慧魚創(chuàng)意組合設(shè)計實驗指導(dǎo)書2013

1、慧魚創(chuàng)意組合設(shè)計實驗課程實驗指導(dǎo)書 江西理工大學(xué)機械基礎(chǔ)實驗室慧魚創(chuàng)意組合設(shè)計實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康谋緦嶒炛饕诨埕~創(chuàng)意模型系統(tǒng)（fischertechnik）。實驗的目的是通過讓學(xué)生學(xué)習(xí)動手組裝模型機器人和建造自己設(shè)計的有一定功能的機器人模型產(chǎn)品，使學(xué)生體會創(chuàng)意設(shè)計的方法和意義；同時通過創(chuàng)意實驗，使學(xué)生了解一些計算機控制、軟件編程、機電一體化等方面的基礎(chǔ)知識，加深對專業(yè)課學(xué)習(xí)的理解，為后續(xù)課的學(xué)習(xí)做一個很好地鋪墊。 二、實驗設(shè)備介紹1慧魚創(chuàng)意模型系統(tǒng)的組成：慧魚創(chuàng)意模型系統(tǒng)（fischertechnik）硬件主要包括：1000多種的拼插構(gòu)件單元、驅(qū)動源、傳感器、接口板等。拼插構(gòu)件單元：系統(tǒng)

2、提供的構(gòu)件主料均采用優(yōu)質(zhì)的尼龍塑膠，輔料采用不銹鋼芯鋁合金架等，采用燕尾槽插接方式連接，可實現(xiàn)六面拼接，多次拆裝。系統(tǒng)提供的技術(shù)組合包中機械構(gòu)件主要包括：齒輪、聯(lián)桿、鏈條、齒輪（普通齒輪、錐齒輪、斜齒輪、內(nèi)嚙合齒輪、外嚙合齒輪）、齒軸、齒條、渦輪、渦桿、凸輪、彈簧、曲軸、萬向節(jié)、差速器、齒輪箱、鉸鏈等。驅(qū)動源：直流電機驅(qū)動（9V、最大功率1.1W、轉(zhuǎn)速7000 prn），由于模型系統(tǒng)需求功率比較低（系統(tǒng)載荷小，需求功率只克服傳動中的摩擦阻力），所以它兼顧驅(qū)動和控制兩種功能。減速直流電機驅(qū)動（9V、最大功率1.1瓦，減速比50：1/20:1）。氣動驅(qū)動包括：儲氣罐、氣缸、活塞、電磁閥、氣管等元件

3、。圖1觸動開關(guān)原理示意圖傳感器：在搭接模型時，你可以把傳感器提供的信息（如亮/暗、通/斷，溫度值等）通過接口板傳給計算機。系統(tǒng)提供的傳感器做為控制系統(tǒng)的輸入信號包括：感光傳感器Brightness sensor（光電管）：對亮度有反應(yīng)，它和聚焦燈泡配合使用，當(dāng)有光（或無光）照在上面時，光電管 產(chǎn)生不同的電阻值，引發(fā)不同信號。接觸傳感器Contact sensor（觸動開關(guān)）：如圖1所示，當(dāng)紅色按鈕按下，接觸點1、3接通，同時接觸點1、2 斷開，所以有兩種使用方法：常開：使用接觸點1、3，按下按鈕導(dǎo)通；松開按鈕斷開；常閉：使用接觸點1、2，按下按鈕斷開；松開按鈕導(dǎo)通。熱傳感器Thermal se

4、nsor（NTC電阻）：可測量溫度。溫度20°C時，電阻值1.5K。NTC的意思是負(fù)溫度系數(shù)，溫度升高電阻值下降。磁性傳感器 Magnetic sensor ：非接觸性開關(guān)。紅外線發(fā)射接收裝置：新型的運用可控制所有馬達電動模型的紅外線遙控裝置由一個強大的紅外線發(fā)射器和一個微處理器控制的接收器組成。有效控制范圍是10米，分別可控制三個馬達。接口板：自帶微處理器，程序可在線和下載操作，用LLWin3.0或高級語言編程，通過RS232串口與電腦連接，四路馬達輸出，八路數(shù)字信號輸入，二路模擬信號輸入，具有斷電保護功能（新版接口），兩接口板級聯(lián)實現(xiàn)輸入輸出信號加倍。PLC接口板：實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，

