自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖

自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,自動(dòng),堆垛,載運(yùn),機(jī)器人,設(shè)計(jì),SW,三維,10,CAD 2012 年全國(guó)職業(yè)院校技能大年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職組機(jī)器人賽項(xiàng)賽中職組機(jī)器人賽項(xiàng) ZKRT300 自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人說(shuō)明手冊(cè)自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人說(shuō)明手冊(cè) 北京中科遠(yuǎn)洋科技有限公司北京中科遠(yuǎn)洋科技有限公司 2 目目 錄錄 一.主要功能 3 二.性能參數(shù)4 三.操作說(shuō)明5 四.使用維護(hù)6 五.裝配調(diào)試說(shuō)明6 3 一、主要功能：ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人是面向職業(yè)教育類、工程教育類學(xué)生教學(xué)與實(shí)訓(xùn)而開發(fā)的教學(xué)機(jī)器人。它體現(xiàn)了基于工程設(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)的完美結(jié)合，基于工程設(shè)計(jì)理念而開發(fā)，結(jié)構(gòu)精巧，符合工程化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，典型機(jī)構(gòu)運(yùn)用別具匠心，采用工業(yè)傳感器，工程化布線、接線，融合多項(xiàng)核心專利技術(shù)開發(fā)而成。本產(chǎn)品非常適合于中等職業(yè)教育和高等職業(yè)教育類學(xué)生機(jī)器人課程的教學(xué)以及機(jī)器人競(jìng)賽使用。ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人由機(jī)器人行走底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、手爪機(jī)構(gòu)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。主要可實(shí)現(xiàn)如下功能：1、循線計(jì)數(shù)行走、路徑規(guī)劃；2、自動(dòng)取物、自動(dòng)堆垛；3、多種貨物取放任務(wù)方案可自由設(shè)計(jì)；4、可自行更換手爪結(jié)構(gòu)以滿足不同尺寸、形狀貨物的抓取任務(wù)。結(jié)構(gòu)說(shuō)明見(jiàn)圖1-1：圖1-1 ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 4 二性能參數(shù)說(shuō)明二性能參數(shù)說(shuō)明 1、設(shè)備組成設(shè)備組成 ZKRT-300 型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人由機(jī)械本體、微電腦控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)組成。2、設(shè)備主要參數(shù)及規(guī)格設(shè)備主要參數(shù)及規(guī)格 最大外形尺寸：（長(zhǎng) X 寬 X 高）650mmX360mmX650mm 底盤尺寸：（長(zhǎng) X 寬 X 高）365mmX280mmX140mm 手爪行程：30mm 升降行程：230mm 平移行程：430mm 回轉(zhuǎn)角度：90 度/次 回轉(zhuǎn)精度：3 手爪抓取方式：上下移動(dòng)、平行夾緊 最大抓取物尺寸：80mm 額定抓取重量：0.5Kg 最大載重：6Kg 直線運(yùn)行速度：Max 0.5 m/S 縱向白條定位精度：3mm 自動(dòng)導(dǎo)引傳感器：專用 8 路光學(xué)循跡傳感器 電池組工作電壓：U=24VDC 電池續(xù)航時(shí)間：1 小時(shí) 充電方式：外置充電器 最大噪音：65db 5 三操作說(shuō)明三操作說(shuō)明 1、操作面板、操作面板 圖圖 3-1 操作面板操作面板 2、操作說(shuō)明、操作說(shuō)明（1）開電源時(shí)先打開 12V 電源開關(guān)，再打開 24V 電源開關(guān)；關(guān)電源時(shí)按以上順序反向操作。（2）當(dāng)電源/低電指示燈由綠色轉(zhuǎn)為紅色時(shí)為低電報(bào)警，此時(shí)需連接外置充電器充電或更換電池組。