第一部分認(rèn)識(shí)AS-UII機(jī)器人

1、目錄第1章讓你的智能機(jī)器人動(dòng)起來(lái) .11.1歡迎進(jìn)入 AS-UII 的世界 . 11.2AS-UII 的內(nèi)部結(jié)構(gòu). 11.3AS-UII 的控制按鍵部分. 21.4AS-UII 的充電. 31.4.1開(kāi)機(jī)充電. 31.4.2關(guān)機(jī)充電. 31.4.3更換電池. 31.5AS-UII 的連接和檢測(cè). 41.5.1AS-UII 的連接 . 41.5.2AS-UII 的檢測(cè) . 41.6對(duì) AS-UII 進(jìn)行編程 . 5第2章AS-UII 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).102.1AS-UII 的身體結(jié)構(gòu). 102.1.1控制部分. 102.1.2傳感器部分. 102.1.3執(zhí)行部分. 122.1.4AS-UII 的能源

2、 . 132.2AS-UII 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu). 132.2.1齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu). 132.2.2AS-UII 的齒輪箱 . 142.3AS-UII 的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng). 152.3.1AS-UII 的動(dòng)力 . 152.3.2AS-UII 中的直流電機(jī) . 152.3.3AS-UII 的驅(qū)動(dòng)方式 . 16第1章讓你的智能機(jī)器人動(dòng)起來(lái)1.1 歡迎進(jìn)入 AS-UII 的世界我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具 備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種 具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。智能機(jī)器人是 21 世紀(jì)新的熱點(diǎn),也是一個(gè)國(guó)家整體實(shí)力

3、的 顯示。智能機(jī)器人是一個(gè)多學(xué)科的綜合，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)和制造、傳感器、控制與規(guī)劃、電 子電氣、計(jì)算機(jī)與信息處理、通訊、能源、材料、系統(tǒng)工程。AS-UII 是面向教育的新一代智能移動(dòng)機(jī)器人。AS-UII 有一個(gè)功能強(qiáng)大的微處理系統(tǒng)和 傳感器系統(tǒng)，而且它還能擴(kuò)展聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、和觸覺(jué)，成為真正意義上的智能機(jī)器人。AS-UII 是能力風(fēng)暴大學(xué)版機(jī)器人，II 表示第二版本。AS-UII 是專門為大學(xué)進(jìn)行課程 教學(xué)、工程訓(xùn)練、科技創(chuàng)新以及研究服務(wù)的新型移動(dòng)智能機(jī)器人。1.2 AS-UII 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AS-UII 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖 1-1 。AS-UII 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：上蓋液晶顯示屏主板 傳感器底 盤上面是我的“X

4、”光片，您可以看更清楚，具體各部分包含什么？有什么功能？咱們后面再說(shuō)來(lái)圖 1-1 AS-UII 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.3 AS-UII 的控制按鍵部分看見(jiàn) AS-UII 背后的控制按鍵部分了嗎？其結(jié)構(gòu)如圖 1-2。在這個(gè)部分有 2 個(gè)小燈，它 們指示 AS-UII 所處的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)按鈕圖 1-2 控制按鍵部分控制 AS-UII 電源開(kāi)關(guān)的按鈕，按此按鈕可以打開(kāi)或關(guān)閉機(jī)器人電源?！半娫础敝甘緹舭聪?AS-UII 的開(kāi)關(guān)后，這個(gè)燈會(huì)發(fā)綠光，這時(shí)可以與機(jī)器人進(jìn)行交流了！“充電”指示燈當(dāng)你給機(jī)器人充電時(shí)，“充電”指示燈發(fā)紅光?！俺潆娍凇睂⒊潆娖鞯南鄳?yīng)端插入此口，再將另一端插到電源上即可對(duì)機(jī)器人充電。具體使用方

5、法見(jiàn)“1.4 AS-UII 的充電”?！跋螺d口”“充電口”旁邊的“下載口”用于下載程序到機(jī)器人主板上，使用時(shí)只需將串口連接 線的相應(yīng)端插入下載口，另一端與計(jì)算機(jī)連接好，這樣機(jī)器人與計(jì)算機(jī)就連接起來(lái)了。具體 使用方法見(jiàn)“1.6”?！皬?fù)位/ASOS”按鈕這是個(gè)復(fù)合按鈕，用于下載操作系統(tǒng)和復(fù)位。當(dāng)串口通信線接插在下載口上時(shí)，按擊 此按鈕，機(jī)器人系統(tǒng)默認(rèn)為此操作為下載操作系統(tǒng)；如果你想使用其復(fù)位功能則需要將通信線拔下，按擊此按鈕，機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)為此操作為系統(tǒng)復(fù)位?！斑\(yùn)行”鍵打開(kāi)電源后，按擊“運(yùn)行”鍵，機(jī)器人就可以運(yùn)行內(nèi)部已存儲(chǔ)的程序，按照你的“指令” 行動(dòng)。“通信”指示燈“通信”指示燈位于機(jī)器人主板的前

6、方，在給 AS-UII 下載程序時(shí)，這個(gè)黃燈會(huì)閃爍，這樣就表明下載正常，程序正在進(jìn)入機(jī)器人的“大腦”即 CPU。1.4 AS-UII 的充電AS-UII 可以在線充電：也就是不用取出電池，直接為機(jī)器人充電。圖 1-3 充電器充電示意圖1.4.1 開(kāi)機(jī)充電AS-UII 可以一邊充電一邊活動(dòng)，這樣很方便，不會(huì)影響你對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程和調(diào)試。 您要采用這種方式給 AS-UII 充電時(shí)，只需：1.將充電器取出；2.把充電器充電線插入控制按鍵中的充電插口；3.另一端充電器電源插頭插入標(biāo)準(zhǔn)電源插座上（220V，50Hz）。1.4.2 關(guān)機(jī)充電AS-UII 也可以關(guān)機(jī)充電。只需將機(jī)器人的電源關(guān)閉，按擊控制按鍵