5、直接與PLC相連。智能接口板自帶微處理器，通過串口與計算機相連。在計算機上編的程序可以移植到接口板的微處理器上，它可以不用計算機獨立處理程序（在激活模式下）?；埕~創(chuàng)意模型系統(tǒng)ROBPRO軟件：ROBPRO軟件是一種圖形編程軟件，簡單易用，實時控制。用PLC控制器控制模型時，采用梯形圖編程。編輯程序的其最大特點是使用系統(tǒng)提供的工具箱中的功能模塊就可以建立控制程序（無須其它高級計算機語言的背景做支持），圖標(biāo)式的功能模塊簡單易懂。模型可用電腦、PLC 或 單片機對其進行控制。2控制元件基本原理控制元件的種類、基本原理、功能及使用下面主要介紹在模型機器人的組裝過程和控制過程中將會遇到的以下幾種主要控制

6、單元和其簡單的工作原理。氣動元件相關(guān)知識：在組裝氣動機器人時會用到氣缸作為執(zhí)行機構(gòu)，氣缸中的空氣可以被壓縮，壓縮得越大，氣缸里的壓強越大。壓強單位是“帕”或“帕斯卡”，壓強的計算公式： P=13.6×103千克/米3×9.8牛/千克×0.76米1.01×105帕相當(dāng)于質(zhì)量為1千克的物體所受的重力在1厘米2 的面積上產(chǎn)生的壓強。氣動活塞（氣缸）運動原理：如圖2所示。ABCDEF左右圖2 雙動氣缸圖中：A、B進出氣口，可與氣管連接C、D活塞、活塞桿（活塞與活塞桿連接）E、F氣缸壁、密封圈活塞C可以在封閉的氣缸壁E中運動當(dāng)A口開進氣，B口開出氣時：活塞桿D右移

7、； A口開出氣，B口開進氣時：活塞桿D左移。壓縮機壓縮機有三部分組成：電動機驅(qū)動、空氣壓縮氣缸、儲氣罐。工作原理：電機帶動曲柄軸轉(zhuǎn)動，活塞桿與曲柄軸連接，使電機的周轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U做左右往復(fù)運動?；钊麠U向右運動時，口吸入空氣，當(dāng)活塞桿向左運動時，使壓縮空氣壓入儲氣罐。手動切換閥圖3 手動切換閥圖4進氣閥的回路圖手動切換閥如圖3所示：中間的接頭（P）是進氣口，左右兩個接頭（A和B）則用氣管接到氣缸。下面的接頭（R）是放氣口，用來釋放從氣缸回來的氣體。這種閥還有三個切換位置（左中右），在氣動學(xué)中，稱之為四通三位閥。圖4示意了在不同開關(guān)的位置進氣閥的回路。 傳感器傳感器做為一種“感應(yīng)”元件，可以將

8、物理量的變化轉(zhuǎn)化成電信號，做為輸入信號給計算機，經(jīng)過計算機處理，達到控制執(zhí)行元件的目的。接觸傳感器作為數(shù)字傳感器的開關(guān)（觸動開關(guān)）簡單的邏輯電平“0”和“1”可以用一個開關(guān)來描述。當(dāng)觸動開關(guān)被按下與松開時，在電路中意味著導(dǎo)通與斷開，在邏輯電路中就意味著“0”和“1”兩種狀態(tài)。觸動開關(guān)的工作原理如圖5所示：常閉常開231圖5 觸動開關(guān)工作原理圖觸點1與按鈕的機械結(jié)構(gòu)是杠桿機構(gòu)，在切換動作中，當(dāng)按下按鈕，觸點切換發(fā)出輕微的滴答聲時，你可以清晰地感到一個壓力點，當(dāng)觸點1與觸點2斷開時與觸點3接通。如果我們慢慢地松開開關(guān)，必須讓杠桿充分地回位，機械開關(guān)接通和斷開的位置之差稱為滯后。觸點或其它電子開關(guān)的

