一、
机器人实训报告doc
1、实训目标
机械人擂台赛的目标在于促进智能机械人技巧（专门是自立辨认、自立决定打算技巧）的普及。参赛队须要在规矩范畴内以各自组装或者克己的自立机械人互相搏击，并争夺在竞赛中获胜，以对抗性竞技的情势来推动相干机械人技巧在大年夜学生、青青年中的普及与成长。能够用本身设计的机械人来参加擂台赛，同时操纵那个环节所展现出来的机械人技巧。
机械人擂台赛今后的成长目标是：竞赛中，两个应用双腿自立行走的仿人形机械人互相搏击并将对方打倒或者打下擂台。
2、实训要求
在指定的大年夜小擂台上有两边机械人。 两边机械人仿照中国古代擂台搏击的规矩，互相击打或者推挤。假如一方机械人整体分开擂台区域或者不克不及再连续行动，则另一方获胜。机械人大年夜小要求长、宽、高分别不克不及跨过30cm、30cm、40cm 。
竞赛场地大年夜小为长、宽分别为是 2400 mm的台，台上别处即为擂台场地。有黑色的胶布围成。 竞赛开端后， 围栏内区域不得有任何障碍物或人。
3、竞赛规矩分析
我们须要吃透竞赛规矩，然后才能在竞赛规矩许可的范畴内，尽量让我们的机械人具有
别人不具有的优势。对上述的竞赛规矩分析获得以下几个重点：
3、1须要确保本身不掉落下擂台
须要有传感器进行擂台边沿的检测，当发明机械人差不多接近边沿急速转弯或者掉落头。擂
台和地面存在比较大年夜的高度差，我们经由过程测距传感器专门轻易发明那个高度落差，从而确信出
擂台的边沿。如图 6.2 所示，在机械人上安装一个测距传感器，斜向下测量地面和机械人的
距离，机械人达到擂台边沿时，传感器的测量值会突然间变得专门大年夜。因为红外测距传感器使
用便利，同时“创意之星”操纵器能够接入最多 8 个红外测距传感器，我们能够将它作为首选筹划。
擂台地面时有灰度变更的，我们能够在机械人腹部安装一些灰度传感器，来判读机械人
覆盖区域的灰度变更，从而判读机械人相对场地的偏向。能够经由过程整体灰度值来判读机械人
的地位是不是接近边沿，假如机械人接近边沿就转弯后者撤退撤退。
3、2须要及时的发明敌方
那个地点我们应用红外接近开关作为查找敌方的筹划并不算优良，红外接近开关的有效测量范畴是 20cm，20cm 之外的物体是察觉不到的。我们能够改成红外测距传感器，它的有效测量范畴是 10‐80cm，比较合适我们当前的应用处合。
3、3须要灵敏的推动敌方，将敌方退下擂台
我们能够想象，两只斗牛互相推挤，赢的必定是力量比较大年夜的一方。
我们须要先推敲，什么身分会阻碍小车的推力。在实际生活中我们会看到两种现象：1、
一辆汽车在爬坡，然则动力不足，反而慢慢从坡上滑了下来。2、汽车在泥地上面行走，但
走不快，因为轮子老是在打滑。
上面两个例子能够获得阻碍汽车行进后果的身分：1、动力不足。2、摩擦力不敷。假如动力不足，我们小车可能会被敌方的小车推得轮子倒着转。假如摩擦力不敷，小车在推挤的时刻轮子会打滑，轮子一向在转，但小车确实是不克不及往前走。 推动敌方和推动棋子要做的工作是一样的，即：查找敌方推动敌方自身定位。不合
的是，推动敌方须要更大年夜的动力，同时自身定位加倍重要。假如己方被敌方推动时，己方就必须能够或许及时摆脱或者进行抗击。 因此，在竞赛规矩许可的前提下，尽量增长小车的重量、动力输出、轮子的接地面积。我们能够应用四轮驱动筹划，2 轮驱动筹划重量和推力都不敷。6 轮驱动筹划不行转弯，机械人不敷灵活。
3、4须要幸免本身被敌方推下擂台
假如我方机械人在进步的时刻被敌方从后面推挤，同时我方的机械人没有察觉，会显现什么情形呢？ 我方机械人的动力偏向和敌方机械人的动力偏向刚好一致，敌方不费吹灰之力就能够将我方机械人推下擂台。因此我们须要能够或许察觉这在被推挤的状况，同时能够或许经由过程掉落头、转弯、撤退撤退等手段躲开机械人的推挤。
4、义务筹划
1、熟悉本竞赛构型所须要部件的应用方法。比如灰度传感器、红外测距传感器等。
