机器人技术第2章课件.ppt

1、第第2章章 MT-U智能机器人智能机器人平台介绍平台介绍2.1 MT-U智能机器人简介vMT-U智能机器人（MT-UROBOT教学机器人），是专门为大学进行课程教学、工程训练、科技创新以及研究服务的新型移动智能机器人。vMT-U智能机器人有一个功能很强的“大脑”和一组灵敏的“感觉器官”，它不仅可以对外部环境做出敏锐的反应，而且还可以与你进行交流；它有听觉、视觉和触觉，与周围世界互动时，会像人一样使用动作和声音来表达感觉。v突出的扩展性能，高速的处理系统和由浅入深的流程图、C语言及汇编语言编程环境是MT-U智能机器人的重要特色。本书各个章节以MT-U智能机器人作为教学平台进行讲述，将带你走进机器

2、人的世界，感知他、了解他，体验机器人世界的神奇与奥秘；更重要的是，在机器人世界的优游涵泳之后，你也许会发现自己的灵感已经被激发出来，对于知识、能力及未来发展的直接体验和构想也得以发掘。2.2 MT-U智能机器人的外部结构主控制器传感器扩展板底盘液晶显示屏扩展支架2.3 MT-U智能机器人的控制按键部分a)相关控制接口和控制开关 b)控制按键部分v图2-2a)图中相关控制接口和控制开关从左到右依次为：v1电源开关v控制MT-U智能机器人电源开关的按钮，按此按钮可以打开或关闭MT-U智能机器人电源。v2充电插座v将充电器的相应端插入此插座，再将另一端插到电源上即可对MT-U智能机器人充电。具体使用

3、方法见“2.4 MT-U智能机器人的充电”。v3下载口v“充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上，使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口，另一端与计算机连接好，这样MT-U智能机器人与计算机就连接起来了。具体使用方法见“2.6 对MT-U智能机器人进行编程及下载”。v4备用电源v此电源接口可以接外部电源，主要作用是为电动机提供电源。在系统运行过程中，电动机做功功率消耗掉大部分的电池能量，为了提高系统的连续运行时间，可以为电动机提供外部动力，当备用电源接口上接有外部电源时，将切换开关拨至左边，电动机就可以从外部电源那里取电。v5切换开关v电动机使用内部电源或者外部电源的选择开关。v

4、图2-2b)图中相关控制接口和控制开关从左到右依次为：v1UP、DOWN、OK按钮vUP和DOWN用来选择MT-U智能机器人开机后将要执行的动作，可以在液晶显示屏上观察，OK相当于PC机的ENTER键，用来进入某一功能。v2复位按钮v用来复位MT-U智能机器人系统，让MT-U智能机器人重新运行或者下载新的程序。v3下载按钮v当使用UP、OK、DOWN按钮选择了下载功能后，若MT-U智能机器人与PC机连接状态良好并且编译没有错误时，可以通过“下载”按钮使MT-U智能机器人进入下载等待状态。v4运行按钮v当程序下载完成，并且用UP、OK、DOWN按钮选择了运行后，可以通过“运行”按钮开始MT-U智

5、能机器人的运行。v5指示灯v绿色灯为电源指示灯，按下MT-U智能机器人的开关后，这个灯会亮。v红色灯为电源欠电压指示灯，当MT-U智能机器人电源电压过低时，欠电压报警的红灯亮，这时就该给MT-U智能机器人充电了。v6通信指示灯v“通信”指示灯位于MT-U智能机器人主板的前方，与电源绿色指示灯为同一个灯，在给MT-U智能机器人下载程序时，这个绿灯会闪烁，这样就表明下载正常，程序正在进入机器人的“大脑”即CPU。v7充电指示灯v充电指示灯不在控制盒上，在充电器上。当你给MT-U智能机器人充电时，充电器上的指示灯发红光，充电完成后充电器上指示灯发绿光。2.4 MT-U智能机器人的充电智能机器人的充电

