移動機器人綜合實驗實驗報告姓名： 學號： 南京理工大學自動化學院目 錄實驗一 AS-UII機器人測試.2實驗二 機器人傳感器實驗.7實驗三 機器人運動控制實驗.13實驗四 機器人避障實驗.18實驗五 機器人動態目標跟隨實驗.20實驗心得. . . . . . . . .22實驗一 AS-UII機器人測試一. 實驗目的 1、熟悉AS-UII機器人的組成結構和工作原理； 2、熟練操作使用AS-UII機器人；3、掌握AS-UII機器人各項基本功能。二. 設備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) AS-UII智能機器人 1臺(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) AS-UII使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) VJC1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償的情況下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見AS-UII使用手冊附錄。五、系統檢測按下機器人的運行鍵，機器人開始自檢，LCD 液晶屏上顯示“AS-UII Inteligent Robot Test”：1、檢查LCD 液晶屏LCD 液晶顯示屏安裝在機器人的外殼上，用于顯示各種信息，便于了解程序執行中的情況。顯示屏可以顯示162 個字符（每行16 個字符，共2 行）。顯示屏可以顯示機器人運行的信息，這一點在以后調試程序時尤其顯得重要。自檢開始后，LCD 顯示屏標明的測試項目為“Now Test NO.1”，接著提示“LCD Test”,然后就開始顯示字符，如數字、符號、字母等。注意觀察LCD 顯示屏有沒有出現黑屏（出現整排蘭色條紋）或無字符等現象，如果沒有，說 明機器人的LCD 顯示屏是正常的。LCD 液晶顯示是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）2、喇叭檢測第二次按下“運行”鍵，機器人就開始了第二項檢查工作，LCD顯示屏標明的測試項目為“Now Test NO.2”，接著提示“Piezo Test”，注意聽機器人是否發出聲音，聲音是否清晰響亮。顯示屏上的數字會伴隨著機器人的聲音不斷變化，顯示的數字是機器人發出的聲音頻率。音調越高，顯示的數字就越大。喇叭是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）3、光敏檢測機器人的光敏傳感器安裝在外殼上，兩只光敏傳感器一左一右，用來識別外界光線的強弱。再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第三項檢查工作，LCD標明的測試項目為“Now Test NO.3”，其后在LCD 上有類似“Photo L242 R248”的提示，其中L 表示“左光敏”，R表示“右光敏”，字母后面的數字表示機器人檢測到的光線強度值。隨著光強的不同，光敏傳感器的感應數值也不同，其變化范圍為0255。光強越弱，數值越大，光強越強，數值越小。在相同光強條件下，左右兩邊光敏傳感器的數值偏差應當小于10。光敏傳感器測量范圍： 左： 228 右： 201 光敏傳感器是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）4、紅外檢測紅外傳感系統也安裝在機器人的外殼上，左右兩側一邊一只紅外發射管，中間一只紅外接收模塊。紅外傳感器的作用是檢測機器人前方、左前方、右前方是否有障礙物。再按下“運行”鍵，機器人就開始了第四項檢查工作，LCD標明的測試項目為“Now Test NO.4”，其后在LCD 出現“IR Test”提示。紅外檢測的距離設置在30cm 左右。將A4 紙大小的障礙物分別放在機器人的正前方、左側、右側20 cm 左右，觀察LCD 值。紅外傳感器是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）5、檢測碰撞傳感器機器人的碰撞傳感器，相當于人類的觸覺。AS-UII雖然只用了四只碰撞傳感器，卻能感知全身碰撞的方位。再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第五項檢查工作，LCD標明的測試項目為“Now Test NO.5”，其后出現“Bumper Test”字樣。用手從不同方向觸動碰撞環時，LCD 就會相應地顯示出機器人受到碰撞的方向：用手從正前方擠壓碰撞環，LCD 顯示屏上顯示“Front”；用手從正后方擠壓碰撞環，LCD 顯示屏上顯示“Back”；左、右、左前、右前、左后、右后方等方向擠壓碰撞環，觀測觀察LCD 值。碰撞傳感器是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）6、檢測運動系統再把機器人放到開闊的平地上（有2 米2 米大小即可），按一下“運行”鍵，機器人就開始第六項檢查工作。液晶屏標明的測試項目為“NowTest NO.6”，接著提示“Motor Test”，其后機器人將會移動、轉彎，同時在LCD 上顯示機器人移動的累計“距離”和瞬時電機轉速。如系統機載程序默認值為：Motor 30 L 100Test 31 R 100表示左電機速度100，右電機速度100，左輪轉過30個單位，右輪轉過31個單位。系統實際測量值：左電機 -60 右電機 60 運動系統是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）7、檢測光電編碼器第七項檢測完成后，把機器人從地上拿起來，再按一下“運行”鍵，機器人就開始了第七項檢查工作，LCD 標明的測試項目為“NowTest NO.7”，接著提示“Encoders Test”。機器人的輪子每轉動1 圈，碼盤也隨著轉動1 圈，LCD 上顯示的光電編碼器的計數值約等于33。即輪子轉動1 周，光電計數為33。用手分別轉動左、右兩側的輪子，觀察顯示屏上的數字變化情況。（注意：可能碰到的問題：1) 機器人運動突然停止，可能是機器人電量不足，請給機器人充電；2) 注意不要讓機器人運動時頂住障礙物，否則會造成電機堵轉，容易損壞驅動芯片。）光電編碼器是否正常？ 1Yes 1No（若不正常，現象為： 故障排除方法： ）8、檢測結束自檢程序全部完成后，按一下復位鍵，機器人就會停止運行。