上海英集斯自动化技术有限公司：大学版智能机器人用户使用手册（MT-UROBOT）

H GENWTONS 大学版智能机器人用户使用手册 242 MT-UROBOT中的直流电机 以电为原动力产生机械旋转动力的装置叫做电动机。电动机如果是依靠直流电源工作, 则称为直流电机 在MI- UROBOT中,直流电机将轴的旋转运动输入到齿轮箱,然后齿轮箱的输出轴控 制轮子转动,从而驱动整个机器人的运动。 直流电机上的电压大小影响它的转速和扭矩 观察下图 n(转速) Kn 定转矩时 图2-11直流电动机TN图 直流电机在一定电压下,如图2-11,在图中12V特性线上取两个点J、K,很明显, Jn>Kn,JT>KT。由此我们可以发现转速(n)变小时,转矩(T)增大,这就叫转速与转 矩成反比:如果改变电压,则转速转矩线随着电压的变化而向下方移动。在智能机器人负载 定时(即转矩一定时),降低电压,对应的转速n1、n2不同,nl>n2,这样就可实现电机 的调速。 在智能机器人里正是采用改变电机电压的方式来改变电机的转速,叫做脉宽调制。 智能机器人电机上得到的信号是方波,不同的方波的平均电压不同(如图),我们就利 用这一点来进行 MT-UROBOT的速度控制。采用不同的脉宽调节平均电压的高低,进而调 节电机的转速,即脉宽调制(PWM, Pulse width modulation)。智能机器人上通过主板发脉 宽调制信号,通过改变脉冲宽度来调节输入到电机的平均电压。 ---1- t tperiod+ 脉宽调制 图2-10不同宽度的方波实现PWM控制 MT- UROBOT的电机是经过减速器将转动传给轮子,将高速转化为低速 MT-UROBOT'通过三级直齿轮传动减速,来满足“ MT-UROBOT运行的速度和转矩 243 MT-UROBOT的驱动方式 MT-UROBOT机器人的驱动是采用的差动驱动方式

大学版智能机器人用户使用手册 21 2.4.2 MT-UROBOT 中的直流电机 以电为原动力产生机械旋转动力的装置叫做电动机。电动机如果是依靠直流电源工作， 则称为直流电机。 在 MT-UROBOT 中，直流电机将轴的旋转运动输入到齿轮箱，然后齿轮箱的输出轴控 制轮子转动，从而驱动整个机器人的运动。 直流电机上的电压大小影响它的转速和扭矩。 观察下图： 图 2-11 直流电动机 T-N 图 直流电机在一定电压下，如图 2-11，在图中 12V 特性线上取两个点 J、K，很明显， Jn > Kn, JT > KT。由此我们可以发现转速（n）变小时，转矩（T）增大，这就叫转速与转 矩成反比；如果改变电压，则转速转矩线随着电压的变化而向下方移动。在智能机器人负载 一定时（即转矩一定时），降低电压，对应的转速 n1、n2 不同，n1>n2，这样就可实现电机 的调速。 在智能机器人里正是采用改变电机电压的方式来改变电机的转速，叫做脉宽调制。 智能机器人电机上得到的信号是方波，不同的方波的平均电压不同（如图），我们就利 用这一点来进行 MT-UROBOT 的速度控制。采用不同的脉宽调节平均电压的高低，进而调 节电机的转速，即脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）。智能机器人上通过主板发脉 宽调制信号，通过改变脉冲宽度来调节输入到电机的平均电压。 图 2-10 不同宽度的方波实现 PWM 控制 MT-UROBOT 的电机是经过减速器将转动传给轮子，将高速转化为低速。 “MT-UROBOT”通过三级直齿轮传动减速，来满足“MT-UROBOT”运行的速度和转矩。 2.4.3 MT-UROBOT 的驱动方式 MT-UROBOT 机器人的驱动是采用的差动驱动方式