9、切換滯后是一個重要的特性。如果不存在滯后作用，在開關(guān)上的微小抖動就會導(dǎo)致一些意想不到的觸頭動作，可能導(dǎo)致不可預(yù)測的事件。這里的開關(guān)設(shè)計成了一個過變型開關(guān)。做為輸入模塊（INPUT），0 表示按鈕沒有按下，1 表示按鈕已被按下；01010-1上升沿1-0下降沿圖6 觸發(fā)信號示意圖做為脈沖模塊（Edge），01或10切換，稱之為觸發(fā)沿。如圖6觸發(fā)信號示意圖所示：bec圖7光電三極管示意圖感光傳感器利用光電效應(yīng)原理制成，用光電三極管檢測光線。光電三極管是一種半導(dǎo)體器件，其電氣特性取決于光線。一個常見的三極管有三個極：基極b、發(fā)射極c、集電極e，如圖7所示，其主要功能在于放大弱電信號。流進三極管基極的

10、弱電流，可以在集電極產(chǎn)生大得多的電流，電流放大系數(shù)可以達到1000倍以上。慧魚模型使用的光電三極管可以理解為一個光電池和三極管的組合，光電池負(fù)責(zé)將光信號變成弱電信號，三極管承擔(dān)放大電流的功能。光電三極管既可以用做數(shù)字傳感器，也可以用在模擬傳感器。在第一種情況下，它作為檢測光線明暗的轉(zhuǎn)換（01），作為數(shù)字傳感器工作；第二種情況下，它可以分辨光線的強弱，這樣就作為模擬量傳感器來工作。超聲波距離傳感器反映傳感器與障礙物的距離，測量距離約為4m，相應(yīng)的檢測數(shù)值以cm在程序檢測界面顯示。直接將其連接到D1或D2端即可。顏色傳感器不同顏色表面的反射光波長不同。以0-10V電壓的形式輸出。反射光的強弱與環(huán)境

11、光、物體表面與傳感器的距離等因素有關(guān)。你可以在程序檢測界面的A1或A2中得到相應(yīng)0-1000的數(shù)值。傳感器的一端接到信號A1或A2端，另一端接到9V電源端及公共端。軌跡傳感器可以尋找到白色表面的黑色軌道。（傳感器檢測表面應(yīng)為5mm-30mm，它包含兩個發(fā)射和兩個接收裝置，連接該傳感器你需要有兩個數(shù)字量輸入端和9V電源端。白熾燈用作信號輸出白熾燈用來輸出簡單的光信號，稱之為光執(zhí)行器。白熾燈結(jié)構(gòu)非常簡單，鎢絲在真空玻璃種由兩極引出，當(dāng)電流流過燈絲，鎢絲加熱直到變白。用白熾燈作光源，三極管就能分辨觸由不同波長的光反射而成的彩色光信號，慧魚組合包里的白熾燈有一個顯著的特點，光線在玻璃燈泡中被集中，這樣

12、就提高了光線的聚焦性，而且能夠更準(zhǔn)確地檢測光信號。直流電機作為動力源模型系統(tǒng)中，直流電機是重要的執(zhí)行器。直流電機由一個旋轉(zhuǎn)的“轉(zhuǎn)子”和一個固定的“定子”組成，轉(zhuǎn)子原理上可以理解為一個處在定子磁場中的導(dǎo)體線圈，如果電流流過線圈，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩，可以使導(dǎo)體在磁場中移動。很多直流電機用永磁鐵物質(zhì)來產(chǎn)生所需的磁場，疊成定子的磁板。電流是用滑動連接電刷傳到轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上的，這些電刷使同一時間在線圈的電流反向，以使旋轉(zhuǎn)運動不會中斷，正常電機的轉(zhuǎn)速在每分鐘幾千轉(zhuǎn)。模型系統(tǒng)的更多內(nèi)容參見實驗室提供的設(shè)備說明書和模型樣本。三、實驗內(nèi)容及任務(wù)創(chuàng)意設(shè)計實驗由兩個實驗?zāi)K組成，其模塊間的關(guān)系如圖8所示：實驗二實驗一創(chuàng)意模