2、搭建机械人、安排传感器。须要在规矩许可的前提下搭建机械人，经由过程上述的分析，
我们将机械人的构型定义为一个四轮驱动的小车。机械人的腹部应当安装灰度传感器阵列，
用于判读场地灰度变更。前方应当安装红外测距传感器，用于判读棋子、敌方机械人和擂台
边沿。
3、用软件写法度榜样
4、仿照竞赛演习。
5、熟悉场地、标定传感器
场地最重要的部分是擂台上诟谇渐变的区域，这是竞赛得以进行的关键。简单的说，机
器人要想博得竞赛，就得在这块区域里行动自如，为所欲为。若何做到“行动自如，随心所
欲”呢？机械人必须能随时确信本身所处的地位。要想确信本身的地位，机械人就必须有雪
亮的眼睛。在擂台赛中，机械人的眼睛确实是灰度和测距传感器。
6、 标定灰度传感器
我们在构型搭建的时刻会用到灰度传感器和红外测距传感器。您假如对这两个传感器工作道理还不清晰的话，请从新进修第二章的相干部分。受制造工艺、材料的限制，专门难包管两个传感器有完全一致的机能。在实际应用过程中会发明，即使以同样的标准应用两个不合的灰度传感器测量灰度，获得的数据也会有必定的差值。为了清除这种差别性，须要对传感器进行标定。就像一个两眼目力不一样的人，须要佩带两个镜片度数不一样的眼镜一样。我们那个地点的标定，目标是建立灰度传感器的值和场地区域的对比表，以便利后续编写操纵法度榜样时应用。我们的构型上应用4 个灰度传感器进行场地灰度测量，感器采集到的灰度值是不一样的，我们比较这几个传感器的值就能够或许明白当前机械人的偏向。场地的灰度是梯度变更的，为了让这几个传感器的值有尽量大年夜的差值，传感器的安排应当尽量拉开距离，传感器菱形覆盖的面积应当尽量大年夜。灰度传感器的标定须要同时标定一组立即应用的传感器——即同时标定构型中的四个灰度传感器。现在能够先搭建一个简略单纯的机械人底盘，固定好传感器。
灰度传感器的标定能够采取三种方法：平行边沿标定，灰度梯度偏向标定，随机地位标定。
平行边沿标定方法如下：
1) 按 300mm 等分场地边沿（如图 6.7，图中白色方块表示机械人放置地位），然后从 一边开端，依次将机械人放置(和边沿平行)在等分点上，用 NorthSTAR 查询灰度传感器的值并做响应记录；
2) 将机械人掉落头后，从另一边开端，依次在每个等分点上查询灰度值并记录。
随机标定法：将机械人以非规矩的方法（和边沿不平行，没有正好面向中间）放置在场
地的不合地位，采集几组灰度值，记录并不雅察四个灰度传感器的值和机械人的地位关系。
记录数据后，运算机械人处在据中间不合距离处的灰度均值，传感器的最大年夜最小值，前
后灰度之间的差值，障碍物和机械人之间距离与传感器值之间的关系等数据，以备法度榜样设计时应用。表一、表二为一组场地实测数据。灰度数值受灰度传感器的一致性，安装地位和环
境光的阻碍较大年夜，表中数据仅供参考。
7、 标定红外测距传感器
红外测距传感器数值和实际距离不是简单的线性关系，GP2D12 在 10cm 地位输出值最大年夜，10cm 以下的距离是传感器的盲区，不建议应用。10cm‐20cm 之间是最灵敏的区域，因此，我们须要包管构型中的GP2D12 和地板的距离保持在 10cm‐15cm 之间。在那个竞赛平台上，我们只须要确信机械人是不是达到边沿即可。竞赛构型搭建完成、传感器安装地位确信后，将机械人放置于擂台的不合地位，读取 GP2D12 的AD 值，将
这些 AD 值取平均值。将机械人移至擂台边沿，当传感器红外射线和地面的交点 A 分开擂台边沿时，传感器AD 值会大年夜幅度变更，测量几回取均值即为机械人检测到擂台边沿的AD 值。
8、 构造设计
机械人构造的设计要求：重心低，质量大年夜，动力强劲，行动灵活，传感器合理安排。我们将遵守以上要求设计竞赛构型。
本节的示例构型仅作参考。该构型能够或许相符竞赛规矩的要求，能够或许正常完成竞赛，但一
