相扑机器人实验指导书

1、实验一 相扑机器人的认知一实验目的1. 了解相扑机器人的基本构成及原理2. 熟悉和掌握机器人软件之一PBASIC语言下的BASIC STAMP编译软件二实验要求通过组装机器人使学生能了解机器人学基本原理、运动基础以及相关扩展功能，并熟悉和掌握BASIC STAMP编译软件的原理和方法三实验设备 相扑机器人教学套件箱（内含小尖嘴钳、小号螺丝刀）四实验内容1组装相扑机器人1) 安装电池盒所需配件： l 电池盒l 2颗4/40 3/8”平头螺钉l 2颗4/40螺母l SumoBot底盘2) 安装伺服电机所需配件：l Parallax连续旋转伺服电机l 8颗4/40 3/8”盘头螺钉l 8颗4/40螺母l SumoBot底盘3) 安装SumoBot PCB后面支柱所需配件：l 2根5/8”支柱l 2颗4/40 3/8”盘头螺钉l SumoBot底盘4) 安装SumoBot PCB前面支柱所需配件:l 2根5/8”支柱l 2颗4/40 1”盘头螺钉l SumoBot底盘5) 装配PCB面板所需配件：l SumoBot PCBl 2颗4/40 3/8”盘头螺钉l 2颗1-1/4”支柱l 2个垫片l

2、 SumoBot底盘6) 安装车轮所需配件：l 安装好的车轮l 黑色小螺钉（随伺服电机）l SumoBot底盘7) 安装铲子所需配件：l SumoBot铲子l 2颗4/40 1/4”盘头螺钉l 2颗4/40螺母l SumoBot底盘8) 安装QTI传感器电线所需配件：l 2根10” 3-pin延长线l SumoBot底盘9) 安装QTI传感器所需配件：l 2个QTI传感器l 2颗4/40 1/4”盘头螺钉l SumoBot底盘10) 连线X7=左边伺服电机X6=右边伺服电机X5=左边QTI传感器X4=右边QTI传感器 将电池盒线连接至X1，其中白线连接到+端。教学底板上有一个三位开关，见下图。“0”位：关断教学底板电源“1”位：教学底板上电“2”位：教学底板和伺服电机一同上电2学习使用BASIC STAMP软件1）通讯测试为了确认BASIC Stamp模块与你的计算机通讯正常，点击“Run”菜单项，选择“Identify”。 这时，会出现一个下图所示的窗口，样例显示系统在COM2端口检测到BASIC Stamp 2 。 这就意味着你的计算机与BASIC Stamp模块通讯是正常的。2）

3、 编写Hello程序 $STAMP BS2 $PBASIC 2.5 DEBUG Hello, this is a message from your sumobot. END第一条指令是“Stamp”指令，它告诉BASIC Stamp编辑器你将下载程序到BASIC Stamp 第二条指令是“PBASIC”指令，它告诉BASIC Stamp编辑器你使用的是2.5版本的PBASIC编程语言。这两条消息语句叫做编译器指令，以后所有的程序都要用到这两句指令。 END 在程序运行结束之后，这个命令把BASIC Stamp模块置于低功耗模式，所以这个命令比较简便。在低功耗模式下，BASIC Stamp模块等待复位键按下（或释放）或有新的程序通过编辑器下载。如果板上的复位键被按下，BASIC Stamp模块将再运行一次已加载的程序；如果新程序被加载进来，旧程序会被擦除，并且开始运行新程序。 “DEBUG”就是让BASIC Stamp发送到调试终端的信息以某种特定方式显示的指令。“DEC”就是一个格式词，告诉调试终端显示十进制数值。“CR”是一个向调试终端发送回车命令的控制符。控制符“CR”之后的文本

4、或数值会显示在原有文本的下一行。你可以修改你的程序使它包含更多的格式词或控制符的调试命令。五思考题1机器人的定义和基本组成是什么？2什么是嵌入式系统？实验二 相扑机器人伺服电机的控制一实验目的1. 了解Parallax微型伺服电机的基本构成及原理2. 学会搭建LED测试电路，掌握扬声器的使用3. 完成伺服电机的调零，学会调整、测试电机二实验要求通过连接、调整和测试相扑机器人的伺服电机，以及LED测试电路的搭建使学生能够基本掌握对伺服电机的控制。三实验内容1. 伺服电机简介本次实验所用的机器人采用的是Parallax公司的连续旋转伺服电机伺服电机主要有三根线，分别为：黑、红、白，其中红色的为电源线（最大为6V直流电压）；黑色为地线；白色的为控制信号线（一般输入周期为23ms左右的脉冲序列），通过对这信号线输入脉冲序列来控制电机的运动，可以控制电机的运动速度，运动方向）。所有电机使用前必须进行零位校正。控制伺服电机速度和方向涉及如何让BASIC Stamp微控制器不断发送相同命令给电机。该命令通常以每秒50次的频率重复发送到伺服电机以维持其速度和方向PAUSE命令： 让BASIC Stam