13、型設(shè)計與調(diào)試提高學(xué)習(xí) 16個學(xué)時樣品模型制作與軟件學(xué)習(xí)基礎(chǔ)學(xué)習(xí) 8個學(xué)時圖8實驗?zāi)K關(guān)系圖1.實驗一 樣品模型制作與軟件學(xué)習(xí)創(chuàng)意模型系統(tǒng)提供以下樣本模型，供初學(xué)者看圖制作，實現(xiàn)對機器人模型的計算機控制。機械與結(jié)構(gòu)組合包: 認(rèn)識汽車內(nèi)的動力傳動方式;汽車中的檔位變換剖析變速器，各個檔位的變速比計算;汽車轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu);后輪驅(qū)動與四輪驅(qū)動;差動齒輪的工作原理。電子技術(shù)包：通過電子控制和機械結(jié)構(gòu)的結(jié)合，拼接成體現(xiàn)電子控制技術(shù)各種模型，讓學(xué)生了解電子技術(shù)的相關(guān)原理和工作工程。模型典型有：電梯；交通指示燈；自動烘手機；防盜報警系統(tǒng)；自動分配器。機器人技術(shù)入門包：主要傳授機器人控制入門知識。利用

14、說明書，學(xué)生能在很短的時間里組合8種模型，其中有烘手器、停車場欄桿控制器、焊接機器人等。模型和PC是通過智能接口板連接起來的，能很方便很快速地用圖形化編程語言ROBO Pro對模型編程。該組合包包含數(shù)量眾多的fischertechnik構(gòu)件、馬達、燈泡、傳感器及齒輪箱。通過編程控制紅綠燈，移動門、自動沖壓機、停車欄桿，不斷創(chuàng)新，不斷改進你的程序，使之達到最佳效果。工業(yè)機器人：提供模型包括翻轉(zhuǎn)機、柱式機械手、全自動焊接機、四自由度機械手等。模型在工業(yè)加工中都可以找到原型，表現(xiàn)了工件被翻轉(zhuǎn)、運送、焊接的各個過程，這四種模型既可單獨使用，也可聯(lián)合起來，組成一套閉環(huán)加工系統(tǒng)。氣動機器人：提供模型包括氣

15、動門、分揀機、加工中心等，通過電腦編程控制各類氣動元件的組合動作，完成工件的傳遞、加工、轉(zhuǎn)移、歸類等系列動作。移動機器人：模型包括可檢測邊沿的機器人，躲避障礙的機器人，光線追蹤者，AGV小車，電子飛蛾，無人駕駛運輸系統(tǒng)。小車可追蹤光源、軌跡，兩個大功率馬達分別控制兩個前輪，實現(xiàn)前進、后退及轉(zhuǎn)向動作。仿生機器人：仿生技術(shù)是一門新興技術(shù)，經(jīng)模擬自然界萬事萬物的運動方式，提高各種實用機器的速度和效率?；埕~創(chuàng)意組合模型也將注意力轉(zhuǎn)向了這饒有興趣的課題，運用智能接口板、LLWin軟件，并結(jié)合“四連桿機構(gòu)”開發(fā)出各種活靈活現(xiàn)的機器人。它們模仿甲殼蟲、螃蟹等動物，用四條腿或多條腿來行走，通過軟件編程控制，不

16、僅可以前后左右運動，而且還能躲避障礙物。在這樣一個妙趣橫生的仿生動物世界里，你將會成為一名優(yōu)秀的專業(yè)編程員。探索機器人：世界中不為人知的領(lǐng)域需要用到機器人來完成測量距離、追蹤軌跡等任務(wù)。閃爍的信號是表示駕駛的方向，識別顏色，測量溫度，躲避障礙物，識別白天和黑夜，頭頂上面的燈自動調(diào)節(jié)開關(guān)和警報器等等。ROBO探險家傳感器能做許多的事情。負(fù)溫度系數(shù)傳感器、光敏傳感器、超聲波距離傳感器、紅外線傳感器、彩色傳感器以及特殊的軌道傳感器都是它的標(biāo)準(zhǔn)裝備。在兩個兩個大功率電動馬達和履帶驅(qū)動的作用，即使崎嶇不平的路面也可暢行無阻，完成給定的任務(wù)。作為一種模型，還包括一個鳴蜂器和營救機器人。實驗任務(wù)：此實驗?zāi)K