定不是最优化的筹划。我们期望您能够或许为宽敞年夜机械人擂台赛介入者供给更完美的解决筹划。
5、 全部竞赛构型搭建能够分为以下几个重要步调：
（一）、搭建框架
（二）、安装驱动舵机和轮子
将驱动舵机安装到侧框架上，那个过程中您须要留意舵机不克不及装反，上一步预先安装上
（三）、整体组装
将两个侧框架经由过程 I7 零件连接起来，构成一个完全的底盘框架。至此，底盘搭建完成，接下去须要设计灰度传感器和红外测距传感器的安装方法。
6、用软件编程并下载
7、实战对抗演习
擂台赛的关键，确实是在己方不出擂台的情形下，将敌方推出场外。因此推动敌方的
策略
是最为关键的。因为敌方机械人同样拥有动力装配，推动时必定遭受庞大年夜阻力。是以，在检
测到敌方机械人时，必须以最大年夜的动力灵敏将敌方推出场外。推敲到不合机械人动力的差别
性，须要同时具备应对己方机械人动力不足，被敌方推动的情形。 须要留意的是，在编程实实际战对抗策略时，须要和实战对抗行动连接起来。此外，那个地点对机械人立即将敌
方推出场外的情形做了专门处理——高速进步+延时+高速撤退撤退+延时。这是为了快速将敌方
推出场外，同时包管本身可不能摔到在场外。 调试中发明，机械人的重量对机械日行动的阻碍较大年夜。动力机能雷同的情形下，质量轻的机械人专门难和质量大年夜的机械人对抗。别的，边沿检测传感器的地位须要包管机械人可不能摔倒在场外，灰度传感器的安装高度对其机能阻碍较大年夜。因此我们来进行以下改进：
1) 增长机械人重量。竞赛规定机械人重量不跨过 3kg，在此前提下，给机械人
增长配
重。配重能够选用电池或者其他物体。安装配重时要尽量保持机械人的重心最低；
2) 调剂边沿检测传感器地位。竞赛规定机械人在场地上的投影尺寸不跨过
300x300mm，在此前提下，将边沿传感器安装地位尽可能的伸出底盘外侧。或者架
高传感器，让传感器探测红外线与地面交点尽量远离机械人本体。
3) 调剂灰度传感器距地面高度。灰度传感器距离地面太远，反射光线太弱；距地面太
近，反射光线太强。反射光过强或者过弱都邑导致机械人自身定位不精确。调剂时，
能够设定几个地位，调试并找出沿着场地灰度梯度偏向变更范畴最大年夜的地位。
8、竞赛总结
经由过程一周的机械人擂台赛的练习，因此此次我们组没有成功，但我收成啦专门多多少器械，建立啦对机械人的感性熟悉，加倍明白得啦机械人的体系构成。对传感器、机械、编程等常识有啦更深的操纵。我的着手才能和立异才能也获得啦进一步的进步。我觉的此次我们没有成功的缘故是我们没有专门好的把理论和实际结合起来啊，有些工作在理论上能够的，但实际做起来那是专门有难度的。因此我觉的今后不管什么工作都要和实际接洽起来，不克不及随便的幻想，因为那样往往会掉败！
二、 双轮自均衡小车
1、此次设计的目标
设计双轮自均衡小车，明白得其构造及其须要的机械，加深对机械人的体系常识的操纵。
2、设计内容
应用“创意之星”套件搭建一个双轮机械人（小车），使其能够或许只应用两个轮子便能保持均衡！两轮自均衡小车类似于一阶倒立摆，因为其不稳固的动态特点，两轮自均衡
小车成为验证各类操纵算法的幻想平台，具有重要的理论意义。到现在为止，全世界范畴内显现了专门多的两轮自均衡小车的成功例子，有些差不多在应用到实际生活范畴。
3、双轮小车有三部分构成
3、1、传感器体系
Segway 应用了5 个陀螺仪、2 个倾斜传感器用于检测车体的姿势，配备磁性码盘用于检测电机输出速度，还有其它传感器用于检测是不是有人站在车辆上等。
3、2、操纵体系
操纵体系经由过程处理各类传感器的旌旗灯号，明白车体当前的姿势、速度等信息，操纵电机的输出速度和扭矩，让车体保持均衡的前提下，能够或许按照把持者的意图进步、撤退撤退或者转弯。3、推动体系
推动体系包含聚散器、变速箱、车轮、电机等。那个体系将操纵体系的电机操纵指令转化成实际的轮子迁移转变输出。
3、3、推动体系