6、vMT-U智能机器人可以在线充电,也就是不用取出电池，直接为MT-U智能机器人充电。充电器充电示意图如图2-3所示。充电指示灯v2.4.1 开机充电开机充电vMT-U智能机器人可以一边充电一边活动，这样很方便，不会影响你对MT-U智能机器人进行编程和调试。您要采用这种方式给MT-U智能机器人充电时，只需按照以下步骤操作：v1）将充电器取出。v2）把充电器充电电源线插入控制按键中的充电插口。v3）另一端充电器电源插头插入标准电源插座上（220V，50Hz）。v2.4.2 关机充电关机充电vMT-U智能机器人也可以关机充电。只需将MT-U智能机器人的电源关闭，按击控制按键中的“开关”键，“电源”指

7、示灯灭就表示电源已经关闭。这时再用“2.4.1 开机充电”介绍的三个步骤给MT-U智能机器人充电，充电1.5h即可充满。v2.4.3 更换电池充电更换电池充电v电池充满电压8.4V，额定工作电压7.2V，最低工作电压5V。电池可重复充电。因为MT-U智能机器人里用的是锂电池，没有记忆和充爆问题，所以你可以随时充电随时使用。v当电池达到使用寿命后，需要更换电池，只需按下面步骤进行：v1）关闭MT-U智能机器人的电源；拔下连接到电源控制板上接线头。v2）拧下MT-U智能机器人底部固定控制器的螺钉，从电池盒中将电池取出，更换电池。v3）重新装上新电池。安装好控制盒器，将电池引出的接口接到电源控制板上

8、。v2.4.4 扩展电源充电扩展电源充电v在主控盒的前侧有专门的备用电源接口，用户可以直接为MT-U智能机器人充电。2.5 MT-U智能机器人的连接和检测v2.5.1 MT-U智能机器人的连接智能机器人的连接v很多情况下MT-U智能机器人是要和计算机连接以后使用的。连接MT-U智能机器人是一项基本操作，下面是连接的标准步骤：v1）取出串口连接线。一头接MT-U智能机器人的“下载口”插口，另一头接PC机箱后的9针串口。如果你的电脑后面没有空余9针串口，请咨询电脑维护人员（可以把暂时不用的设备移开，腾出一个串口）或者通过USB转串口的方式实现。v2）打开MT-U智能机器人，按击控制按键中的“开关”

9、键，见到“电源”指示灯发光即可。v3）开机后液晶显示屏LCD显示正常。有两个功能选择：“运行”和“下载”，用户可以通过左侧的上下按钮进行选择，运行OK后进入运行或者下载状态。v如果液晶屏是空白的，检查电池是否有电，接触是否良好，请充电或更换电池。如果没有出现用户界面提示，说明操作系统没有正常运行，按复位键重启系统（注意此时应拔掉通信线）。如果系统还不能正常运行，参见附录4“常见故障及维修方法”所介绍的方法及步骤解决故障。v2.5.2 MT-U智能机器人的检测智能机器人的检测v在MT-U智能机器人的出厂光盘中，有MT-U智能机器人的检测源程序（MTUCheck.C），用户拿到的MT-U智能机器人

10、中已经下载了这个检测程序，用户可以直接开机进行检测。vMTUCheck.C原程序代码如下：v#include v#include ingenious.hvint AD_1=0;vint AD_2=0;vint AD_3=0;vint AD_4=0;vint DI_1=0;vint DI_2=0;vint DI_3=0;vint DI_4=0;vint DI_5=0;vint obstacle1=0;vint obstacle2=0;vint obstacle3=0;vvoid main()vvwhile(1)vvAD_1=AD(1);/*左边光敏*/vAD_2=AD(2);/*左边火焰*/vA