（3）控制系統(tǒng)支持在線下載程序，將連接電腦的串口線連接至面板上的下載口按下載軟件操作指示下載程序。6 四、使用維護(hù)說(shuō)明：四、使用維護(hù)說(shuō)明：1、人推動(dòng)小車時(shí)必須關(guān)閉所有電源開關(guān)，推動(dòng)速度不宜過(guò)快，以免電機(jī)反電勢(shì)過(guò)大損壞驅(qū)動(dòng)器。2.光學(xué)循跡傳感器在機(jī)器人前部下方，搬運(yùn)過(guò)程中注意不得重壓循跡傳感器。3.機(jī)器人長(zhǎng)期不用時(shí)，請(qǐng)務(wù)必將電池組充滿電，并關(guān)閉所有電源開關(guān)。五、裝配調(diào)試說(shuō)明五、裝配調(diào)試說(shuō)明（一）、機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配（一）、機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配 1、主要裝配任務(wù)、主要裝配任務(wù) A、行走輪組件裝配 B、槽輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配 C、絲杠升降機(jī)構(gòu)裝配 D、同步帶平移機(jī)構(gòu)裝配 E、雙曲線槽輪手爪機(jī)構(gòu)裝配 F、總裝 2、使用工具、使用工具 A、內(nèi)六角扳手 1 套 B、孔用卡簧鉗 1 把、軸用卡簧鉗 1 把 C、6活絡(luò)扳手 1 把 D、尖嘴鉗 2 把 E、十字螺絲刀 2 把 F、一字螺絲刀 1 把 G、小錘子 1 把 H、平口鉗（80mm）1 臺(tái) I、25、34 銅棒各一根 J、潤(rùn)滑油槍 1 把 7 3、裝配示意圖、裝配示意圖（1）車輪部件裝配示意圖 圖 5-1 車輪部件裝配示意圖（2）底盤部件裝配示意圖 8 圖 5-2 底盤部件裝配示意圖 9（3）回轉(zhuǎn)部件裝配示意圖 圖 5-3 回轉(zhuǎn)部件裝配示意圖 10（4）升降部件裝配示意圖 圖 5-4 升降部件裝配示意圖 11（5）平移部件裝配示意圖 圖 5-5 平移部件裝配示意圖 12（6）手爪部件裝配示意圖 圖 5-6 手爪部件裝配示意圖 13（7）整機(jī)裝配完成示意圖 圖 5-7 整機(jī)裝配完成示意圖 14（二）、電氣接線（二）、電氣接線 1、主要接線任務(wù)、主要接線任務(wù) A、電機(jī)線走線 B、傳感器安裝、走線 C、電路板走線 D、壓線端子、穿線號(hào) E、接線 F、電纜拖鏈安裝 2、使用工具、使用工具 A、內(nèi)六角扳手 1 套 B、十字螺絲刀 2 把 C、一字螺絲刀 1 把 D、尖嘴鉗 1 把 E、剝線鉗 1 把 F、壓線鉗 1 把 G、萬(wàn)用表 1 只 H、電鉻鐵 1 把 I、斜口鉗 1 把 3、電路板的安裝、電路板的安裝 1 將傳感器信號(hào)處理板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、主控制板固定在機(jī)器人底盤上。2 連接信號(hào)線：按照?qǐng)D 5-8 所示，先連接三塊電路板之間的接線，具體為：用 10 芯排線連接 8 路巡線傳感器的輸出和傳感器信號(hào)處理板的傳感器輸入接口；用 10 芯排線連接傳感器信號(hào)處理板的信號(hào)輸出接口與主控制板的 8 路傳感器輸入接口；面板上的啟動(dòng)按鈕連接主控制板的啟動(dòng)按鈕插座；用 10 芯排線連接主控制板的行走電機(jī)接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的行走電機(jī)接口；用 10 芯排線連接主控制板的電機(jī) 12 接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的電機(jī) 12 接口；用 10 芯排線連接主控制板的電機(jī) 34接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的電機(jī) 34 接口。3 連接電源線：面板上的 12V 開關(guān)電源線連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸 15 入插座；驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的 12V 電源輸入插座；驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸出插座連接主控制板的 12V 電源輸入插座；面板上的 24V 電源連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的 24V 電源插座。連接電源時(shí)，務(wù)必確認(rèn)主板上電源插座的正負(fù)極，切勿插反確認(rèn)主板上電源插座的正負(fù)極，切勿插反。