GENIOUS 大学版智能机器人用户使用手册 AUTOMAT口 N TECHN|cHAL 差动方式是指将两个有差异的或独立的运动合成为一个运动。当我们把两个电机的运动 合成为一个运动时,这就成了差动驱动 仔细观察智能机器人的底盘,你会发现机器人有两个一样的齿轮头,每个齿轮头都包括 一个直流电机。这样两个直流电机分别独立控制1个驱动轮,在运行时,我们可以分别确定 两个电机各自的转速,组合起来就能实现机器人的各种运动方式,如直行、转弯等,这就实 现了差动驱动方式。 现在动动脑筋,看下表 机器人运动路 实现方式 表2-1机器人的动作 首先,想一想,我们的智能机器人是差动方式驱动的,由两个直流电机分别控制。那么, 智能机器人能走出多少种不同的路线来呢?试填写上表的第一列。 刚刚想出来的动作是否都能实现呢?在现实方式上可不可以采用多种方式呢? 这里我们以C语言代码编程为例,这样可以更深刻的理解两个库函数的意义及其应用。 在这里要实现各种动作,就主要涉及到了有关库函数的问题。用到的库函数有 move 库函数move(L,RE)应用时应注意: 1.库函数可以控制三个的电机转速 2.库函数有三个参数L、R、E,且都是整数型的; 3.库函数中L指定是左轮转速R是右轮转速,E指扩展电机转速 4.库函数中L、R、E的取值范围是-1000~1000 现在我们来举一个例子: 我们要让智能机器人走一个圆,那么动作就应是“走圆”,实现方式我们采用顺时针” 利用的语句可以是move(),如:move(100,200,0)。注意,参数的不同可以使得所走的 轨迹大小不同。这时,我们就可以填写表格了: 动作实现方式 语句 走圆顺时针 move(100,2000) 好了,自己独立完成表2-1吧 下面想想你能用流程图的图形化编程界面来实现上表的各个动作吗? 试试看! 填写下面表格 动作实现方式 模块 走圆顺时针 流程图1.5的详细操作方法请参见《流程图1.5操作手册》或直接査询流程图1.5的帮 助。 在下面的第5章尝试迷人的机器人项目里,我们通过做活动的形式,介绍了对 MT-UROBOT

大学版智能机器人用户使用手册 22 差动方式是指将两个有差异的或独立的运动合成为一个运动。当我们把两个电机的运动 合成为一个运动时，这就成了差动驱动。 仔细观察智能机器人的底盘，你会发现机器人有两个一样的齿轮头，每个齿轮头都包括 一个直流电机。这样两个直流电机分别独立控制 1 个驱动轮，在运行时，我们可以分别确定 两个电机各自的转速，组合起来就能实现机器人的各种运动方式，如直行、转弯等，这就实 现了差动驱动方式。 现在动动脑筋，看下表： 机器人运动路线 实现方式 语句 表 2-1 机器人的动作 首先，想一想，我们的智能机器人是差动方式驱动的，由两个直流电机分别控制。那么， 智能机器人能走出多少种不同的路线来呢？试填写上表的第一列。 刚刚想出来的动作是否都能实现呢？在现实方式上可不可以采用多种方式呢？ 这里我们以 C 语言代码编程为例，这样可以更深刻的理解两个库函数的意义及其应用。 在这里要实现各种动作，就主要涉及到了有关库函数的问题。用到的库函数有 move()。 库函数 move（L，R,E）应用时应注意： 1． 库函数可以控制三个的电机转速； 2． 库函数有三个参数 L、R、E，且都是整数型的； 3． 库函数中 L 指定是左轮转速,R 是右轮转速，E 指扩展电机转速； 4． 库函数中 L、R、E 的取值范围是-1000～1000。 现在我们来举一个例子： 我们要让智能机器人走一个圆，那么动作就应是“走圆”，实现方式我们采用“顺时针”， 利用的语句可以是 move（），如：move （100,200,0）。注意，参数的不同可以使得所走的 轨迹大小不同。这时，我们就可以填写表格了： 动作 实现方式 语句 走圆 顺时针 move（100,200,0） …… 好了，自己独立完成表 2-1 吧！ 下面想想你能用流程图的图形化编程界面来实现上表的各个动作吗？ 试试看！ 填写下面表格： 动作 实现方式 模块 走圆 顺时针 流程图 1.5 的详细操作方法请参见《流程图 1.5 操作手册》或直接查询流程图 1.5 的帮 助。 在下面的第 5 章尝试迷人的机器人项目里，我们通过做活动的形式，介绍了对 MT-UROBOT

