基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程第3版秦志強(qiáng)課后參考答案

第1講機(jī)器人的大腦及編程軟件的安裝與使用簡述從派拉力獅公司的網(wǎng)站下載BASICStap編輯器軟件的步驟？通過瀏覽器訪問網(wǎng)站。用鼠標(biāo)單擊“Downloads”菜單，顯示選項(xiàng)。用鼠標(biāo)單擊“BASICStamp”選項(xiàng)。進(jìn)入BASICStamp下載界面后，將發(fā)現(xiàn)有2.0或更高版本的編輯器軟可供下載。單擊下載圖標(biāo)?！拔募螺d”對話框，單擊“保存”按鈕將文件保存到硬盤中?！傲泶鏋椤睂υ捒??？梢杂谩氨４嬖凇眳^(qū)域?yàn)g覽你的計(jì)算機(jī)硬盤，選擇一個理想的存儲文件的位置。選定下載文件的保存位置后，單擊“保存”按鈕。當(dāng)下載BASICStamp編輯器安裝程序時需要等待一會兒。如果使用調(diào)制解調(diào)器，則下載BASICStammp編輯器安裝程序可能需要一點(diǎn)時間。下載完成后，直接跳到任務(wù)2安裝軟件。簡述如何使用BASICStamp編輯器幫助查詢。在BASICStamp編輯器中，單擊“Help”萊單項(xiàng)，然后選擇“Index”選項(xiàng)。在“鍵入要查找的關(guān)鍵字”文本框中輸入指令“DEBUG”。為什么要把電源從BasicDuino微控制器上斷開？1.如果系統(tǒng)在不使用時斷開電源，則電池可以用得更久；2.在以后的實(shí)驗(yàn)中，將在機(jī)器人的面包板上搭建電路如果是在教室里，則老師可能會有額外的要求，如斷開下載線、把實(shí)驗(yàn)器材存放到安全的地方等。第2講機(jī)器人的伺服電機(jī)什么是零點(diǎn)信號？什么是伺服電機(jī)的調(diào)零？伺服電機(jī)在接收到某一特定的控制信號時，必須能夠保持靜止，這一特定的控制信號通常被稱為零點(diǎn)信號。由于伺服電機(jī)在出廠時沒有調(diào)整好，所以在接收到零點(diǎn)信號時可能會轉(zhuǎn)動，這時要用螺絲刀調(diào)節(jié)何服電機(jī)模塊內(nèi)的調(diào)節(jié)電阻，從而讓伺服電機(jī)保持靜止。這就是伺服電機(jī)的調(diào)。什么是子系統(tǒng)測試？有什么作用？所謂子系統(tǒng)測試是指在將一些分立的部件組裝成一個更大的設(shè)備之前，先對各分立部件進(jìn)行測試。在進(jìn)行機(jī)器人競賽時，這對于贏得比賽很有幫助。對于工程師而言，無論是開發(fā)玩具、汽車和視頻游戲，還是開發(fā)航天飛機(jī)或火星機(jī)器人，這都是一個最基本的技能。特別是在非常復(fù)雜的設(shè)備中，如果事先沒有對子系統(tǒng)進(jìn)行測試，那么要找出存在的問題幾乎是不可能的。例如，在太空項(xiàng)目中，如果要拆開一個設(shè)備以進(jìn)行維修，將耗費(fèi)數(shù)百萬美元。因此，在這樣的項(xiàng)目中，必須對所有子系統(tǒng)進(jìn)行徹底而嚴(yán)格的測試。簡述變量的作用？變量用來保存數(shù)值。無論是機(jī)器人程序還是其他程序，在很大程度上都要依賴使用變量用變量保存數(shù)值的最主要作用就是程序能用這些變量來計(jì)數(shù)。一旦程序能計(jì)數(shù)，就可以控制和跟蹤事件發(fā)生的次數(shù)了。第3講機(jī)器人的組裝和測試簡述輪式機(jī)器人組裝步驟？第一步：把鉚釘安裝在機(jī)器人板件上。第二步：安裝開槽桿件。第三步：安裝螺柱。第四步：安裝服舵機(jī)。第五步：安裝伺服電池盒。第六步：安裝車輪和萬向輪。第七步：安裝BasicDuino微控制器和面包板。第八步：安裝QTI傳感器并接線。簡述伺服電機(jī)常見的故障現(xiàn)象和維修方法。1.伺服電機(jī)根本不轉(zhuǎn)。確定BasicDuino微控制器上的三擋電源開關(guān)撥到了“2”位，然后按下并釋放復(fù)位鍵重新運(yùn)行程序。仔細(xì)檢查同服電機(jī)的接線。檢查程序輸入是否正確。2.右邊的伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)，但是左邊的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。