4 接線排連線：如圖 5-9 所示，機(jī)器人上部安裝了 2 個(gè)接線排，機(jī)器人上部 10 個(gè)接近傳感器和 4 個(gè)電機(jī)的連線全部通過(guò)接線排實(shí)施連接，在連線時(shí)需要注意每根線上面的線號(hào)，接在接線排相同標(biāo)號(hào)處。+12VGNDTO：主板FROM：驅(qū)動(dòng)板FROM：傳感器傳感器板接線圖 16 圖 5-8 線路板之間連接示意圖 圖5-9 接線排的接線 接線排1接線圖 17（三）、機(jī)器人控制系統(tǒng)說(shuō)明（三）、機(jī)器人控制系統(tǒng)說(shuō)明 1、概述、概述 機(jī)器人控制系統(tǒng)包括 8 路巡線傳感器、傳感器信號(hào)處理板、主控制板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板組成。組成框圖如圖 5-10 所示 圖 5-10 機(jī)器人控制系統(tǒng)組成框圖 2、主控制板、主控制板 1概述 主控制板是機(jī)器人的大腦，承擔(dān)著信息接收、處理、外部設(shè)備控制的重要任務(wù)，主控制板中處理器選用了 STC12C5A60S2 芯片為主控芯片，控制板支持兩大類輸入，既 8 通道專用巡線傳感器輸入，和 12 個(gè)接近傳感器輸入（實(shí)際使用了 10 個(gè)）；輸出也是支持 2 大類，即可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出和不可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出。STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 8-12 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路,2 路 PWM,8路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),抗干擾能力強(qiáng)，適合應(yīng)用在強(qiáng)干擾場(chǎng)合。具體功能和參數(shù)可以參考 STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)。18 主控制板使用的是 40 個(gè)引腳的單片機(jī)，共有 35 個(gè) I/O 接口。主控制板實(shí)物如圖 5-11 所示。圖中，12V 電源輸入插座連接 12V 電源，12V 電源輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的 12V 電源插座（注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反），巡線傳感器輸入接口用于連接傳感器信號(hào)處理板，啟動(dòng)按鈕輸入插座連接面板上啟動(dòng)按鈕，左右車輪電機(jī)接口連接驅(qū)動(dòng)板上的電機(jī)信號(hào)控制插座，程序下載接口用于程序的在線下載，8 通道傳感器輸入接口可以用于連接 8 個(gè) NPN 型傳感器，非調(diào)速電機(jī)輸出接口用于上部機(jī)構(gòu)各種電機(jī)的控制。圖 5-11 主控制板實(shí)物圖 主控制板的信號(hào)流程圖如圖 5-12 所示 圖 5-12 主控制板信號(hào)流程圖 10 通道接 近 開關(guān)輸入 電機(jī) 12 輸出接口 電機(jī) 34 輸出接口 12V 電源，上端為正 下載口 行走電機(jī) 輸出接口 19 2.巡線傳感器輸入接口 電路板上 JM15 插座即為巡線傳感器輸入接口，主要是用于接收 8 路巡線傳感器信號(hào)。312 路接近傳感器輸入接口 12 路接近傳感器輸入接口連接了機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)的 10 個(gè)接近開關(guān)，用于探測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位置，其中 4 路輸入接口電路圖如圖 5-13 所示。圖 5-13 4 通道傳感器輸入接口 圖中，展示了 4路傳感器輸入接口，輸入信號(hào)使用了單片機(jī)的P3.3-P3.6口，插座 JM11-JM14 分別接 4 個(gè)傳感器，傳感器使用了接近傳感器，用于探測(cè)一些運(yùn)動(dòng)部件是否到位，探測(cè)距離一般在 5mm 以下，需要注意的是，裝在機(jī)器人手爪上的圓柱形接近傳感器探測(cè)距離在 1mm 左右，安裝的時(shí)候需要特別注意。傳感器上有 3 根引線，分別接 JM11-JM14 的 3 個(gè)引腳。圖 5-13 所示的的電路均為低電平有效低電平有效，即傳感器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，反相器輸出端即單片機(jī)的 P3.3-P3.6 腳為低電平信號(hào)，否則為高電平。