推动体系包含聚散器、变速箱、车轮、电机等。那个体系将操纵体系的电机操纵指令转化成实际的轮子迁移转变输出。
4 设计筹划
4、1、我们须要先搭建出实验的平台出来，这是必须是相符上述理论分析的2 轮小车。
4、2、我们先熟悉我们所须要用到的部件，比如CDS5500 和红外测距传感器，可能还须要做下标定工作。
4、3、在实验平台上设计操纵算法，对操纵策略进行验证。这是最关键的一个环节，可能会碰到专门多次掉败，然则最终必定会成功的，因为那个筹划差不多有专门多人走经由过程。
5 搭建小车
5、1搭建轮腿
第一步，如图搭建舵机组合部件。那个地点须要留意的是，在安装舵机之前须要在舵机架内事先放入两个LX2 连接件和螺母，因为在后面的组装中要在此处安装一个U3J 连接件。
第二步，搭建轮子，如图8.5 所示。所应用的部件为2 个LG 轮子、2 个LX1L 连接件、一个LM1 连接件，同时为了增长轮子与地面的摩擦力，能够在两个轮子上套上两个LT 橡胶圈。
第三步，搭建“腿部”，如图所示。为了增长构造刚度，腿的支撑件应用两个I7叠加构成，所应用的U 型件为U3J。
第四步，搭建完全“轮腿。
5、2搭建传感器连接臂
传感器连接臂的搭建方法比较简单，如图8.8 所示，所应用的部件为：L5-1 和I7 构造件、LX1 和LM1 连接件以及红别传感器模块。
5、3搭建摆锤
摆锤的搭建方法也比较简单，所应用的部件为：舵机组合部件、KD 舵
机架、U3J 构造件以及响应连接件。
5、4搭建支撑梁
支撑梁的感化是连接两个轮腿，加强构造刚度，所应用的部件为：2 个L2-1 和1 个I5
构造件、连接件中的LX1 和LX1L 以及LM1。须要留意的是，两个L2-1 构造件之间只相距两个I5 构架的孔的距离，而不是3 个。
5、5组装完全的小车
如图所示，起首应用KB 和KC 构造件搭建好操纵器的外壳，并在其四边的中间肠位安装U3H 构造件以及相干系接件。两个轮腿安装在长边的两个U3H 构造件上，轮腿之间安装支撑梁，需留意的是因为支撑梁的长度不足，须要在梁端加上一个LD1 和一个LD2 连接件
作为匹配。两个传感器和连接臂安装在短边的两个U3H 构造件上，而摆锤则经由过程一个U3C 连接件与操纵器外壳的一个长边相连接须要留意的是，摆锤在安装时最好先应用调试器使舵机回位到150°的地位再竖直安装。
至此，我们的双轮自均衡小车就搭建完成了，大年夜家在搭建的时刻必定要有耐烦同时留意思虑安装的次序，幸免反复劳动，别的，须要加螺钉螺母的处所必定要加上，不要图省事而误了大年夜事。
6 修改舵机的参数
应用多功能调速器和RobotSevo Terminal 舵机调试软件，将3 个舵机的数据返回方法，由默认的“所有返回”改成“读取返回”关于多功能调试器和RobotSevoTerminal 软
7 红外测距传感器的标定
在我们写操纵算法之前，须要事先明白小车在均衡地位时两个传感器所采集的旌旗灯号值，依照与均衡时的值比拟较才能明白小车在某一时刻倾斜的偏向和倾斜的程度，是以，须要对传感器进行标定，也确实是记录下在均衡地位时传感器的读数。标定的方法如下：
7、1、两个红外测距传感器分别插到操纵器的 AD0 口和AD7 口。
7、2、经由过程调试器将操纵器连接上 PC，打开NorthSTAR 软件，单击菜单Tools|QueryAD/IO，弹出查询AD/IO 数值的对话框】。
7、3、在 COM 文本框输入当前调试器地点端标语，将波特率改为115200，点击“open”打开响应串口。
7、4、单击“Start Service”按钮，下载办事法度榜样，然后单击“QueryAD”按钮，便可看到当前各个AD 端口的采样数值。
7、5、用手扶住双轮小车，使其处于均衡地位，分别记录下现在两个传感器（AD0 和AD7）的读数值，能够采取多次读数取平均值的方法使读数更精确些。至此，红外测距传感器的标定工作完成。