7、中的“開(kāi)關(guān)”鍵， “電源”指示燈滅就表示電源已經(jīng)關(guān)閉。這時(shí)再用以上三個(gè)步驟給機(jī)器人充電。充電 1.5 小時(shí)即可充滿。1.4.3 更換電池電池充滿電壓 8.4V，額定工作電壓 7.2V，最低工作電壓 5V。電池可重復(fù)充電 1000 次 以上。因?yàn)?AS-UII 里用的是鋰電池，沒(méi)有記憶和充爆問(wèn)題，所以你可以隨時(shí)充電隨時(shí)用。當(dāng)電池達(dá)到使用壽命后，需要更換電池，我們按下面步驟進(jìn)行：1. 關(guān)閉 AS-UII 的電源；2. 將電池取出，更換電池；3. 重新裝上新電池。1.5 AS-UII 的連接和檢測(cè)1.5.1 AS-UII 的連接除了運(yùn)行 AS-UII 的情況外，很多情況下 AS-UII 是要和計(jì)算機(jī)

8、連接以后使用的。連接 AS-UII 是一項(xiàng)基本操作，下面是連接的標(biāo)準(zhǔn)步驟：1. 取出串口連接線。一頭接 AS-UII 的“下載口”插口，另一頭接 PC 機(jī)箱后的 9 針串 口。如果你的電腦后面沒(méi)有空余 9 針串口，請(qǐng)咨詢電腦維護(hù)人員。（可以把暫時(shí)不用的設(shè)備 移開(kāi)，騰出一個(gè)串口。）2.打開(kāi) AS-UII，按擊控制按鍵中的“開(kāi)關(guān)”鍵，見(jiàn)到“電源”指示燈發(fā)光即可。3.開(kāi)機(jī)后液晶顯示屏 LCD 顯示正常。 如果機(jī)器內(nèi)有其他程序，顯示的文字可能會(huì)不一樣，但在右下側(cè)都會(huì)有微微跳動(dòng)的小太極圖案，表示系統(tǒng)正常。如果液晶屏是空白的，檢查電池是否有電，接觸是否良好，請(qǐng)充電 或更換電池。如果沒(méi)有小太極圖或者小太極圖

9、不跳動(dòng)，說(shuō)明操作系統(tǒng)沒(méi)有正常運(yùn)行，按復(fù)位 鍵重啟系統(tǒng)（注意此時(shí)拔掉通信線）。如果系統(tǒng)還不能正常運(yùn)行，參見(jiàn)附錄“常見(jiàn)故障及維 修方法”和“下載操作系統(tǒng)”。1.5.2 AS-UII 的檢測(cè)雙擊 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版圖標(biāo)，會(huì)要求你新建（或打開(kāi)）“流程圖“或”JC 程序“，選擇進(jìn) 入”流程圖“界面，這樣就進(jìn)入了圖形化編程界面。在此界面中你可以發(fā)現(xiàn)工具欄中有“自檢”按鈕，點(diǎn)擊此按鈕，等待出現(xiàn)“下載成功！”，說(shuō)明自檢程序已經(jīng)下載到機(jī)器人的操 作系統(tǒng)中。自檢程序下載完畢后，我們可以開(kāi)始檢測(cè) AS-UII 了。拔下串口連接線，并將機(jī)器人帶到安全的地方（空曠，無(wú)障礙平地），進(jìn)行自檢。 在進(jìn)行機(jī)器人自檢時(shí)，我們可

10、能會(huì)遇到一些傳感器部分的應(yīng)用，如有什么不清楚，可以先看看第二章、第三章的內(nèi)容。按下控制按鍵中的“開(kāi)關(guān)”按鈕，會(huì)聽(tīng)到“嘟”一聲，LCD 上顯示出“ASOS2002 Grandar Ability Storms”，同時(shí)右下角有太極狀的圖標(biāo)在跳，表示 AS-UII 的系統(tǒng)運(yùn)行正常。按位于 控制按鍵中的“運(yùn)行”鍵，機(jī)器人就開(kāi)始自檢，LCD 上會(huì)顯示“（AS-UII） IntelligentRobot Test”，內(nèi)容如下（一項(xiàng)內(nèi)容自檢完成后，再按運(yùn)行鍵，將進(jìn)行下一項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容）：1.LCD 顯示是否正常？字跡符號(hào)顯示清晰，16×2 個(gè)字符不應(yīng)有缺行、缺列現(xiàn)象。1Yes1No2.揚(yáng)聲器是否正常？

11、 揚(yáng)聲器所播放的樂(lè)曲應(yīng)清晰洪亮，無(wú)明顯噪聲。1Yes1No3.光敏傳感器是否正常？1Yes1No用手擋住左邊光敏傳感器，在 LCD 上顯示的左邊光敏傳感器的值會(huì)增大，越暗、值越大。如：>>>>>photoR210L172表示機(jī)器人的左邊的光線強(qiáng)。機(jī)器人隨光強(qiáng)的不同，LCD 所顯示左右光敏傳感器的感應(yīng)數(shù)值應(yīng)隨光強(qiáng)變化而變 化，其范圍為 0255，光強(qiáng)越弱，數(shù)值越大，光強(qiáng)越強(qiáng)，數(shù)值越?。蛔笥覂晒饷?傳感器在相同光強(qiáng)條件下，數(shù)值偏差<10。4.紅外傳感器是否正常？1Yes1No 在前方 10cm80cm 范圍內(nèi)，有 A4 紙大小的障礙物時(shí)，在 LCD 上會(huì)有“&l