4PWM 和電機(jī)方向控制電路 PWM 和電機(jī)方向控制電路如圖 5-14 所示，STC12C5A60S2 本身具有 2 路 20 PWM 輸出，即 P1.3 和 P1.4 為 PWM 輸出端口，分別控制左（P1.4 控制）右（P1.3控制）電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單片機(jī) PWM 的設(shè)置請(qǐng)?jiān)斠?jiàn) STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)。圖 5-14 中，P15 和 P12 分別是左（P1.5 控制）右（P1.2 控制）電機(jī)的方向控制信號(hào)，需要注意的是，P1.5 和 P1.2 是低電平有效，即 P1.5 和 P1.2是低電平時(shí)，行走電機(jī)反轉(zhuǎn)。圖 5-14 PWM 和電機(jī)方向控制電路 5非調(diào)速電機(jī)輸出接口 本電路板上設(shè)置了 8 個(gè)非調(diào)速電機(jī)輸出接口，可以用來(lái)控制機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)中 4 個(gè)正反轉(zhuǎn)直流電機(jī)，電路圖如圖 5-15 所示 圖 5-15 非調(diào)速電機(jī)輸出接口 21 圖 5-15 中，DJ1Z、DJ1F 為電機(jī) 1 控制信號(hào)，DJ2Z、DJ2F 為電機(jī) 2 控制信號(hào)，DJ3Z、DJ3F 為電機(jī) 3 控制信號(hào)，DJ4Z、DJ4F 為電機(jī) 4 控制信號(hào)。輸出接口與單片機(jī)的連接如圖 5-16 所示。4 個(gè)電機(jī)的 8 個(gè)控制信號(hào)使用了單片機(jī)的 P2.0-P2.3 引腳，需要注意，這些信號(hào)均是低電平有效。為了節(jié)省引腳，在此處利用 74HC373 鎖存器實(shí)現(xiàn)引腳復(fù)用，當(dāng) P1.7 為低電平時(shí)，P2.0-P2.3 的信號(hào)發(fā)送給 DJ1Z-DJ2F，當(dāng)P1.7 為高電平時(shí)，P2.0-P2.3 的信號(hào)發(fā)送給 DJ3Z-DJ4F，而 DJ1Z-DJ2F 的信號(hào)保持原來(lái)的數(shù)值。圖 5-16 輸出接口與單片機(jī)的連接圖 6下載接口 本電路板上有一個(gè) DB9 串口接口，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的在線下載。在線下載的主要步驟為：1）首先關(guān)閉本電路板的 12V 電源，取出串口連接線。一頭接本電路板的 DB9 下載口，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，可以使用 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)接頭。22 2）打開 STC-ISP 在線下載軟件，進(jìn)行程序的下載，具體操作方法見(jiàn)STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)；下載完畢，從電路板上取下串口下載線。3、巡線傳感器巡線傳感器 機(jī)器人底部安裝了 8 路巡線傳感器，可以可靠地探測(cè)到地面白條以及白條的十字交叉點(diǎn)。傳感器光源發(fā)射部分采用了 8 個(gè)高亮 LED 發(fā)射管，用 8 個(gè)光敏電阻接受地面反射回來(lái)的光線，輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的巡線傳感器輸入接口。4、傳感器信號(hào)處理板傳感器信號(hào)處理板 1概述 傳感器信號(hào)處理板實(shí)物如圖5-17所示。圖中，巡線傳感器輸入接口連接安裝在機(jī)器人平臺(tái)底部的8路巡線傳感器；信號(hào)輸出接口連接單片機(jī)控制板，插座JP接12V電源，注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反。圖 5-17 傳感器信號(hào)處理板外圖 傳感器信號(hào)處理板電路原理框圖如圖 5-18 所示，完整的電路原理圖和12V 電源插座 下端引腳為正極信號(hào)輸出接口 信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 巡線傳感器輸入接口 23 PCB 版圖另見(jiàn)附件。8 路巡線傳感器將采集到的地面白條信息送入本電路板，對(duì)于采集的信息先進(jìn)行放大處理，放大后的信號(hào)跟標(biāo)準(zhǔn)電壓比較，保留白條反射的有效信號(hào)，過(guò)濾掉地面背景反射信號(hào)，有效信號(hào)再通過(guò)穩(wěn)壓、反向、放大處理后送入單片機(jī)控制板，同時(shí)用發(fā)光二極管的亮暗指示當(dāng)前某路傳感器是否在地面白條上。