11、D_3=AD(3);/*右边火焰*/vAD_4=AD(4);/*右边光敏*/vDI_1=DI(1);/*碰撞开关*/vDI_2=DI(2);vDI_3=DI(3);vDI_4=DI(4);vDI_5=DI(5);vobstacle1=IR_CONTROL(6,1);/*红外发射接收*/vobstacle2=IR_CONTROL(6,2);vobstacle3=IR_CONTROL(6,3);vMprintf(1,obs1=%d,obstacle1);vMprintf(1,obs2=%d,obstacle2);vMprintf(3,obs3=%d,obstacle3);vMprintf(7,AD

12、2=%d,AD_2);vMprintf(7,AD3=%d,AD_3);vClr_Screen();vif(AD_2400&AD_3700)vvmove(-200,-200,0);vsleep(1000);vmove(-200,200,0);vsleep(1000);vvif(AD_4700)vvmove(-200,-200,0);vsleep(1000);vmove(200,-200,0);vsleep(1000);vvvelsevvAD_2=AD(2);vAD_3=AD(3);vMprintf(7,AD2=%d,AD_2);vMprintf(7,AD3=%d,AD_3);vif(AD_260

13、0)/*调整机器人使其朝着火焰的方向前进*/vvmove(250,250,0);vvelsevvif(AD_2=AD_3)vvmove(-200,200,0);vsleep(300);vmove(250,250,0);vvelsevvmove(200,-200,0);vsleep(300);vmove(250,250,0);vvvvvv在进行MT-U智能机器人自检时，我们可能会遇到应用一些传感器部分的操作，可以参考第3章、第4章介绍的内容进行操作。v进行的检测内容如下：v1）LCD显示是否正常。LCD字迹符号显示清晰，12864个字符不应有缺行、缺列现象。v2）扬声器是否正常。扬声器所播放的乐

14、曲应清晰洪亮，无明显噪声。v3）光敏传感器是否正常。用手挡住左边光敏传感器，在LCD上显示的左边光敏传感器的值会增大，越暗值越大。v机器人随光强的不同，LCD所显示左右光敏传感器的感应数值应随光强变化而变化，其范围为0255，光强越弱，数值越大；光强越强，数值越小。左右两光敏传感器在相同光强条件下，数值偏差10。v4）红外线传感器是否正常。v在前方1080cm范围内，有A4纸大小的障碍物时，机器人会朝着相反的方向前进。v5）碰撞传感器是否正常。v在MT-U智能机器人的前部有三个碰撞开关传感器，而后面有两个碰撞开关传感器，当相应方向的碰撞传感器有碰撞时，MT-U智能机器人向着相反的方向前进。v通

15、过以上检测，你可以了解MT-U智能机器人各部分的状态。v实际上以上检测内容是一个MT-U智能机器人避障、寻找火源、并能显示当前状态的程序，用户可以直接将运行的MT-U智能机器人放在有火源和障碍物的场地上，察看MT-U智能机器人能否自动的避障和寻找火源。v如果你拿到的MT-U智能机器人已经被使用过，可能内存里已经没有了自检程序。请参见下一节“2.6 对MT-U智能机器人进行编程及下载”中介绍的方法下载自检程序。2.6 对MT-U智能机器人进行编程及下载v图形化交互式C语言（简称流程图）是MT-U智能机器人专用的开发系统。软件名叫“MT-U”，流程图编辑环境可在Windows 95/98 和 Wi

16、ndows NT 4.0以上版本的操作系统上运行。流程图是由图形化编程界面和C语言代码编程界面组成的，具体应用参考第5章。v在开始编写程序之前首先要对MT-U软件进行设置，本软件无需安装，将MT-U智能机器人随机光盘中的mtu文件夹拷贝到C盘目录下，打开mtu 文件夹，找到配置文件mtu.ini打开，如图2-4所示。软件工作路径v图中方框标示出为软件工作路径，把它修改成当前文件存放的位置，如现在文件放在C盘目录下，那么文件路径修改为：WORK_PATH=c:mtuprojects。v在同一文件下有设置串口的操作：PORT=1，确认此串口与PC机的串口号一致，查询及更改PC机的串口号方法：在电脑