12、t;<<<”符號(hào) 顯示，并指明障礙物所在的方位（左前、右前或者正前）。如：<<<< IR Test表示機(jī)器人右前方有障礙。5.話筒是否正常？1Yes1No對(duì)著 AS-UII 嘴部話筒槽孔說(shuō)話，看 LCD 上的 > 是否增加。6.碰撞傳感器是否正常？1Yes1No按動(dòng)位于機(jī)器人下部的碰撞環(huán)，在 LCD 上能顯示表示對(duì)應(yīng)方位的字符。7.檢測(cè)直流電機(jī)是否正常？1Yes1No機(jī)器人可移動(dòng)、轉(zhuǎn)彎，同時(shí)在 LCD 上顯示光電編碼器累計(jì)計(jì)數(shù)值和瞬時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 Motor30L100Test31R100 可用此檢測(cè)左右電機(jī)的轉(zhuǎn)速差異。電機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)速8.光電編碼器是

13、否正常？1Yes1No機(jī)器人左、右輪子分別轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈，左右側(cè)光電編碼器也分別轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈，LCD 上顯示 左、右光電編碼器的計(jì)數(shù)值應(yīng)約等于 AS-UII 的光電編碼器分辨率 33。通過(guò)以上檢測(cè)，你可以了解 AS-UII 各部分的狀態(tài)。如果你拿到的 AS-UII 已經(jīng)被使用過(guò)，可能內(nèi)存里已經(jīng)沒(méi)有了自檢程序。請(qǐng)參見(jiàn)下一節(jié)“與 AS-UII 進(jìn)行交流”中介紹的方法下載自檢程序。1.6 對(duì) AS-UII 進(jìn)行編程圖形化交互式 C 語(yǔ)言（簡(jiǎn)稱 VJC）是用于 AS-UII 的專用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。VJC1.5 開(kāi)發(fā)版運(yùn)行 在 Windows 95/98 和 Windows NT 4.0 以上版本的操作系統(tǒng)上。

14、VJC1.5 開(kāi)發(fā)版是由圖形化 編程界面和 JC 代碼編程界面組成的，具體應(yīng)用參考第四章。雙擊桌面上的 VJC 圖標(biāo)，進(jìn)入流程圖程序編程界面（如圖 1-4）可以看到 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的圖形化編程界面是由這樣幾個(gè)部分組成：菜單欄、工具欄、模塊庫(kù)（包括執(zhí)行器、傳感 器、控制、程序模塊庫(kù)）、垃圾箱、流程圖生成區(qū)、JC 代碼顯示區(qū)。通過(guò)點(diǎn)擊圖形化編程界 面工具欄中的“編輯 JC 代碼程序“快捷按鈕就可以切換到 JC 代碼編程界面（如圖 1-5）主菜單工具欄程序區(qū)圖 1-4 圖形化編程界面圖 1-5 JC 代碼編程界面可以看到 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的 JC 代碼編程界面是由這樣幾個(gè)部分組成：菜單欄、

15、工具欄、 編輯窗口、JC 信息窗口。通過(guò)點(diǎn)擊 JC 代碼編程界面工具欄中的“流程圖窗口“快捷按鈕就 可以切換到圖形化編程界面。首先我們先看看圖形化編程界面：新建程序： 采用模塊搭建流程圖的形式進(jìn)行編程。要編寫流程圖程序，可以在點(diǎn)擊桌 面上 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版圖標(biāo)之后出現(xiàn)的初始界面中選擇新建“流程圖“，這樣就進(jìn)入了一個(gè)圖形化編輯界面。如果編輯過(guò)之后，還想再新建一個(gè)程序，那么可以選擇菜單欄中“文件” “新建”，也可以利用工具欄里的“新建”快捷按鈕，直接新建一個(gè)新程序，見(jiàn)圖 1-6：圖 1-6 新建程序菜單、圖標(biāo)打開(kāi)程序：可以選菜單上“文件”“打開(kāi)”（或點(diǎn)擊工具欄中的“打開(kāi)“按鈕）， 來(lái)查看或編輯

16、以前保存的程序。下載程序：寫好的應(yīng)用程序必須下載到 AS-UII 上運(yùn)行?？梢赃x擇菜單欄中“工具” “下載當(dāng)前程序”來(lái)下載當(dāng)前窗口里的應(yīng)用程序（或點(diǎn)擊工具欄中的“下載“按鈕）。如圖1-7：圖 1-7 下載當(dāng)前程序菜單VJC1.5 開(kāi)發(fā)版會(huì)彈出如圖 1-8 所示窗口，這時(shí)界面中提出兩個(gè)需要確定的條款，當(dāng)你 確定無(wú)誤后，1、2 兩項(xiàng)前端會(huì)打勾，然后出現(xiàn)藍(lán)色條碼顯示編譯下載的進(jìn)程。若未按提示 操作會(huì)出現(xiàn)圖 1-9 所示窗口。圖 1-8 下載窗口圖 1-9 下載操作不對(duì)窗口下載過(guò)程中，你可以看到控制面板上“通訊”指示燈（黃色）在閃動(dòng)，表示數(shù)據(jù)在傳送。 如果編譯下載都正確，VJC1.5 開(kāi)發(fā)版會(huì)提示下載