這意味著兩個伺服電機(jī)接反了，連接到P12端口的服電機(jī)應(yīng)該連接到P13端口，而連接到P13端口的服電機(jī)應(yīng)該連接到P12端口。斷開電源，拔下服電機(jī)插頭。把原來連接到P12端口的服電機(jī)連接到P13端口，把原來連接到P13端口的服電機(jī)連接到P12端口。打開電源，重新運(yùn)行程序RightServoTest.bs2。3.輪子不能完全停下來，而是緩慢地旋轉(zhuǎn)。這意味著伺服電機(jī)可能沒有正確調(diào)零?？梢哉{(diào)節(jié)程序讓伺服電機(jī)停止，即通過修改PULSEOUT12,750語句的參數(shù)750讓同服電機(jī)停止。如果輪子緩慢地逆時針旋轉(zhuǎn)，則換一個比750小一點(diǎn)的數(shù)。如果輪子緩慢地順時針旋轉(zhuǎn)，則換一個比750大一點(diǎn)的數(shù)。如果在740760中找到了一個數(shù)能讓服電機(jī)完全停止，則用這個數(shù)代替程序中所有PULSEOUT12,750語句中的750。4.輪子在順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)之間不停止。車輪可能快速地朝一個方向旋轉(zhuǎn)3s，然后向另一個方向旋轉(zhuǎn)4s；可能快速地旋轉(zhuǎn)3s，然后慢速地旋轉(zhuǎn)1S，之后又快速地旋轉(zhuǎn)3s：還可能快速地朝一個方向旋轉(zhuǎn)7s。不管怎樣，都說明伺服電機(jī)的電位器失調(diào)。拆除輪子，取下伺服電機(jī)。重新執(zhí)行第2講中的任務(wù)2，完成伺服電機(jī)調(diào)零。有一臺機(jī)器人的電池電壓欠壓引發(fā)程序重啟，導(dǎo)致機(jī)器人行為混亂，如何避免這種情況發(fā)生？為機(jī)器人編寫一個重新開始指示程序作為機(jī)器人的診斷工具。一種指示程序重啟的方法是在所有機(jī)器人程序的開始處包含一個不會錯過的信號指示這個信號在每次打開電源或每次電壓過低導(dǎo)致程序復(fù)位時都會產(chǎn)生。一種有效表明程序重啟的方法是揚(yáng)聲器，它在程序每次從頭開始運(yùn)行或重啟時均會發(fā)出聲音。第4講機(jī)器人巡航假設(shè)編寫了一個程序讓機(jī)器人全速向前直線行走18s，但機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)動時卻總是略微向左偏移而走曲線，此時是否需要將機(jī)器人拆開呢？此時并不需要拆開機(jī)器人并用螺絲刀重新安裝和調(diào)整何服電機(jī)，只需簡單地修改程序，使機(jī)器人的兩個輪子以相同的速度運(yùn)行即可。假設(shè)機(jī)器人走了20cm，用了1s的時間，那么該機(jī)器人55cm需要運(yùn)動多少時間？。例如，如果機(jī)器人要走51cm，則它需要運(yùn)動51/23~2.22(s)。55/20=2.75s。EEPROM與RAM(隨機(jī)存取存儲器有什么不同？EEPROM存儲一個值要花費(fèi)較多時間，有時需要幾毫秒。EEPROM支持寫操作的次數(shù)是有限的，約為1千萬次，而RAM能無限次地讀/寫。EEPROM的主要功能是存儲程序，數(shù)據(jù)可以存儲在剩余的部分。第5講機(jī)器人觸覺導(dǎo)航填空題1.對LED胡須測試電路編程重新接通（BasicDuino微控制器）的電源。將程序TestWhiskers.bs2另存為TestWhiskersWithLeds.bs2在PAUSE50和LOP之間插入以下兩段正THEN語句。IF(IN7=0)THENHIGH1ELSE（LOW1）ENDIfIF(INS-0)THEN（HIGH10）ELSELOW10ENDif2.通過編程讓BasicDuino微控制器探測到什么時候胡須被按下。連接到每個開關(guān)電路的I/0端口監(jiān)視著10kQ上拉電阻上的電壓變化。當(dāng)胡須沒有被按下時，連接胡須的I0端口的電壓是5V:當(dāng)胡須被按下時，I/0端口短接到地，所以IO端口的電壓是（0V）。3.