圖 5-18 傳感器信號(hào)處理板原理框圖 2信號(hào)放大電路 本電路板使用了 8 路信號(hào)放大電路，第一路傳感器信號(hào)放大電路如圖5-19 所示。（其余 7 路電路均相同）圖 5-19 單路信號(hào)放大電路 24 圖 5-19 中，Q0為單路傳感器輸入信號(hào)，數(shù)值很小，若巡線傳感器在地面白條上，大約在 0.9V 左右；若巡線傳感器不在地面白條上，數(shù)值大約在0.3V 左右，此信號(hào)輸入到由運(yùn)放 LM324 組成的同相放大電路，調(diào)節(jié)電位器RW1 可以改變整個(gè)放大電路的放大倍數(shù)（實(shí)際電路中，RL 使用了阻值 1K的排阻），即調(diào)節(jié)了放大電路輸出的 QQ0。若 Q0為地面白條反射的有效信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié) RW1，使 QQ0的電壓輸出為 9.5V-10V 左右，若 Q0為地面背景反射的信號(hào)，根據(jù)地面背景的顏色以及光滑程度，QQ0大致在 4-6V 左右，越低越好。為了便于測(cè)量放大電路的輸出 QQ0-QQ7的數(shù)值，電路板上專門設(shè)置了測(cè)試點(diǎn)。3信號(hào)比較電路 第一路信號(hào)比較電路如圖 5-20 所示 圖 5-20 單路信號(hào)放大電路圖 圖 5-21 基準(zhǔn)電壓電路 圖中用 LM324 運(yùn)放連接成一個(gè)電壓比較器，反相輸入端為信號(hào)放大電路的輸出 QQ0，比較器的同相端接基準(zhǔn)電壓 QV0，圖 5-21 為基準(zhǔn)電壓電路，12V電源電壓通過(guò)穩(wěn)壓管 D16 產(chǎn)生大約 8V 左右的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)傳感器檢測(cè)到地面白條時(shí)，QQ0電壓大約為 9.5V-10V 左右，比較器輸出低電平，接近于 0V，通過(guò)反相器使得 QA0輸出為 5V；若傳感器檢測(cè)的是地面背景，QQ0電壓大約為 4-6V 左右，比較器輸出高電平，接近于 12V，通過(guò) 4.5V 的穩(wěn)壓管，使得 25 反相器輸入端為 4.5V 左右的高電壓，反相器輸出 QA0為 0V 左右。8 路的輸出 QA0 QA7送入主控制板。4傳感器信號(hào)處理板的調(diào)試 本電路板的調(diào)試主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，從而改變信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)，保證放大電路的輸出 QQ0-QQ7在合適的數(shù)值。調(diào)試步驟如下：（1）將機(jī)器人放到調(diào)試場(chǎng)地上，機(jī)器人底部的 8 路傳感器全部對(duì)準(zhǔn)白條，打開 12V 電源開關(guān)，先測(cè)量此時(shí) 12V 電壓數(shù)值，確保電源電壓在 11.8V以上，否則，應(yīng)給電池充電。（2）用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)試點(diǎn)的電壓，調(diào)節(jié)電位器，使得電壓保證在9.5V-10V 左右，此時(shí)，電路板上 8 個(gè)指示發(fā)光二極管全亮。（3）移動(dòng)機(jī)器人，使機(jī)器人底部的 8 路傳感器全部對(duì)準(zhǔn)地面背景，此時(shí)，8 個(gè)發(fā)光二極管全暗；測(cè)量測(cè)試點(diǎn)的電壓，電壓大約為 4-6V 左右。5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板電機(jī)驅(qū)動(dòng)板 1概述 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板接受主控制板發(fā)來(lái)的電機(jī) PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)和方向信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上的 2 個(gè) 24V 直流減速電機(jī)。利用 PWM 信號(hào)占空比的不同，來(lái)控制電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速；利用方向信號(hào)，控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。