8 、用软件编程并下载
法度榜样编译完成后，应用MultiFLEX™2-AVR 操纵器的读者可直截了当应用多功能调试器将编译好的固件下载到AVR 单片机上去。假如您应用的是MultiFLEX™2-PXA270 操纵器也能够完成本实验，您能够直截了当修改AVR 操纵卡上的法度榜样，将MultiFLEX™2-PXA270 操纵器当成MultiFLEX™2-AVR 操纵器应用。
9、双轮机械人总结
在第二周我们小组做的是双轮自均衡小车，此次我们也没有成功，但比其前次差不多有专门大年夜的进步啦，因为我们更多的从实际的动身，把我们所要解决的问题都专门具体的列出，同时我们专门多多少的问题都的到啦解决啊。因此掉败啦，但我从中学到啦团队的力量，有时有一小我的力量往往是薄弱的，但联结是就力量啊。我信任为我今后走上社会确信有好大年夜的赞助！
三、智能捡球机械人
1、设计目标
跟着社会快速的成长，对智能机械人的需求越来越强烈，人们都欲望用机械人来代替身来工作，那样人们的生活讲变的加倍的美好，因此此次我们组测验测验做一个智能辨认并能剑气兵乓球的机械人，我们假想制造一个会捡球的机械人,经由过程机械人自立完成识球、捡球、放球的工作,完全代替身工。
2、设计内容
在一个能自由移动的小车内安装一个机械臂，在小车的前方装有摄像头，经由过程其检测到小球的地位，从而引导小车向球的偏向活动，在达到预设捡球地位时，停止小车的同时驱念头械臂，捡起小球，并把小球放在车内的球篮内，然后连续查找下一小球，反复以上描述动作，起到球场上“球童”的感化。
3、设计步调
3、1搭建一个四轮机械人
3、2在机械人上构造一个抓球的手臂
3、4用摄像头对橙色的兵乓球进行辨认
3、5用机械人手臂把球抓起并放入篮筐
4、搭建机械人
搭建轮子构造、接线
用构造件和 CDS5500 舵机搭建出下面的构型；
将 L 型连接件与舵机单位相连接连接，形成一个全然的轮子单位；
将四只脚都装上去
5、用软件编程并下载
代码如下
#include \"background.h\"
int main(int argc, char * argv[])
{
int Dx = 0;
int Dy = 0;
int Left = 0;
int Ball_x = 0;
int Ball_y = 0;
int Right = 0;
int Turn = 0;
int Forward = 0;
MFCapOpen();
MFInit();
MFSetPortDirect(0x00000FFF);
MFSetServoMode(1,1);
MFSetServoMode(2,1);
MFSetServoMode(3,1);
MFSetServoMode(4,1);
MFSetServoMode(5,0);
MFSetServoMode(6,0);
MFSetServoMode(7,0);
MFSetServoMode(8,0);
DelayMS(5000);
//Init
{
MFSetServoRotaSpd(1,0);
MFSetServoRotaSpd(2,0);
MFSetServoRotaSpd(3,0);
MFSetServoRotaSpd(4,0);
MFSetServoPos(5,206,256);
MFSetServoPos(6,580,256);
MFSetServoPos(7,291,256);
MFSetServoPos(8,0,256);
MFServoAction();
}
DelayMS(250);
while (1)
{
//检测目标球的地位
MFCapSetH(159,0);
MFCapSetS(255,61);
Ball_x = MFCapGetCenterX();
Ball_y = MFCapGetCenterY();
//Dx?