17、主要以熟悉系統(tǒng)功能為主要任務(wù),在一定時間段內(nèi)完成模型的組裝，實現(xiàn)模型的全部邏輯運動，并能編寫簡單的控制程序；理解機器人的工作原理。本次實驗搭接以下六種模型：機械與結(jié)構(gòu)組合包中的 “汽車差動模型”、“塔吊模型”，電子技術(shù)包中的“沖壓機模型”、“磚塊分送機模型”，機器人技術(shù)入門包中的“移動門模型”、“烘干機模型”。實驗方法與步驟：1) 針對所選用的模型包類型，根據(jù)實驗室提供的模型范例拼裝圖冊,檢查所用模型包內(nèi)零件的完整性。2) 在進行模型的每一步搭建之前，找出該步所需的零件，然后按照拼裝圖把將這些零件一步一步搭建上去。在每一步的搭建基礎(chǔ)上，新增加的搭建部件將用彩色顯示出來，已完成的搭建部分標(biāo)上白色

18、。3) 按拼裝順序一步一步做。注意需要擰緊的地方（比如說輪心與軸）都要擰緊，否則模型就無法正常運行。4）模型完成后，檢查所有部件是否正確連接，將執(zhí)行構(gòu)件或原動件調(diào)整在預(yù)定的起始位置, 實現(xiàn)模型的全部邏輯運動。5）借助機器人技術(shù)軟件手冊，學(xué)習(xí)手冊中所介紹的程序范例來迅速掌握ROBOPro軟件的作用，你也可以根據(jù)自己的需要來修改或擴充這些范例程序。6) 實驗完畢后必須清理所使用模型包中零件的數(shù)量，并向?qū)嶒炛笇?dǎo)教師報告模型包的完好情況，然后將模型包及實驗資料鎖進抽屜。特別提醒：實驗過程中不能丟失任何一件零件。若有丟失，照價賠償。實驗考核：演示操控模型，提交實驗報告。2實驗二 創(chuàng)意模型設(shè)計與調(diào)試 實驗

19、方法與步驟：1）根據(jù)教師給出的創(chuàng)新設(shè)計題目或范圍，經(jīng)過小組討論后，擬定初步設(shè)計方案。2）將初步設(shè)計方案交給指導(dǎo)教師審核。3） 審核通過后，按比例縮小結(jié)構(gòu)尺寸，使該設(shè)計方案可由慧魚創(chuàng)意組合模型進行拼裝。4） 選擇相應(yīng)的模型組合包。5） 根據(jù)設(shè)計方案進行結(jié)構(gòu)拼裝。6） 安裝控制部分和驅(qū)動部分。7） 確認(rèn)連接無誤后，上電運行。8） 必要時連接電腦接口板，編制程序，調(diào)試程序。步驟為：先斷開接口板、電腦的電源，連接電腦及接口板，接口板通電，電腦通電運行。根據(jù)運行結(jié)果修改程序，直至模型運行達到要求。9） 運行正常后，先關(guān)電腦，再關(guān)接口板電源。然后拆除模型，將模型各部件放回原存放位置。實驗考核：演示操控模型

20、；提交實驗創(chuàng)意報告。四 ROBO接口板介紹1、概述ROBO接口板可以使電腦和模型之間進行有效的通信，如圖9。它可以傳輸來自軟件的指令,比如激活馬達或者處理來自各種傳感器的信號。圖9 ROBO接口板2、ROBO接口板的構(gòu)成電源輸入端口： 1）、用慧魚9V電源適配器連到DC插座， 2）、用可充電電源連到+/-插座。當(dāng)采用前一種方案時，連接充電電池的插座就自動斷開。電源連通之后，電源指示LED自動點亮而且兩個綠色的LED交替閃爍，表明接口板可以正常工作?？蛰d電流：接口板的空載電流消耗為50毫安。 USB接口和串口： 接口板可通過串口和USB接口和電腦相連接。每塊接口板都配備了相應(yīng)的連接電纜。它兼容了