17、成功，如圖 1-10 所示：圖 1-10 下載成功下面再看看 JC 代碼編程界面：新建程序：在 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的 JC 代碼編程界面中我們采用 JC 語(yǔ)言進(jìn)行編程。 同樣的方法，可以在點(diǎn)擊桌面上 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版圖標(biāo)之后出現(xiàn)的初始界面中選擇新建“JC程序“，這樣就進(jìn)入了一個(gè) JC 代碼編輯界面。如果你還想再新建一個(gè)新的程序，那么可以 選擇菜單欄中“文件”“新建”，然后在新建的窗口里編寫程序。你也可以利用工具欄里 的“新建”快捷按鈕，直接新建一個(gè)新的 JC 程序，見(jiàn)圖 1-6：打開(kāi)程序：可以選菜單上“文件” “打開(kāi)”，來(lái)查看或編輯以前保存的程序。下載程序：寫好的應(yīng)用程序必須下載到能力風(fēng)

18、暴智能機(jī)器人上運(yùn)行。可以選擇工具欄 里按鈕下載當(dāng)前窗口里的應(yīng)用程序。VJC 會(huì)在 JC 信息窗口中顯示應(yīng)用程序的編譯下載過(guò)程。下載過(guò)程中，你可以看到控制板前面的黃燈在閃動(dòng)，表示數(shù)據(jù)在傳送。調(diào)試程序：所編寫的 JC 程序如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤，那么在編譯下載時(shí)就會(huì)在 JC 信息窗口 中顯示程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤，提示錯(cuò)誤可能在程序的第幾行（用括號(hào)注明），并提示可能的錯(cuò)誤原因。這樣你可以使用工具欄中的 按鈕，就會(huì)出現(xiàn)跳轉(zhuǎn)對(duì)話框，將出錯(cuò)的行數(shù)寫入此對(duì) 話框，光標(biāo)就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到該錯(cuò)誤行，那么你就可以找出錯(cuò)誤，并修改它，再次編譯下載，直到?jīng)]有編譯錯(cuò)誤下載成功為止?？梢约涌煺{(diào)試過(guò)程。在實(shí)際應(yīng)用中兩種編程界面切換是經(jīng)常用到

19、的，現(xiàn)將編程界面切換方法總結(jié)如下： 圖形化編程界面切換到 JC 代碼編程界面的途徑：y在菜單欄的“窗口“中選擇任一個(gè)“JC 程序”（常用方法）y在菜單欄的“編輯“中選擇“編輯 JC 程序代碼”y點(diǎn)擊工具欄中“編輯 JC 程序代碼”快捷按鈕y新建打開(kāi)文件時(shí)選擇“*.jc”文件JC 代碼編程界面切換到圖形化編程界面的途徑：y在菜單欄的“窗口“中選擇“流程圖窗口”（常用方法）y點(diǎn)擊工具欄中“流程圖窗口”快捷按鈕y新建打開(kāi)文件時(shí)選擇“*.flw”文件VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的詳細(xì)操作方法請(qǐng)參見(jiàn)VJC1.5 開(kāi)發(fā)版操作手冊(cè)或直接查詢 VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的幫助。第2章AS-UII 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本章分為三個(gè)部分

20、主要描述了：AS-UII 的組成部分及其各部分的主要作用，并對(duì) AS-UII 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單的介紹。2.1 AS-UII 的身體結(jié)構(gòu)2.1.1 控制部分控制部分主要是 AS-UII 機(jī)器人的核心組成部分，見(jiàn)圖 2-1。從圖中我們可以清楚的看 到 AS-UII 控制部分的主要由以下兩個(gè)部分組成：主板 控制按鍵部分1. 主板圖 2-1AS-UII 控制部分控制按鍵布置圖位于 AS-UII“心臟”部位的控制部件是 AS-UII 的大腦主板，它由很多電子元器件 組成，跟人的大腦一樣，主要完成接收信息、處理信息、發(fā)出指令等一系列過(guò)程。AS-UII 的大腦有記憶功能，這主要由主板上的內(nèi)

21、存來(lái)實(shí)現(xiàn)，至于“大腦”的分析、判 斷、決斷功能則由主板上的眾多芯片共同完成。2. 控制按鍵位于 AS-UII 背部的控制面板，是 AS-UII 機(jī)器人運(yùn)行控制部件，它的組成和主要的控制 功能在前面 1.3 AS-UII 的各種反應(yīng) 一節(jié)中，我們已做了介紹，這里就不再重復(fù)。2.1.2 傳感器部分AS-UII 機(jī)器人的傳感器，如圖 2-2 ，主要有以下 5 種傳感器：1. 碰撞傳感器AS-UII 機(jī)器人的下部放置了一個(gè)碰撞系統(tǒng)，保證 AS-UII 機(jī)器人的正常活動(dòng)。AS-UII 機(jī)器人的碰撞機(jī)構(gòu)能夠檢測(cè)到來(lái)自 360°范圍內(nèi)物體的碰撞，使 AS-UII 機(jī)器人遭遇到來(lái)自 不同方向的碰撞后

22、，能夠轉(zhuǎn)彎避開(kāi)并保持正常活動(dòng)。話筒碰撞環(huán)光敏傳感器紅外接收傳感器碰撞傳感器結(jié)構(gòu)示意圖紅外發(fā)射傳感器光電編碼傳感器碼盤光電耦合器圖 2-2AS-UII 感官部分2. 紅外傳感器AS-UII 機(jī)器人的紅外傳感器共包含兩種器件：紅外發(fā)射管和紅外接收管，看圖 2-2 就 可以發(fā)現(xiàn)紅外接收管位于 AS-UII 機(jī)器人的正前方，兩只紅外發(fā)射管位于紅外接收管的兩側(cè)。紅外發(fā)射管可以發(fā)出紅外線，紅外線在遇到障礙后被反射回來(lái)，紅外接收管接收到被 反射回來(lái)的紅外線以后，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換送入 CPU 進(jìn)行處理。AS-UII 機(jī)器人的紅外傳感器能 夠看到前方 10cm80cm ，90°范圍內(nèi)的比 210mm