當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入墻角時，左胡須觸墻，于是它右轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)器人再向前行走時，右胡須觸墻，于是它左轉(zhuǎn)，然后它再前進(jìn)又會碰到左墻，右轉(zhuǎn)后又再次碰到右墻······這時只能手動把它從困境中解救出來?？梢孕薷模≧oamingWithWhiskers.bs2）程序來解決這個問題，其訣竅是記下胡須被交替按下的總次數(shù)。簡答題1.當(dāng)機(jī)器人向前行走碰到障礙物時，它的一根或兩根胡須會被按下，此時可以調(diào)用第4講中的基本動作子程序使機(jī)器人倒退或轉(zhuǎn)彎，以避開障礙物重新向前行走，直到遇到另一個障礙物后再重復(fù)上述過程。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，需要編程使機(jī)器人能夠進(jìn)行條件判斷。PBASIC語言中有一個條件判斷指令語句IFF...THEN，其使用格式是:IF(condition)THEN...fELSEIF(condition))...ELSE)...ENDIF。2.帶著胡須的機(jī)器人是如何漫游的？主程序中的IF...THEN語用于檢測胡須所有可能的狀態(tài)如果兩根胡須都被按下(IN5=0和IN7=0)，則調(diào)用Back_Up子程序，緊接著調(diào)用兩次Tum_Left子程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)頭：如果只是左胡須被按下(IN5=0)，則主程序調(diào)用Back_Up子程序，再調(diào)用Turn_Right子程序；如果只是右胡須被按下(IN7=0)，則主程序調(diào)用Back_Up子程序，再調(diào)用Tum_Left子程序；如果兩根胡須都沒有被按下(IN5=1和IN7=1在這種情況下ELSE指令調(diào)用Forward_Pulse子程序。第6講用光敏電阻進(jìn)行導(dǎo)航光敏電阻分壓器實(shí)驗(yàn)前組要做哪些檢查？檢查接線和程序錄入是否正確。確認(rèn)每個元件都牢固地插接。電陽顏色。連接Vss和光敏電阻的是2kΩ電陽(紅-黑-紅)。連接P6和P3到光敏電阻的是220Ω電阻(紅-紅-棕)。如果無論你是否投一個陰影，輸入寄存器的1N3或1N6的值均為0，此時進(jìn)行如下檢查e如果房間微暗，建議增加光的亮度。也可以把2kΩ電阻換成4.7kΩ電阻(黃-紫-紅)。這將使電陽在較低光亮環(huán)境下分得較高的電樂。在光線相當(dāng)暗的情況下，可以用10K0電阻(棕-黑-橙)。如果房間較亮，必須把手捂住光敏電阻的采光面才能使寄存器的值從1變?yōu)?，則可以用低阻值的電阻代替2k2電阻，如可以嘗試使用1k2電阻(棕-黑-紅)。如果在室外進(jìn)行檢測，則可以用470Ω電阻(黃-紫-棕)來代替2kΩ電阻。闡述程序ShadowGuidedBoeBot.bs2是如何工作的。D0...LOOP循環(huán)中的IF.THEN語用于進(jìn)行條件判斷：兩個光敏電阻都探測到陰影左側(cè)光敏電阻探測到陰影、右側(cè)光敏電阻探測到陰影、兩個光敏電阻都沒探測到陰影。依據(jù)探測到的陰影情況，PULSOUT指令給下面的一個動作發(fā)出脈沖：向前、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、靜止。無論陰影情況如何，在D0..LOOP循環(huán)中每次都會發(fā)送四組脈沖中的一個。在下THEN語之后，要執(zhí)行PAUSE20來保證同服脈沖之間有20ms的低電平。第7講機(jī)器紅外線導(dǎo)航填空題1.除了采用胡須接觸和類似機(jī)器視覺那樣復(fù)雜的技術(shù)的方式探測物體，。機(jī)器人還可以采用（雷達(dá)或聲納）來探測物體且（不需要）同物體接觸。一種更為簡單的方法是使用紅外線來探測物體。隨著紅外遙控技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外線發(fā)射器和接收器已經(jīng)非常普及并且價(jià)格低廉。2.紅外線接收器只接收每秘爍38500次的紅外線，這就防止了（普通光源）普通光源對紅外線的干涉。3.（探測障礙物）很重要的一點(diǎn)是在機(jī)器人撞到它之前給機(jī)器人留有繞開它的空間。4.