21、USB1.1和2.0的規(guī)范，其數(shù)據(jù)傳輸率為12MB/S。微處理器和存儲器： 16位處理器，型號M30245，時鐘頻率16MHZ，128K RAM，128K flash。數(shù)字量輸入I1-I8： 可連接傳感器，比如按鈕、光電傳感器和磁性傳感器。電壓范圍9伏，ON/OFF的切換電壓值為2.6伏，輸入阻抗為10K歐。輸出M1-M4或者O1-O8： 可連接四個9V直流馬達（向前，向后，停止，八級調(diào)速），連續(xù)運行電流250毫安，帶短路保護;另外也可以連接8個燈或者電磁線圈到單個的輸出O1-O8.(用電器的另一端可連接到接地端,燈或電磁線圈的分布情況在接口板上已標(biāo)出)模擬阻抗輸入AX和AY：可連接電位器、光

22、敏和熱敏電阻。測量范圍為05.5k。模擬電壓輸入A1和A2： 可連接輸出為010伏電壓的模擬傳感器,例如慧魚的顏色傳感器。距離傳感器輸入D1和D2： 專門用來連接慧魚的兩個距離傳感器。紅外線（IR）輸入： 利用紅外線接收二極管，手持式紅外線發(fā)射裝置上各個鍵可以用做數(shù)字式輸入。用鍵來激活的某項功能，則可以用ROBOPro軟件來編程。26針插槽： 這個插座提供了所有輸入和輸出的引腳，因此可以通過帶狀電纜和1個26針插頭來將模型和接口板相連。I/O擴展板用插槽： 使用ROBO I/O擴展板，輸入和輸出的數(shù)量都可以得到擴展。擴展板上可以有額外的四路帶速度控制的馬達輸出，八路數(shù)字量輸入和一個05.5k歐

23、的模擬阻抗輸入。無線射頻通信模塊用插槽：無線射頻通信模塊是一個可選的無線接口模塊。有了它，電腦和接口板之間的電纜連接不再是必須的。射頻數(shù)據(jù)鏈接可以與電腦的USB端口通訊，范圍為10米。3、接口板工作模式在線模式： 接口板始終和電腦相連（通過USB，串口或者無線射頻通信模塊）。程序在電腦上運行，顯示器作為用戶界面。下載模式： 在這種模式下，程序被下載到接口板上且獨立于電腦運行。兩個不同的程序可以同時下載到FLASH存儲器中，而且斷電后程序也可以保存在內(nèi)。也可以將程序下載到RAM中，一旦電源中斷或者啟動FLASH中的程序，原先RAM中程序就被刪除。1）接口板與電腦連接端口的選擇接口的選擇可通過編程

24、軟件來實現(xiàn)。接口板自動訪問正在接收數(shù)據(jù)的接口，然后分配到的端口對應(yīng)的LED點。如果未收到任一接口的數(shù)據(jù)，則這兩個燈交替閃爍。2）紅外測試功能 如果你多次按動“port”按鈕，使得IR LED點亮，那么你可以通過手持式紅外線發(fā)射裝置來控制接口板的輸出，而不需要直接將接口板連到電腦上。如果這個功能被激活，那么USB和串口會被關(guān)閉。你還可以再多次按動“port”按鈕，使得USB和串口的LED交替閃爍來回到自動選擇端口狀態(tài)3）FLASH存儲區(qū)中程序的選擇和啟動 按下并保持“prog”按鈕，按鈕旁的綠色LED指明了所選的程序（1或者 2）。LED只在FLASH區(qū)中確實存儲有程序才會點亮。選擇所需程序釋放