23、x150mm 面積大的障礙物，如果障礙物太小太細(xì)、或者在它的可視范圍以外，它可就沒(méi)法看到了。在 AS-UII 機(jī)器人的可視范圍內(nèi)，它的可視距離是可以調(diào)整的，具體參見(jiàn)后面?zhèn)鞲衅鞑糠帧?. 光敏傳感器光敏傳感器是由兩個(gè)光敏電阻組成，它位于機(jī)器人的正前方。 光敏傳感器能夠探測(cè)光線，不過(guò)在這里我們是讓它看見(jiàn)特定的顏色。我們?cè)?AS-UII 機(jī)器人的光敏傳感器罩上了一層濾光紙，通過(guò)它的顏色來(lái)決定 AS-UII 機(jī)器人能探測(cè)什么顏色 的光線。4. 話筒AS-UII 機(jī)器人的話筒的功能很強(qiáng)，它可以感受到聲音的強(qiáng)弱。我們知道我們自己的耳朵并不是所有聲音都可以聽(tīng)見(jiàn)的，我們聽(tīng)見(jiàn)的聲音在一定的頻率范圍內(nèi)，AS-UI

24、I 的“耳朵” 也是這樣，它能聽(tīng)見(jiàn)的聲音頻率范圍跟人能聽(tīng)到的范圍大致是一樣的，大約是 16Hz20000Hz 的機(jī)械波。AS-UII 機(jī)器人在聽(tīng)到你的聲音命令后，會(huì)根據(jù)你的指示（由程序事先輸入）采取行動(dòng)。5. 光電編碼器在 AS-UII 機(jī)器人里有碼盤和光耦（光電編碼器）。光電編碼器主要作為控制的反饋信 號(hào)。光耦通過(guò)測(cè)定隨輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，得出輪子所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，從而測(cè)定距 離。2.1.3 執(zhí)行部分AS-UII 機(jī)器人的執(zhí)行部分是指機(jī)器人執(zhí)行具體功能時(shí)所要用到的部件，如圖 2-3AS-UII 執(zhí)行部分所示，AS-UII 機(jī)器人的執(zhí)行部分共有以下五種：直流電機(jī)揚(yáng)聲器主動(dòng)輪及其驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)

25、導(dǎo)向輪LCD圖 2-3AS-UII 執(zhí)行部分1.揚(yáng)聲器AS-UII 機(jī)器人也可以通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出一定頻率的聲音，也可以通過(guò)編程讓機(jī)器人演奏 歌曲。2.LCDAS-UII 機(jī)器人上的 LCD 可以顯示除中文外的各種字符。利用 LCD 可以單步顯示程序運(yùn) 行的中間結(jié)果。3.主動(dòng)輪及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)AS-UII 機(jī)器人的主動(dòng)輪有兩只，能夠完成向前直走，向后轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，原地打 轉(zhuǎn)這些平地上的技術(shù)動(dòng)作；正因?yàn)橛序?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪箱的存在，AS-UII 才可以利用直流電機(jī)輸出的動(dòng)力。4.從動(dòng)輪AS-UII 機(jī)器人有 2 只從動(dòng)輪，通過(guò)安置彈簧，它們可以在垂直與地面的方向上上下移 動(dòng)，保持機(jī)器人動(dòng)態(tài)平衡和實(shí)現(xiàn)一定的

26、越障功能。5.直流電機(jī)在 AS-UII 機(jī)器人上有兩個(gè)直流電機(jī)。2.1.4 AS-UII 的能源將 AS-UII 機(jī)器人頭朝下翻過(guò)來(lái)，就能夠看到它的底盤下安裝有一個(gè)盒體，這就是電池。 見(jiàn)圖 2-4 AS-UII 的電池。智能機(jī)器人的能量就來(lái)自于這個(gè)電池。電池圖 2-4 AS-UII 的電池2.2AS-UII 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2.2.1 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪，顧名思義就像是帶了齒的輪子。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就是齒輪作為主要傳動(dòng)件的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。工作時(shí)，首先有一只主動(dòng)輪先轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與另一個(gè)從動(dòng)輪的齒一個(gè)一個(gè)的 咬和下去，這個(gè)與它咬和的齒輪也會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)，這樣運(yùn)動(dòng)就從主動(dòng)輪傳遞到從動(dòng)輪，這叫做 齒輪的嚙合傳動(dòng)。

27、齒輪的種類很多，它們通過(guò)不同的配合可以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)類型，如圖 2-7 傳動(dòng)類型 示意圖：(a)(b)(c) 圖 2-7 傳動(dòng)類型示意圖圖 2-7(a)所示的傳動(dòng)類型能夠改變運(yùn)動(dòng)的形式，齒輪是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，下方的齒條則是直線運(yùn)動(dòng)；圖 2-7(b)所示傳動(dòng)類型能夠改變了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度；圖 2-7(c)所示傳動(dòng)類型不僅改變了運(yùn)動(dòng)的速度而且改變了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸線方向。2.2.2AS-UII 的齒輪箱也許你會(huì)感到納悶了：為什么齒輪箱里的傳動(dòng)系統(tǒng)不能用一級(jí)傳動(dòng)呢？這是因?yàn)槿绻?用兩個(gè)齒輪嚙合，為了達(dá)到改變速度的要求，就必須一個(gè)齒輪超小，一個(gè)齒輪超大，這樣不 僅會(huì)造成空間上的浪費(fèi)，并且對(duì)小齒輪性能指標(biāo)的要求也