Dx = Ball_x - 159;
//Dy?
Dy = Ball_y - 61;
//Forward
Forward = Dy * 10;
//Turn
Turn = Dx * 2;
//Left
Left = Turn + Forward;
//Right
Right = Turn - Forward;
if ((Left ==0)&&(Right== 0))
{
{
MFSetServoRotaSpd(1,0);
MFSetServoRotaSpd(2,0);
MFSetServoRotaSpd(3,0);
MFSetServoRotaSpd(4,0);
MFSetServoPos(5,206,256);
MFSetServoPos(6,580,256);
MFSetServoPos(7,291,256);
MFSetServoPos(8,180,256);
MFServoAction();
}
DelayMS(2000);
{
MFSetServoRotaSpd(1,0);
MFSetServoRotaSpd(2,0);
MFSetServoRotaSpd(3,0);
MFSetServoRotaSpd(4,0);
MFSetServoPos(5,785,256);
MFSetServoPos(6,225,256);
MFSetServoPos(7,291,256);
MFSetServoPos(8,0,256);
MFServoAction();
}
DelayMS(2000);
//Init
{
MFSetServoRotaSpd(1,0);
MFSetServoRotaSpd(2,0);
MFSetServoRotaSpd(3,0);
MFSetServoRotaSpd(4,0);
MFSetServoPos(5,206,256);
MFSetServoPos(6,580,256);
MFSetServoPos(7,291,256);
MFSetServoPos(8,0,256);
MFServoAction();
}
DelayMS(1000);
}
else
{
{
MFSetServoRotaSpd(1,Left);
MFSetServoRotaSpd(2,Left);
MFSetServoRotaSpd(3,Right);
MFSetServoRotaSpd(4,Right);
MFSetServoPos(5,206,256);
MFSetServoPos(6,580,256);
MFSetServoPos(7,291,256);
MFSetServoPos(8,0,256);
MFServoAction();
}
DelayMS(250);
}
}
}
6、实验成果并调试
7、实验心得领会
这周我们做的是智能辨认并捡起兵乓球的机械人，不如何成功，缘故有专门多方面的，
我觉的重要方面照样理论和实际方面的差别，往往理论是能够成功的，但实际却有好的处所达不到要求，还有本身对机械人体系照样不是专门深刻的明白得，欲望经由过程今后的进修进一步加深本身的专业常识。
在我看来，嵌入式专业的核心确实是将理论与实践相结合，应用专业常识差不多，理论实践为辅，开创立异。经由进修，我也明白，若要学好本身专业常识，除了操纵理论常识之外，须要的还需将实践结合，如许才能更全方位的去操纵应用电子专业这门课的精华。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”在短暂的大年夜学进修和练习过程中，我深深的感到到本身所学常识的肤浅和在实际应用中的专业常识的匮乏。今后的社会是讲究技能的社会，假如在大年夜学的有限时刻能够或许操纵好本身的专业常识，才能使本身有足够的成本去容身于社会，才能更好的去办事社会！
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