電路板實(shí)物如圖 5-22 所示。控制信號(hào)插座連接主控制板，24V 電源插座接 24V 電源（注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反），左右電機(jī)輸出插座接左右電機(jī)。26 圖 5-22 驅(qū)動(dòng)板外形圖 圖 5-23 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理框圖 2LMD18200 電路 本電路板使用了 2 塊 LMD18200 直路電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)左輪和右輪電機(jī)，左輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 5-24 所示。LMD18200 是一種常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，輸出電流可以達(dá)到 3A 左右，可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，可靠性很高，具體參數(shù)可以參考 LMD18200 數(shù)據(jù)手冊(cè)。24V 電源開關(guān) 12V 電源開關(guān) 左行走電機(jī) 右行走電機(jī) 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 上下電機(jī) 平移電機(jī) 手爪電機(jī) 電源插座 27 圖 5-24 左輪電機(jī) LMD18200 驅(qū)動(dòng)電路 3.L298 輸出電路 機(jī)器人上部結(jié)構(gòu)所使用的4臺(tái)直流電機(jī)采用了2片L298進(jìn)行控制，L298也是一種常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，一片 L298 可以實(shí)現(xiàn) 2 臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，與 LMD18200 相比，輸出電流較小。L298 輸出電路如圖 5-25 所示 圖 5-25 L298 輸出電路 28（四）、機(jī)器人控制程序說(shuō)明（四）、機(jī)器人控制程序說(shuō)明 1、控制程序流程圖、控制程序流程圖 機(jī)器人的運(yùn)行程序包括底盤巡線程序和上部機(jī)構(gòu)運(yùn)行程序，巡線程序的流程圖如圖 5-26 所示。機(jī)器人提供了 8 路巡線傳感器信號(hào)接受處理，平臺(tái)左右輪調(diào)速電機(jī)的控制以及相關(guān)程序，平臺(tái)可以沿白色引導(dǎo)線巡線前進(jìn)、經(jīng)過(guò)了指定數(shù)量的白色引導(dǎo)線交叉點(diǎn)后停止、轉(zhuǎn)彎等。圖 5-26 巡線程序流程圖 找到指定白條數(shù)停止運(yùn)行否是否是初始化開始巡線運(yùn)行按下啟動(dòng)按鈕 29 圖 5-27 機(jī)器人程序設(shè)計(jì)流程圖 30 2、軟件函數(shù)說(shuō)明、軟件函數(shù)說(shuō)明 平臺(tái)提供了一些常用的函數(shù)，用戶可以直接使用這些函數(shù)，也可以自己定義和擴(kuò)展函數(shù)。S_T()-程序初始化設(shè)置【功能】此函數(shù)為初始化程序設(shè)置?！菊f(shuō)明】S_T()函數(shù)包括端口設(shè)置、PCA 時(shí)鐘源、控制寄存器、計(jì)數(shù)初值、啟動(dòng)按鍵等設(shè)置，該函數(shù)只需在主程序開始時(shí)調(diào)用一次即可。delay_ms(T)-延時(shí)【功能】此函數(shù)為毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) T 用于調(diào)用時(shí)的延時(shí)時(shí)間設(shè)置，T 的取值范圍是 160000。如：delay_ms(1000);表示延時(shí)時(shí)間為 1 秒。SER_SELECT(gd)-接近開關(guān)選擇【功能】此函數(shù)為 PS_5 PS_8/PS_9 PS_12 接近開關(guān)選擇函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) gd 用于選擇接近開關(guān)設(shè)置，PS_5 PS_8:PS58 /PS_9 PS_12:PS912。如：SER_SELECT(PS58)：表示選擇接近開關(guān) PS_5 PS_8。motor(m,z,n)-電機(jī)運(yùn)行【功能】此函數(shù)為電機(jī)運(yùn)行函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) m：選擇電機(jī)，l 代表左電機(jī)，r 代表右電機(jī)，DJ1 代表手抓電機(jī)，DJ2 代表平移電機(jī)，DJ3 代表上下電機(jī)，DJ4 代表旋轉(zhuǎn)電機(jī)。