28、很高。所以，為了達(dá)到一定的傳動(dòng) 比，我們有時(shí)候需要采用幾級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)一級(jí)的改變它的速度，直到將輸出軸的速度調(diào)整到 所需要的指標(biāo)。對(duì)于改變速度的傳動(dòng)形式來(lái)說(shuō)，就有一個(gè)傳動(dòng)比的概念。對(duì)于齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比可以用 兩個(gè)齒輪的齒數(shù)來(lái)定義：I=Z1/Z2Z1 為主動(dòng)齒輪的齒數(shù)，Z2 為被動(dòng)齒輪的齒數(shù) 輸出的速度可表達(dá)為：V 輸出V 動(dòng)力源×I我們?cè)?AS-UII 機(jī)器人上用到的齒輪箱展開(kāi)圖(注：為了能看的更清楚，我們將齒輪箱展 開(kāi)，實(shí)際情況會(huì)略有不同)見(jiàn)圖 2-8：圖 2-8 齒輪箱展開(kāi)圖當(dāng)然，AS-UII 機(jī)器人的腳除了齒輪箱以外，還有其他的部件，軸就是其中一個(gè)關(guān)鍵的部件。 軸在日常生活中是比

29、較常見(jiàn)的，它依靠軸孔、軸承配合支撐帶孔的零件（如齒輪、渦輪等）并與之一起旋轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或轉(zhuǎn)矩的機(jī)械零件。 觀察上圖，我們可以發(fā)現(xiàn)在齒輪頭里有三根軸，它們是齒輪的支架，在整個(gè)齒輪傳動(dòng)中，我們根據(jù)軸的功能將軸分為三種：1. 輸入軸直接與動(dòng)力源的輸出軸聯(lián)接；2. 輸出軸直接與其他的相關(guān)傳動(dòng)件聯(lián)接的軸；3. 中間軸齒輪傳動(dòng)中僅作為齒輪支架的軸。2.3 AS-UII 的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)2.3.1 AS-UII 的動(dòng)力AS-UII 的動(dòng)力來(lái)源于位于機(jī)器人底盤內(nèi)的電池。 電池提供電能，而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)需要的是動(dòng)能。這兩種能量是怎么轉(zhuǎn)化的呢？ 電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能是利用了一種專門的設(shè)備電動(dòng)機(jī)，這種設(shè)備是現(xiàn)代工業(yè)必不可少

30、的，是工業(yè)電氣化的標(biāo)志。2.3.2 AS-UII 中的直流電機(jī)以電為原動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置叫做電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)如果是依靠直流電源工作， 則稱為直流電機(jī)。在 AS-UII 中，直流電機(jī)將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入到齒輪箱，然后齒輪箱的輸出軸控制輪子 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。直流電機(jī)上的電壓大小影響它的轉(zhuǎn)速和扭矩。 觀察下圖：圖 2-9 直流電動(dòng)機(jī) T-N 圖直流電機(jī)在一定電壓下，如圖 2-9，在圖中 12V 特性線上取兩個(gè)點(diǎn) J、K，很明顯， Jn > Kn, JT > KT。由此我們可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速（n）變小時(shí)，轉(zhuǎn)矩（T）增大，這就叫轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn) 矩成反比；如果改變電壓，則轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩線隨著

31、電壓的變化而向下方移動(dòng)。在智能機(jī)器人負(fù)載 一定時(shí)（即轉(zhuǎn)矩一定時(shí)），降低電壓，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 n1、n2 不同，n1>n2，這樣就可實(shí)現(xiàn)電機(jī) 的調(diào)速。在智能機(jī)器人里正是采用改變電機(jī)電壓的方式來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，叫做脈寬調(diào)制。 智能機(jī)器人電機(jī)上得到的信號(hào)是方波，不同的方波的平均電壓不同（如圖），我們就利用這一點(diǎn)來(lái)進(jìn)行 AS-UII 的速度控制。采用不同的脈寬調(diào)節(jié)平均電壓的高低，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速，即脈寬調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation）。智能機(jī)器人上通過(guò)主板發(fā)脈寬調(diào)制信號(hào)，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸入到電機(jī)的平均電壓。圖 2-10 不同寬度的方波實(shí)現(xiàn) PWM 控制AS-U

32、II 的電機(jī)是經(jīng)過(guò)減速器將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給輪子，將高速轉(zhuǎn)化為低速。“AS-UII”通過(guò)三級(jí) 直齒輪傳動(dòng)減速，來(lái)滿足“AS-UII”運(yùn)行的速度和轉(zhuǎn)矩。2.3.3 AS-UII 的驅(qū)動(dòng)方式AS-UII 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)是采用的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 差動(dòng)方式是指將兩個(gè)有差異的或獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)我們把兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這就成了差動(dòng)驅(qū)動(dòng)。 仔細(xì)觀察智能機(jī)器人的底盤，你會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人有兩個(gè)一樣的齒輪頭，每個(gè)齒輪頭都包括一個(gè)直流電機(jī)。這樣兩個(gè)直流電機(jī)分別獨(dú)立控制 1 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，在運(yùn)行時(shí)，我們可以分別確定 兩個(gè)電機(jī)各自的轉(zhuǎn)速，組合起來(lái)就能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)方式，如直行、轉(zhuǎn)彎等，這就實(shí) 現(xiàn)了差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式

33、?，F(xiàn)在動(dòng)動(dòng)腦筋，看下表：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路線實(shí)現(xiàn)方式語(yǔ)句表 2-1 機(jī)器人的動(dòng)作首先，想一想，我們的智能機(jī)器人是差動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的，由兩個(gè)直流電機(jī)分別控制。那么， 智能機(jī)器人能走出多少種不同的路線來(lái)呢？試填寫上表的第一列。剛剛想出來(lái)的動(dòng)作是否都能實(shí)現(xiàn)呢？在現(xiàn)實(shí)方式上可不可以采用多種方式呢？ 這里我們以 JC 代碼編程為例，這樣可以更深刻的理解兩個(gè)庫(kù)函數(shù)的意義及其應(yīng)用。 在這里要實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作，就主要涉及到了有關(guān)庫(kù)函數(shù)的問(wèn)題。用到的庫(kù)函數(shù)有 motor()和 drive()。庫(kù)函數(shù) motor（a，b）應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意：1 庫(kù)函數(shù)只控制單個(gè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速；2 庫(kù)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù) a、b，且都是整數(shù)型的；3 庫(kù)函數(shù)中