25、 按鈕。再按一下“prog”按鈕，程序就會啟動了。在程序運行時，LED閃動。再按一下“prog”按鈕，程序就會停止。在程序停止時，LED持續(xù)點亮。4）RAM存儲區(qū)中程序的選擇和啟動按下并保持“prog”按鈕，直至按鈕旁的兩個綠色LED同時點亮，然后松開按鈕。只有RAM中有程序兩LED才會同時點亮。再按一下“prog”按鈕，程序就啟動。在程序運行時，兩個LED都閃動。再按一下“prog”按鈕，程序就停止。在程序停止時，兩個LED持續(xù)點亮。注意:在測試階段，程序只需要先裝載到RAM中。比較理想的是，把最終的程序存儲到FLASH中。這樣，可以延長FLASH的壽命，它的極限大約是擦寫10萬次。五圖形化

26、的編程語言ROBPRO軟件相關(guān)基本知識為了更好和更快地編程，下面將介紹一些基本的編程和操作知識。1軟件程序的作用你很想知道機器人是如何準(zhǔn)確地完成預(yù)定任務(wù)的，象是有一種超自然的力量在控制它們。其實，不僅僅在機器人領(lǐng)域，在其它很多地方我們都會碰到控制和自動化技術(shù)。當(dāng)你將制作好的機器人模型與智能接口板、電源和計算機相連接好以后，他們彼此之間就建立了一種聯(lián)系（或稱為通訊），機器人上的狀態(tài)信號通過接口板傳遞給計算機，人們的控制意圖也要通過計算機，再通過接口板傳遞給機器人，以達到控制和自動化的目的。計算機就需要有一種能力和方式接受和處理這些信息，其能力的體現(xiàn)靠計算機硬件支持，而方式的體現(xiàn)就依賴軟件來解決。

27、關(guān)于計算機軟件的基礎(chǔ)知識請同學(xué)自學(xué)計算機基礎(chǔ)。2安裝ROBPROPC機的最低配置：² 處理器100MHz,32M內(nèi)存，20MB可用硬盤空間；² 微軟操作系統(tǒng)：Windows95/98/2000/NT/xp;² 可用的RS232串口（COM1COM4）或打印口（LPT1LPT2）。² 打開計算機，把安裝軟盤放入光驅(qū)，安裝程序會自動運行，在每個對話框中輸入相應(yīng)內(nèi)容即可。3 ROBPRO用戶界面 （簡略）采用彈出下拉式中（英）文菜單，所有操作軟件所需的命令都在菜單中，除了對程序進行管理、編程、調(diào)試的命令，還有有關(guān)編程選項和在線幫助的命令。工具條中的圖標(biāo)是最重要

28、和常用的命令。用工具箱中的功能模塊就可以在屏幕上建立控制程序流程圖了。學(xué)生自學(xué)和體驗用戶界面的功能。4編程前的簡短硬件測試（重要提示）必須先連接好接口板，檢查硬件連接是否正確，連接方法請參見模型裝配指導(dǎo)書。為了使電腦和接口板的連接工作正常，ROBOPro必須對當(dāng)前使用的接口板進行設(shè)置。在工具欄中選擇 彈出圖10窗口，選擇與電腦的連接端口和接口板的類型。 圖10 選擇接口板端口與電腦連接無誤后，應(yīng)該用工具欄中的“ ”來檢查接口板和模型硬件情況。 圖11 測試接口板出現(xiàn)圖11窗口 。窗口顯示了在接口板上可用的輸入輸出端口，底下的綠條指示接口板與計算機之間的連接狀態(tài)：Simulation mode定

29、義接口板未選擇計算機端口，模擬狀態(tài)；No connection to interface沒有準(zhǔn)確連接，狀態(tài)條變紅；Connection to interface O.K已可靠連接。為了改變接口板和連接的設(shè)置，點擊菜單“Settings-setup Interface”,出現(xiàn)窗口，在“port”選擇計算機端口COM1或COM2。如果選擇“None”,系統(tǒng)在模擬狀態(tài)。5檢查接口板各輸入和輸出端口連接沒有問題后，我們用“Check interface”來檢查接口板和所連接的模型狀態(tài)。輸入端口I1I8是數(shù)字量（指0或1狀態(tài)）輸入端口，AX、AY、A1、A2是模擬量輸入端口。傳感器連接在輸入端口，如：按