如果在探測范圍內(nèi)沒有任何物體，但機(jī)器人卻指示探測到了物體(紅色LED燈閃爍)，則說明附近的熒光燈正在產(chǎn)生頻率接近（38.5kHz）的紅外光。如果在這種燈光下進(jìn)行機(jī)器人比賽或演示，則機(jī)器人的紅外探測系統(tǒng)就會失效。為了不讓機(jī)器人在比賽或演示時出錯，需要用（紅外干擾探測程序）仔細(xì)檢查在機(jī)器人比賽或演示區(qū)域內(nèi)是否有紅外干擾。簡答題1.在機(jī)器人上方建立的紅外探測系統(tǒng)是如何工作的？機(jī)器人使用紅外發(fā)光二極管作為前燈，當(dāng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線時，如果機(jī)器人前面有章礙物，則紅外線從障礙物反射回來，相當(dāng)于機(jī)器人眼睛的紅外線接收器將檢測到反射回來的工外線，并向機(jī)器人的大腦——BasicDuino微控制器發(fā)出信號，表明已檢測到障礙物，BasicDino微控制器據(jù)此做出判斷并控制同服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)器人向著避開障礙物的方向行走。2.到目前為止，當(dāng)機(jī)器人探測到前方有障礙物時，它會自動采取避讓動作。然而，在某些場合下，當(dāng)機(jī)器人沒有探測到障礙物時，它也必須采取避讓動作請舉例說明。當(dāng)機(jī)器人在桌面上行走時，此時R探測器向下監(jiān)測桌子表面。如果探測器能夠“看”到桌子表面，則機(jī)器人繼續(xù)向前走：如果R探測器沒有探測到桌子表面，則機(jī)器人應(yīng)采取避讓動作。第8講機(jī)器人距離探測填空題1.使用最（高靈敏度）紅外線頻率可以探測最遠(yuǎn)距離的物體，使用（較低靈敏）紅外線頻率可以探測較近距離的物體。2.（閉環(huán)控制）是一種常用的維持控制目標(biāo)的方法，它可以幫助機(jī)器人保持與一個物體之間的距離不變。（閉環(huán)控制）算法類型多種多樣，最常用的有滯后、比例、積分及微分控制。3.測試條紋帶時，調(diào)整機(jī)器人的位置(靠近或遠(yuǎn)離絕緣帶)，直到兩個區(qū)域的值都達(dá)到4或5，這表明機(jī)器人要么發(fā)現(xiàn)了一個很遠(yuǎn)的物體，要么沒有發(fā)現(xiàn)物體，即機(jī)器人看不到絕緣帶，此時機(jī)器人認(rèn)為前面（沒有障礙物）。簡答題1.使用常量聲明有什么好處？使用常量聲明的好處是，只需在程序的開始部分對常量做一次修改，后面程序用到該常量的地方都會自動進(jìn)行修改。這對于比例控制系統(tǒng)的調(diào)試來說非常有用。2.如何使使機(jī)器人跟蹤條紋帶行走？首先機(jī)器人應(yīng)當(dāng)向前運(yùn)動以使到目標(biāo)的距離比SetPoint的值小，或離開目標(biāo)以使到目標(biāo)的距離比SetPoint的值大，這與程序FollowingRobot.bs2正好相反。當(dāng)機(jī)器人離目標(biāo)的距離不在SetPoint的范圍內(nèi)時，讓機(jī)器人向相反的方向運(yùn)動，這可以通過更改Kp1和Kpr的符號實(shí)現(xiàn)。例：打開程序FollowingRobot.bs2，將其另存為StripeFollowingBoeBot.bs2。將SetPoint聲明由SetPointCON2改為SetPointCON3。將Kp1由-35改為35。將Kpr由35改為-35。運(yùn)行程序。第9講機(jī)器人競賽QTI傳感器有哪些引腳，如何定義這些引腳？1.GND:電源地線。2.VCC:5V直流電源。3.SIG:信號輸出。二、在程序最開始可以看到這樣一條指令：OUT8=%1它有什么含義？它的意思是將P8端口的輸出設(shè)定為1。其中，OUT8表示P8端口的輸出信號，它與IN8類似，也是一個位變量，%表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)。DIR8指令的作用是設(shè)置P8端口的狀態(tài)，當(dāng)DIR8的值為1時，表示將端口設(shè)置為輸出口，當(dāng)DIR8的值為0時，表示將端口設(shè)置為輸入口。加入這條指令后，只要將端口設(shè)置為輸出口，該端口就會自動輸出高電平信號，其功能與HIGH8指令類似。打開程序