17、桌面上用鼠标右击【我的电脑】图标，选择【属性】，单击【硬件】选项卡，单击【资源管理器】，找到【端口（COM和LTP）】，双击【通信端口】即可进行更改设置。v双击MT-U文件夹中的流程图图标，进入流程图程序编程界面，如图2-5所示，可以看到流程图的图形化编程界面是由这样几个部分组成：菜单栏、工具栏、模块库（包括执行器、传感器、控制和程序模块库）、垃圾箱、流程图生成区及C语言代码显示区。通过单击图形化编程界面工具栏中“切换”按钮就可以切换到C语言代码编程界面，如图2-6所示。模块库菜单栏工具栏C语言代码显示区流程图生成区菜单栏工具栏C语言信息窗口编辑窗口图2-6 C语言代码编程界面 v可以看到流程

18、图的C语言代码编程界面是由这样几个部分组成：菜单栏、工具栏、编辑窗口、C语言信息窗口。通过单击C语言代码编程界面工具栏中的“切换”按钮就可以切换到图形化编程界面。v首先我们先看看图形化编程界面如何操作，操作界面如图2-7所示。v新建程序：采用模块搭建流程图的形式进行编程。要编写流程图程序，可以在双击流程图图标之后出现的初始界面中选择新建“流程图”，这样就进入了一个图形化编辑界面。如果编辑过之后，还想再新建一个程序，那么可以选择菜单栏中“文件”“新建”，也可以利用工具栏里的“新建”快捷按钮，直接新建一个新程序，如图2-7所示。工具栏图2-7 新建程序菜单、图标v打开程序：可以选菜单上“文件”“打

19、开”（或单击工具栏中的“打开”按钮），来查看或编辑以前保存的程序。v下载程序：写好的应用程序必须下载到MT-U智能机器人上运行。可以选择菜单栏中“工具”“下载当前程序”来下载当前窗口里的应用程序（或单击工具栏中的“下载”按钮),如图2-8所示。v下面再看看C语言代码编程界面如何操作，操作界面如图2-7所示。v新建程序：在流程图的C语言代码编程界面中我们采用C语言进行编程。v同样的方法，可以在单击流程图图标之后出现的初始界面中选择新建“C语言程序”，这样就进入了一个C语言代码编辑界面。如果你还想再新建一个新的程序，那么可以选择菜单栏中“文件”“新建”，然后在新建的窗口里编写程序，如图2-7所示。

20、v打开程序：可以选菜单上“文件”“打开”，来查看或编辑以前保存的程序。v下载程序：写好的应用程序需要下载到MT-U智能机器人上运行。可以选择工具栏里 按钮下载当前窗口里的应用程序。流程图会在C语言信息窗口中显示应用程序的编译下载过程。下载过程中，你可以看到MT-U智能机器人控制板前面的黄色灯在闪动，表示数据在传送。v调试程序：所编写的C语言程序如果有语法错误，那么在编译下载时就会在C语言信息窗口中显示程序的语法错误，提示错误可能在程序的第几行（用括号注明），并提示可能的错误原因。这样你可以使用编译中出现的菜单栏中“编辑”的“转到”，就会出现跳转对话框，将出错的行数写入此对话框，光标就会自动跳转到该错误行，这样可以方便你的调试。v在实际应用中两种编程界面切换是经常用到的，现将编程界面切换方法总结如下：v1图形化编程界面切换到C语言代码编程界面的途径v1）单击工具栏中“切换”快捷按钮。v2）新建打开文件时选择“*.C语言”文件。v2C语言代码编程界面切换到图形化编程界面的途径v1）单击工具栏中“切换”快捷按钮。v2）新建打开文件时选择“*.flw”文件。习题v1MT-U智能机器人外部结构主要由哪几部分组成。v2MT-U智能机器人主要控制按钮和相关系统接口有哪些？v3MT-U智能机器人充电方式有哪些？v4MT-U智能机器人自检程序主要实现什么功能。