34、a 指定是左輪或是右輪，b 指定轉(zhuǎn)速；4 庫(kù)函數(shù)中 a 的取值為 1 或是 2，1 代表左輪，2 代表右輪；b 的取值范圍是100100。庫(kù)函數(shù) drive（a，b）應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意： 此庫(kù)函數(shù)是復(fù)合語(yǔ)句，同時(shí)控制左右兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 此語(yǔ)句有兩個(gè)參數(shù) a、b，且都是整形的；a 指定是平移的速度，b 指定旋轉(zhuǎn)的速度； 左輪的速度 VLab，右輪的速度是 VRab。 好，現(xiàn)在我們來(lái)舉一個(gè)例子：我們要讓智能機(jī)器人走一個(gè)圓，那么動(dòng)作就應(yīng)是“走圓”，實(shí)現(xiàn)方式我們采用“順時(shí)針”， 利用的語(yǔ)句可以是 motor（），如：motor（1,90）；motor（2,20）；，也可以利用 drive（） 語(yǔ)句，如：d

35、rive（55,-35）。注意，參數(shù)的不同可以使得所走的軌跡大小不同，在 motor（） 里參數(shù) b 影響軌跡的大小，在 drive（）里兩個(gè)參數(shù)同時(shí)影響軌跡大小。上面兩個(gè)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn) 的左右兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速是一樣的。不信，你可以算一下。這時(shí)，我們就可以填寫表格了：動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方式語(yǔ)句走圓順時(shí)針motor（1,90）；motor（2,20）；或 drive（55,-35）好了，自己獨(dú)立完成表 2-1 吧！下面想想你能用 VJC 的圖形化編程界面來(lái)實(shí)現(xiàn)上表的各個(gè)動(dòng)作嗎？ 試試看！填寫下面表格：動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方式模塊走圓順時(shí)針VJC1.5 開(kāi)發(fā)版的詳細(xì)操作方法請(qǐng)參見(jiàn)VJC1.5 開(kāi)發(fā)版操作手冊(cè)或直接查詢 VJC1

36、.5開(kāi)發(fā)版的幫助。附錄附錄 1: JC1.0 庫(kù)函數(shù)1. 執(zhí)行器輸出void stop()關(guān)閉左右兩個(gè)電機(jī)，停止運(yùn)動(dòng)；void stop_motor(int m)關(guān)閉電機(jī)m，0為所有電機(jī)，1為左電機(jī), 2為右電機(jī), 3為擴(kuò)展電機(jī)；void motor(int m, int speed)以功率級(jí)別speed(-100到100)啟動(dòng)電機(jī)m(1為左電機(jī), 2為右電機(jī), 3 為擴(kuò)展電機(jī))；void drive(int move, int turn)同時(shí)設(shè)定兩個(gè)電機(jī)的速度，move 為平移速度，turn 為旋轉(zhuǎn)速度。2. 傳感器輸入int photo()光敏傳感器檢測(cè)。photo(1)為檢測(cè)左光敏, p

37、hoto(2)為檢測(cè)右光敏，返回值為0255的數(shù)字量；int microphone()聲音傳感器檢測(cè)。返回值為0255的數(shù)字量；int ir_detector()紅外傳感器檢測(cè)。返回值的意義：0=> 沒(méi)有障礙, 1=>左邊有障礙, 2=>右邊有 障礙, 4=>前方有障礙；int bumper()碰撞傳感器檢測(cè)。返回值的意義：0=>無(wú)碰撞，1=>左前受碰，2=>右前受碰，4=> 左后受碰，8=>右后受碰。int rotation(int index) 光電編碼器脈沖累計(jì)讀數(shù)，rotation(1)為檢測(cè)左光電編碼器，rotation(2)為

38、檢測(cè)右光電編碼器。int digitalport(int channel)讀數(shù)字口上傳感器的值。channel的范圍是07。返回值：從傳感器數(shù)字硬 件讀到的值為零伏或邏輯零時(shí)，返回1；否則返回0int analogport(int channel) 讀模擬口上傳感器的值。channel的范圍是07。返回值是0到255間的整數(shù) 值int encoder(int index) 讀取光電編碼器的當(dāng)前狀態(tài)。0為低電平/1為高電平（分別對(duì)應(yīng)光柵的通光缺口/遮光齒）。3. 時(shí)間void wait(float sec)延時(shí)等于或稍大于指定的sec時(shí)間(秒)后再執(zhí)行后面的語(yǔ)句。sec是一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)void re

39、settime()將系統(tǒng)時(shí)間復(fù)位清零float seconds()以秒的形式返回系統(tǒng)時(shí)間，它是一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，精度為0.001秒4. 聲音void beep()產(chǎn)生一段0.3秒500赫茲的音頻信號(hào)。發(fā)聲結(jié)束后返回。void tone(float frequency, float length) 產(chǎn)生一個(gè)length秒長(zhǎng)音調(diào)為frequency赫茲的音頻信號(hào)。5. 電池int battery()檢測(cè)電池電量，返回值為0255的數(shù)字量；6. 其他函數(shù)void asosreset()軟件復(fù)位函數(shù)。與按下能力風(fēng)暴的復(fù)位開(kāi)關(guān)的效果一樣，ASOS操作系統(tǒng)重啟動(dòng)， 程序停止運(yùn)行。int runbutton()讀