30、鈕、開關(guān)、光電三極管等。圖12按鈕接線圖常閉常開231做一個小試驗：如圖12所示，用一個按鈕來檢查輸入，把按鈕的接線端1、3接到I1上（常開狀態(tài)），當(dāng)你按下按鈕時，接線端1與3（常開變成閉合）接通，屏幕上對應(yīng)I1輸入的顯示從0變成1，如果換接線端1、2，那么先顯示1，按下后顯示0。輸出端口接口板的輸出是M1M4,執(zhí)行機構(gòu)就在上面，如馬達、電磁鐵和燈等。做一個實驗：接一個電機在接口板輸出口M1上，將鼠標(biāo)移到圖標(biāo)M1部位，按下左健，電機順時針轉(zhuǎn)動，按下右鍵，電機右轉(zhuǎn)，如果先按“Ctrl”鍵，再按下鼠標(biāo)電機將保持轉(zhuǎn)動，再按鼠標(biāo)鍵，電機停止。6設(shè)計控制程序我們將要使機器人模型能夠被控制，使它自動連續(xù)地

31、完成任務(wù)，所以需要把每一步動作都按順序儲存，為此，使用專門語言進行編程序。ROBO為用戶提供了1-4級的編程功能,用戶可根據(jù)由淺入深的學(xué)習(xí)過程或自身編程需要進行選擇。圖13 軟件界面7功能模塊ROBO是一個能創(chuàng)建、測試控制程序的功能強大的工具，并且編程模塊化，簡單易學(xué)。在功能模塊工具箱中有功能模塊18個，如圖14所示：（看屏幕說明）16181114121315172468110357919圖14 功能模塊示意圖“輸入 “功能模塊“輸出”功能模塊“結(jié)束”功能模塊“開始”功能模塊“顯示”功能模塊“終端”功能模塊“賦值”功能模塊“變量”功能模塊“文本”功能模塊“延時”功能模塊“脈沖”功能模塊“定位”

32、功能模塊“復(fù)位” 功能模塊“緊?！惫δ苣K“信息”功能模塊“顯示值”功能模塊“比較”功能模塊“發(fā)聲”功能模塊“子程序入口/子程序出口”功能模塊8程序的調(diào)試及下載程序編好之后可先在線運行，以便調(diào)試。點擊工具欄“ ”運行程序 。 正在運行的程序步驟會以紅色顯示，用戶可據(jù)此觀察程序運行過程，調(diào)試程序。如需中斷程序可點擊工具欄 。圖15程序調(diào)試如果調(diào)試程序無誤，并且確保接口板與電腦的端口連接正確的話，即可點擊工具欄 進行程序下載。此時系統(tǒng)彈出圖16窗口：選擇存儲區(qū)域、程序啟動形式等相關(guān)項目之后點擊“OK”即進入下載過程。下載完成系統(tǒng)將給予提示。此時用戶即可斷開電腦與接口板之間的連線，在下載模式下運行慧

33、魚模型了！圖16 程序下裝六、常見故障排除 實驗是有趣的，因為所有的東西都運轉(zhuǎn)起來了。大多數(shù)時間是這樣的，但也有不順暢的時候。只有當(dāng)模型不正常行走時，你才會反省自己是否真正理解了機械結(jié)構(gòu)，是否能很快的找出癥結(jié)所在。出現(xiàn)機械故障時，能比較直觀的用眼看到（裝配錯誤）或者感覺到（移動困難）。但如果是電的問題同時發(fā)生，那就有些棘手了。通暢檢查電路問題有一些專門的工具，比如萬用表或示波器?？刹⒎敲總€人手邊都有這些工具。因此，我們用一些簡單的方法解除這些故障，搞定它。1制作電器連線從實驗開始前，我們首先就準(zhǔn)備了一些慧魚創(chuàng)意組合模型的構(gòu)件。比如電源接頭、電線等。首先，我們把電線按一定尺寸截斷。然后在電線兩端剝?nèi)ニ芰掀?，彎折后插入接頭，固定。每個連接做好后，都要用電池和燈泡檢測一下。如果通電后，燈泡亮，連線肯定沒問題。我們再檢查標(biāo)記顏色處是否準(zhǔn)確，紅色接頭接紅線，