參數(shù) z：設(shè)置電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，f 代表正轉(zhuǎn)，b 代表反轉(zhuǎn)。參數(shù) n：電機(jī)的占空比設(shè)置（轉(zhuǎn)速）。注：電機(jī) 1-4 此參數(shù)任意。31 如：motor(l,f,50);表示左電機(jī)以 50%的占空比正轉(zhuǎn)。stop(m)-電機(jī)停止【功能】此函數(shù)為電機(jī)停止函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) m：選擇電機(jī)，l 代表左電機(jī)，r 代表右電機(jī)，rl 代表同時(shí)選擇左右電機(jī)，DJ1 代表手抓電機(jī)，DJ2 代表平移電機(jī)，DJ3 代表上下電機(jī)，DJ4 代表旋轉(zhuǎn)電機(jī)。如：stop(rl)；表示左右電機(jī)同時(shí)停止。FOLL_LINE(S_B,R_B,L_B,ti)-巡線計(jì)數(shù)【功能】此函數(shù)為 8 位巡線傳感器巡線計(jì)數(shù)函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) S_B：巡線基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線時(shí)整機(jī)基本速度），范圍 1 100。參數(shù) R_B：巡線右電機(jī)基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線時(shí)右電機(jī)基本速度，用于巡線微調(diào)），范圍 1 100。參數(shù) L_B：巡線左電機(jī)基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線時(shí)左電機(jī)基本速度，用于巡線微調(diào)），范圍 1 100。參數(shù) ti：巡線條數(shù)設(shè)置（即尋到設(shè)定條數(shù)時(shí)會(huì)跳出此函數(shù)），范圍 1 255。如：FOLL_FINE(70，70，70，3);表示平臺(tái)沿引導(dǎo)線前進(jìn)檢測(cè)到 3 條交叉引導(dǎo)線。void TURN_90(e,r_s,l_s,qc_t,pb_t,end_t)-旋轉(zhuǎn) 90 度【功能】此函數(shù)為機(jī)器人旋轉(zhuǎn) 90 度（即尋找與前進(jìn)方向 90 度交叉的白條）。【說(shuō)明】參數(shù) e：選擇機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，l 左轉(zhuǎn) 90 度，r 右轉(zhuǎn) 90 度。32 參數(shù) r_s：轉(zhuǎn)彎右電機(jī)速度設(shè)置（即轉(zhuǎn)彎時(shí)右電機(jī)速度），范圍 1 100。參數(shù) l_s：轉(zhuǎn)彎左電機(jī)速度設(shè)置（即轉(zhuǎn)彎時(shí)左電機(jī)速度），范圍 1 100。參數(shù) qc_t：機(jī)器人檢測(cè)到白色引導(dǎo)條后前進(jìn)到轉(zhuǎn)彎位置的時(shí)間，根據(jù)前進(jìn)速度調(diào)整，范圍 1 60000。參數(shù) pb_t：機(jī)器人轉(zhuǎn)彎開始時(shí)屏蔽傳感器正下方白色引導(dǎo)條的時(shí)間，根據(jù)轉(zhuǎn)彎速度調(diào)整，范圍 1 60000。參數(shù) end_t：機(jī)器人轉(zhuǎn)彎中指定傳感器檢測(cè)到白色引導(dǎo)條后，根據(jù)機(jī)器人慣性需要保持的時(shí)間，根據(jù)轉(zhuǎn)彎速度和指定傳感器調(diào)整，范圍 1 60000。如：TURN_90(l,50,50,2900,500,2);表示機(jī)器人左轉(zhuǎn) 90 度（機(jī)器人檢測(cè)到白色引導(dǎo)條繼續(xù)前進(jìn) 2.9 秒以 50 的速度左轉(zhuǎn)屏蔽時(shí)間 0.5 秒指定傳感器檢測(cè)到白色引導(dǎo)條繼續(xù)運(yùn)行 2 毫秒）DJ1_JS(js)-手爪夾緊/松開【功能】此函數(shù)為手爪夾緊/松開函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) js：選擇手抓夾緊或松開，夾緊（js=j）/松開（js=s）設(shè)定。如：DJ1_JS(j)；表示手抓夾緊。DJ2_PY(py)-手爪前后平移【功能】此函數(shù)為手爪前后平移函數(shù)。