5、p微控制器在执行下一条命令之前先等待一段时间。 PAUSE Duration Duration 是PAUSE命令的参数，它的值告诉BASIC Stamp移到下一条命令之前要等待多久。Duration的单位是千分之一秒。假如你想延时1秒，可以给Duration赋值为1000重复执行指令。DO LOOP: 要重复执行某个动作可以调用DO LOOP，例如，如果你想每隔一秒打印一条信息，按如下方式将DEBUG和PAUSE命令放在“DO LOOP”之间即可： DO DEBUG Hello!, CR PAUSE 1000 LOOP 2. LED测试电路的搭建搭建电路如下图所示。 1) 确认发光二极管的短针脚（阴极）插入标有Vss的黑色插孔中。 2) 确认发光二极管的长针脚（阳极）插入白色面包板上图示的位置。编程控制LED测试电路 HIGH和LOW：使BASIC Stamp把LED与Vdd和Vss交替连接PULSOUT：伺服电机根据信号的高电平持续时间的长短作为向什么方向转动的指示。对于精确的伺服电机控制而言，信号的高电平持续的时间要求比HIGH命令和PAUSE命令的时间值要精确的多。你只能每次以1

6、ms为单位改变PAUSE命令参数Duration 的取值。有一条不同的命令PULSOUT，能把高电平细分成更高的时间精度。参数Duration的计量单位是百万分之2秒（即2微秒）。 PULSOUT Pin, Duration要求学生编程控制P13灯先亮5秒然后熄灭1秒转为P12灯亮4秒循环。 3. 伺服电机调零 运行一个程序，发送一个脉冲信号到伺服电机，让电机保持静止。由于伺服电机在工厂没有预先调整，它们在接收到该信号时将转动。可以用螺丝刀调节伺服电机让其保持静止。这就是伺服电机调零。调节之后，须测试伺服电机，验证其功能是否正常。测试程序将发送信号让伺服电机顺时针和逆时针以不同的速度旋转。1) 发送零点标定信号 下图显示的信号是发送到与P12连接的伺服电机的校准信号，称为零点标定信号。伺服电机调节好之后，这个信号就可以指示电机保持静止。这个指令是由时间间隔为20 ms 的脉宽为1.5 ms的一系列脉冲组成PULSOUT命令参数Pin值的计算：I/O管脚是P12，那么Pin的值就是12。下面计算脉宽为1.5 ms时PULSOUT命令的参数Duration的取值。1.5 ms即0.0015

7、 秒。前面讲过，无论PULSOUT命令的参数Duration的值是多少，都要乘以2 s，这样就可以计算出脉冲将持续多长时间。公式： 2) 如何保存值并计数 本任务介绍在PBASIC 程序中用于保存数值的变量。后面的机器人程序很大程度上依赖这些变量。能保存数值最主要的意义是程序能用这些变量来计数。一旦你的程序能计数，它就不但能控制也能记录某件事件发生的次数。 PBASIC语言在使用变量之前，要先给出它的名字（variableName）和大小（Size）。这叫声明一个变量： variableName VAR Size 在声明变量之后，你也可以对它初始化，即给它一个初始值（或起始值）。 value = 500 在“value = 500”中，符号“=”是个运算符。其中Word:065535Byte:0255Nib:015Bit:013) 计数并控制循环次数 最方便的控制一段代码执行次数的方法是利用FORNEXT循环，语法如下： FOR Counter = StartValue TO EndValue STEP StepValueNEXT 三个点” ”表示你可以在FOR 和NEXT之间放一个或

8、多个的命令。确保要先声明一个变量参数Counter。参数StartValue 和EndValue可以是数值也可以是变量。你在语法描述中看到的位于 之间的东西，表示可选参数。换句话说，没有它FORNEXT仍将工作，但是你可以将之用于一些特殊目的。4. 测试电机 在装配相扑机器人之前还有最后一件事要做，那就是测试电机。在本任务中，你将运行程序，使电机以不同速度和不同的方向旋转。通过这些测试，将确保在装配之前电机工作是正常的。1) 调整速度和方向 两个电机的PULSOUT命令的参数 Duration有多种不同的组合， 假如你想让两个电机都运行，给与P13连接的电机发出850的脉宽，给与P12连接的电机发出650的脉宽，现在每通过循环一次要用的时间是： 1.7ms 与P13连接的电机 1.3ms 与P12连接的电机 20 ms 中断持续时间 1.6 ms 代码执行时间 - - 一共是24.6 ms 2) 测试扬声器 FREQOUT命令：FREQOUT Pin, Duration, Freq1 ,Freq2 下面的FREQOUT命令实例FREQOUT 3, 2000, 3000 参数Pin的值是3，意味着高/低信号将送给I/O脚的P3，Duration代表着高/低信号持续的时间是2000，即2000毫秒或2秒。参数Freq1是信号的频率，在此例中，将产生一个3000赫兹的音调。 四思考题1简述伺服电机的工作原理2 给与P13连接的电机发出850的脉宽，给与P12连接的电机发出650的脉宽，PAUSE=20,如果打算让两个电机运行1分钟，须给两电机多少个脉冲？实验三 相扑机器人巡航控制一实验目的1. 通过编程使机器人能做出一些基本的动作，并能调节使动作更加精确。2. 通过本次实验让学生掌握调节和校正机器人巡航路径的方法，为后面的实验做好准备。3. 掌握子程序调用方法。二实验要求要求学生能编程实现机器人的各种巡航路径的控制，并且能利用子程序调用的思想简化编程。三实验内容1. 基本的机器人动作可以看出，当机器人向前走时，它的右轮顺时针旋转，而左轮会逆时针旋转。请同学编程使机器人向前走。思考：向后走呢？原地左转

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