40、運(yùn)行鍵狀態(tài)。運(yùn)行鍵在能力風(fēng)暴智能機(jī)器人的頭頂上，可以在程序中使用該 按鈕。返回值：0沒(méi)按，1按下int abs(int val)取整數(shù)val的絕對(duì)值 int max(int x, int y)求兩個(gè)整數(shù)的最大值 int min(int a, int b)求兩個(gè)整數(shù)的最小值float rand()返回01之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)int random(int scale)返回0scale之間的隨機(jī)整數(shù)附錄 2: 產(chǎn)品的主要技術(shù)性能和參數(shù)參數(shù)名稱性能指標(biāo)外形尺寸mm直徑220 高 H150質(zhì)量(重量) Kg1.1運(yùn)行可實(shí)現(xiàn) R=0 轉(zhuǎn)彎，速度可調(diào)， Vmax60cm/s電池額定電壓 7.2V，鋰電池。 重復(fù)

41、充電次數(shù)：1000 次。連續(xù)工作時(shí)間2h串口速率9600bps人機(jī)交互可通過(guò)程序的下載，執(zhí)行界定的功能并 將信息反饋，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互擴(kuò)展可進(jìn)行機(jī)械、電子、軟件的擴(kuò)展、ASBUS擴(kuò)展負(fù)載能力最大爬坡角度附錄 3: 產(chǎn)品的使用條件和使用環(huán)境要求1大氣條件a) 環(huán)境溫度：0 40；b) 相對(duì)溫度：30% 90%；c) 大氣壓力：86 KPa 106 KPa.2 電源條件充電器電源：交流 220V,50Hz 。3 操作系統(tǒng)條件Windows 95/98/ME/NT4/2000/XP，有光驅(qū)、至少有一個(gè)九針串口的 PC 機(jī)。產(chǎn)品的安全警示說(shuō)明和使用注意事項(xiàng)1 在使用充電器充電時(shí)應(yīng)該由成年人將充電器的插座插

42、到 220V 標(biāo)準(zhǔn)電源上；附錄 4: 常見(jiàn)故障及維修方法1、電源故障 原理介紹電源電路共有兩個(gè)回路組成：當(dāng)充電器供電時(shí)，充電器給主要板供電，并通過(guò)充電插座將電池同主板斷開(kāi)，同時(shí)通過(guò) Q801 給主板供電。 F801 是可恢復(fù)保險(xiǎn)絲。跳線 BEXT 和 SBAT 用于 VMOT 在擴(kuò)展電源和電池間切換電源。EX T2 C2 .5 4 X 2 P1D8 0 121 D Q 0 4BE X TVM OT F8 0 1R 1 8 5R8 0 4SB A TVD DU8 0 11IN 2OU T 87VC C7R 5 /2W D8 0 22 1 DQ0 4GND 3GND 4 OF FGND GND 6

43、SE T 5J8 0 1DC J A C K2 BA T1R 801 1K C 2 .54X 2P 9 012 2K RE D 3CH ARG EKT- M E C -C213546C8 0 110 4 C 803 1 00u F /16V 1 00u F /1 6 VPW RGR N3 R8 0 2常見(jiàn)故障分析現(xiàn)象原因解決方法說(shuō)明發(fā)生指數(shù)電池沒(méi)有完全卡到電池槽內(nèi)，或機(jī)器人稍微受到 者電池卡損毀，電池?zé)o法卡緊 震動(dòng)或沖擊會(huì)掉電或者復(fù)位將電池卡到底有些電池可能有點(diǎn)緊，但卡入后不會(huì)損壞機(jī)器）見(jiàn)標(biāo)注 1、6*底盤上的兩個(gè)電池接觸簧片變形，導(dǎo)致接觸不良，更換電池接觸簧片見(jiàn)標(biāo)注 2、6*電源故障接充電器

44、時(shí)充電插座壞，導(dǎo)致電池對(duì)主板供主板正常工作，不接 充電器時(shí)主板不上電不上電更換充電插座見(jiàn)標(biāo)注 3、4*驅(qū) 動(dòng) 輪 電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)不工作擴(kuò)展電源跳線錯(cuò)誤若有擴(kuò)展電源，將跳線 SBAT短路；如無(wú)，則將 BEXT 短路見(jiàn)標(biāo)注 5*充電指示燈不亮，充不了電?？刂瞥潆姷娜龢O管壞更換三極管 Q801。*見(jiàn)標(biāo)注 71191.電池沒(méi) 有卡到位2.兩個(gè)接 觸簧片嚴(yán)重變 形3.電源插 座內(nèi)的常閉開(kāi) 關(guān)損壞4.電源插座內(nèi) 的常閉開(kāi)關(guān)損 壞5.跳線跳錯(cuò)EXT2 C2.54X2P1D80121DQ04BEXTVMOTF801R185R804SBATVDDU8011 IN2OUT 87VCC7R5/2WD80221DQ04GND3 GND4 OFFGNDGND 6SET 5Q801MAX603C802VCCJ801DCJACK2 BAT1R8011KC2.54X2P9012R8032KRED3CHARGEKT-MEC-C213546C801104 C803100uF/16V100uF/16VPWR GRN3R8021K6 電源插座接 觸不好。7.9012 壞1212、程序下載故障原理介紹下載操作系統(tǒng)或者程序時(shí)，PC 機(jī)上的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò) RXD 輸出到 MAX232 上，MAX232 芯片將 RS232 電平轉(zhuǎn)換為 0-5V 的 TTL 電平輸入到 MC68HC11 的 RXD 引腳，