【說(shuō)明】參數(shù) py：選擇手抓向前或向后平移，向前（py=qpy）/向后（py=hpy）設(shè)定。如：DJ2_PY(hpy)；表示手抓向后平移。DJ3_SX(sx,wz)-手爪上下升降【功能】此函數(shù)為手爪上下升降運(yùn)動(dòng)函數(shù)。33【說(shuō)明】參數(shù) wz：選擇手抓上升或下降的位置，向上（sx=xs）/向下（sx=xx）設(shè)定。參數(shù) sx：選擇手抓上升或下降到達(dá)的位置，從上至下 wz1（接近開關(guān)S05）；wz2（接近開關(guān) S06）；wz3（接近開關(guān) S07）；wz4（接近開關(guān) S08）；wz5（接近開關(guān) S09）。如：DJ3_SX(xx,wz3)；表示手抓下降到位置 3。DJ4_HZ(hz)-手爪回轉(zhuǎn) 90 度【功能】此函數(shù)為手爪回轉(zhuǎn) 90 度函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) hz：選擇手抓逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)（hz=qhz）/順時(shí)針回轉(zhuǎn)（hz=hhz）設(shè)定。如：DJ4_HZ(qhz)；表示手抓逆時(shí)針回轉(zhuǎn) 90 度。（五）、機(jī)器人調(diào)試說(shuō)明（五）、機(jī)器人調(diào)試說(shuō)明 在機(jī)器人全部裝配完畢，初步檢查無(wú)誤后，下一步就進(jìn)行必要的調(diào)試，主要的調(diào)試步驟如下：1先進(jìn)行循線傳感器信號(hào)處理板的調(diào)試。2.編寫一個(gè)接近開關(guān)傳感器測(cè)試程序，按照下列接近傳感器的順序給信號(hào)：S01-S02-S03-S04-S05-S06-S07-S08-S09-S10，選取升降電機(jī) DJ3 作為測(cè)試電機(jī)，彈性聯(lián)軸器上緊定螺釘松開，讓電機(jī)空轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)板上其它電機(jī)接口先拔除，以免測(cè)試過(guò)程中發(fā)生誤動(dòng)作，損壞其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。測(cè)試程序可按如下方法編寫：DJ3 正轉(zhuǎn)S01 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后反轉(zhuǎn)S02 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后正轉(zhuǎn)S03 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后反轉(zhuǎn)以此類推直至 S10。測(cè)試時(shí)按以上順序用鐵片給接近開關(guān)信號(hào)，查看每個(gè)接近開關(guān)是否正確接收信號(hào)。34 3、編寫電機(jī)正反轉(zhuǎn)測(cè)試程序，查看每個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的定義與對(duì)應(yīng)功能是否符合。例：DJ1 正轉(zhuǎn) 200ms對(duì)應(yīng)手爪夾緊動(dòng)作、DJ1 反轉(zhuǎn) 200ms對(duì)應(yīng)手爪松開動(dòng)作。測(cè)試過(guò)程中注意動(dòng)作時(shí)間給定，不要讓電機(jī)超出極限位置而損壞機(jī)構(gòu)或電機(jī)。4、單獨(dú)測(cè)試每個(gè)功能函數(shù)動(dòng)作是否正確，詳見(jiàn)功能函數(shù)說(shuō)明。5編寫功能驗(yàn)證程序，機(jī)械手先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180 度，停止 5 秒，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180 度后停止機(jī)械手從最低位上升，分別在 4 個(gè)位置處停止 5 秒，直至最高位停止機(jī)械手從最高位下降，分別在 4 個(gè)位置處停止 5 秒，直至最低位停止機(jī)械手從最前端開始向后移動(dòng)，直至最后端停止 5 秒，再反向運(yùn)動(dòng)，直至最前端停止機(jī)械手夾緊一個(gè)工件后持續(xù) 5 秒，再松開到位機(jī)器人以恒定速度前進(jìn) 5 秒，停止 3 秒，再以同樣速度后退 5 秒，停止 3 秒，左轉(zhuǎn) 90 度，停止 3 秒，右轉(zhuǎn) 90 度后停止。6、編寫任務(wù)程序，將機(jī)器人放到場(chǎng)地上進(jìn)行調(diào)試。