H GENWTONS 大学版智能机器人用户使用手册 机器人不同的驱动方式,你可以自己尝试做一做。 23

大学版智能机器人用户使用手册 23 机器人不同的驱动方式，你可以自己尝试做一做

GENIOUS 大学版智能机器人用户使用手册 AUTOMAT口 N TECHN|cHAL 第3章感觉、大脑与驱动器 31智能机器人的三大要素 人对周围环境的反应过程主要是感觉→大脑思考、分析→做出反映,机器人也是通过 这个过程进行信息处理 大学版智能机器人的配有不同功能的多个传感器,另外还可以根据需要扩展其他传感 器,对环境的感知能力很强。感知环境的能力是产生智能行为的前提,因此大学版机器人能 产生许多智能行为。 大学版机器人通过中央处理器(CPU)来思维。我们采用的是T1公司2000系列中功 能最强、集成功能最全的高档DSP处理器。它的可靠性很高,集成功能很强,有程序自下 载功能。大学版机器人连上串口线就可自动下载程序。 大学版机器人具有很强的人机交互功能,通过精致的液晶屏和按键组合,可以让操作 者和机器人之间很方便交流、控制 计算机硬件决定了机器的极限潜能,去开发这种潜能是软件的工作。我们为用户提供 了交互式图形化编程C语言汇编语言一流程图,它使开发大学版机器人的高层行为充满了 乐趣。有的底层的驱动软件与硬件相关太紧密或实时要求很高,需要用汇编语言来处理。 大学版机器人智能机器人的执行器有:二个高性能直流电机;一个喇叭;一个128x64 字符的液晶显示器。 外接电源 锂电池十[充电回路反保护」 过流保护 通通讯缓冲器 机器人控制器 扩展总能 直流电机 图3.1大学版智能机器人主控制器系统结构

大学版智能机器人用户使用手册 24 第3章 感觉、大脑与驱动器 3.1 智能机器人的三大要素 人对周围环境的反应过程主要是感觉→大脑思考、分析→做出反映，机器人也是通过 这个过程进行信息处理。 大学版智能机器人的配有不同功能的多个传感器，另外还可以根据需要扩展其他传感 器，对环境的感知能力很强。感知环境的能力是产生智能行为的前提，因此大学版机器人能 产生许多智能行为。 大学版机器人通过中央处理器（CPU）来思维。我们采用的是 TI 公司 2000 系列中功 能最强、集成功能最全的高档 DSP 处理器。它的可靠性很高，集成功能很强，有程序自下 载功能。大学版机器人连上串口线就可自动下载程序。 大学版机器人具有很强的人机交互功能，通过精致的液晶屏和按键组合，可以让操作 者和机器人之间很方便交流、控制。 计算机硬件决定了机器的极限潜能，去开发这种潜能是软件的工作。我们为用户提供 了交互式图形化编程 C 语言/汇编语言—流程图，它使开发大学版机器人的高层行为充满了 乐趣。有的底层的驱动软件与硬件相关太紧密或实时要求很高，需要用汇编语言来处理。 大学版机器人智能机器人的执行器有：二个高性能直流电机；一个喇叭；一个 128x64 字符的液晶显示器。 图 3．1 大学版机器人智能机器人的系统结构 图 3.1 大学版智能机器人主控制器系统结构

H GENWTONS 大学版智能机器人用户使用手册 扩展卡级连 模拟量输入传感器 扩展总线接口 扩展电源接口 3器AD 数地控 据址 总 总 数字量输入传感器 线 扩展系统主控制器 CPLD CAN总线接口 路Do 控制信号箱 MT-U 标准总线按口 标准总线接口 标准总线接口 MU标准总线 数据线:D0~D 片选信号线 读写信号线 S总线 r2c总线 图3.2大学版智能机器人扩展系统结构 3.2大学版机器人的传感器及其处理电路 321碰撞传感器 碰撞传感器是使大学版机器人智能机器人有感知碰撞环上的碰撞信息能力的传感器。在 大学版机器人智能机器人的前、左前、右前设置有三个碰撞开关(常开),它们与碰撞环共 同构成了碰撞传感器(见图3.3),可以通过扩展在机器人的后、左后、右后设置三个碰撞开 关。碰撞环与底盘柔性连接,在受力后与底盘产生相对位移,触发固连在底盘上相应的碰撞 开关,使之闭合。 图3.3碰撞开关 25

大学版智能机器人用户使用手册 25 3.2 大学版机器人的传感器及其处理电路 3.2.1 碰撞传感器 碰撞传感器是使大学版机器人智能机器人有感知碰撞环上的碰撞信息能力的传感器。在 大学版机器人智能机器人的前、左前、右前设置有三个碰撞开关（常开），它们与碰撞环共 同构成了碰撞传感器(见图 3.3)，可以通过扩展在机器人的后、左后、右后设置三个碰撞开 关。碰撞环与底盘柔性连接，在受力后与底盘产生相对位移，触发固连在底盘上相应的碰撞 开关，使之闭合。 图 3.3 碰撞开关 图 3.2 大学版智能机器人扩展系统结构