最后關閉電源開關。實驗二 機器人傳感器實驗一. 實驗目的 1、掌握AS-UII機器人各傳感器工作原理；2、熟練安裝3、熟練使用VJC1.5 開發軟件。二. 設備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須付費賠償。(1) AS-UII智能機器人 1臺(2) 紅外傳感器 2對光敏傳感器 4個碰撞傳感器 4個(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) AS-UII使用手冊 1本(6) 使用手冊 1本(7) VJC1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償的情況下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見AS-UII使用手冊附錄。五、紅外傳感器實驗1、工作原理AS-UII機器人配備了2 只紅外發射管和一只紅外接收模塊構成紅外傳感系統，主要用來檢測前方、左前方和右前方的障礙，檢測距離范圍為1080cm。可以通過調節兩個電位器（主板上靠近紅外傳感器接口的黃色旋鈕）來調節左右兩個紅外的檢測距離，順時針紅外發射強，檢測距離遠，逆時針紅外發射弱，檢測距離近。逆時針將電位器旋轉到底，將關閉紅外發射管。紅外傳感器紅外傳感器電路圖2、安裝紅外傳感器的插針是有方向性的，安裝時應注意方向。紅外線發射接口IRR 和IRL 的正極已經標出。插反不會損壞元件，但傳感器會不工作。紅外線接收模塊的正確接法是將紫色線朝向主板中間的缺口。如果插反不會損壞器件，但錯位有可能損壞紅外接收模塊。紅外傳感器安裝位置圖3、編程測試在JC 語言中，紅外傳感器的庫函數是ir_detector()，在程序運行過程中，此庫函數僅在被調用到時執行一次，即采集數據一次。在JC 代碼編輯界面中間一行編輯框（JC 對話窗口）中輸入如下程序塊：while(1) printf(ir=%bn, ir_detector();wait(0.5);按回車，JC 能立即編譯這一段程序并下載運行，LCD 上顯示：ir=0 （表示此時沒有障礙）4、實驗用一張白紙分別擋在能力風暴智能機器人的前方、左方和右方，編程進行測試；程序代碼：int ir_1=0;void main() while(1) ir_1=ir_detector(); printf( ir_1 =%dn ,ir_1);wait(0.5); 六、光敏傳感器實驗1、工作原理能力風暴智能機器人上有2 只光敏傳感器（見圖3-11），在機器人左前和右前方，可以檢測到光線的強弱。光敏傳感器 光敏傳感器電路圖2、安裝光敏傳感器是可變電阻，它的接插方式沒有方向性，它在主板上的位置如圖所示：光敏傳感器安裝位置圖3、編程測試在JC 語言中，光敏傳感器的庫函數是：左光敏photo(1)，右光敏photo(2)。在程序運行過程中，光敏檢測庫函數photo 僅在被調用到時執行一次，即采集數據一次。在JC 代碼編輯界面中間一行編輯框（JC 對話窗口）中輸入如下程序塊（程序僅采集了左光敏的讀數）：while(1) printf(photoleft=%dn,photo(1);wait(0.5);按回車（Enter），JC 能立即編譯這一段程序并下載運行，LCD 上會有如下顯示：photoleft=180 （表示此時照射在左光敏上的光強值是180），注意觀察讀數的變化。光越暗，數字越大，光越強，數字越小。4、實驗編寫程序，當光線暗于一定值時，機器人將叫兩聲。程序代碼：int photo_1=0;void main() while(1) photo_1 =(photo(1)+photo(2)/2; if(photo_1 = 220) tone(523.200012,0.250000); tone(523.200012,0.250000); printf(photo_1=%dn,photo_1); wait(0.5); 七、碰撞傳感器實驗1、工作原理碰撞傳感器是感知碰撞信息的傳感器。在能力風暴智能機器人的左前、右前、左后、右后設置有四個碰撞開關，它們與碰撞環共同構成了碰撞傳感器(見圖3-2)。碰撞環與底盤柔性連接，在受力后與底盤產生相對位移，觸發固連在底盤上的碰撞開關，使之閉合。碰撞傳感器碰撞傳感器接線圖2、安裝碰撞傳感器在主板上的位置如圖所示：碰撞傳感器的安裝位置圖3、實驗編寫程序，遇到障礙物后，機器人自動繞開并發出聲音int bump=0;void main() motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); while(1) bump=bumper(); if( bump = 3) wait( 0.500000 ); drive( 0 , 50); wait( 0.500000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); tone(523.200012,0.250000); wait( 0.500000 ); drive( 80 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); else if( bump = 1) wait( 0.500000 ); motor(1,50);motor(2,-50); wait( 0.2500000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); tone(523.200012,0.250000); wait( 0.500000 ); drive( 80 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); else if( bump = 2) wait( 0.500000 ); motor(1,-50);motor(2,50); wait( 0.2500000 ); stop(); tone(523.200012,0.250000); tone(523.200012,0.250000); wait( 0.500000 ); drive( 80 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); else motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 );實驗三 機器人運動控制實驗一. 實驗目的 1、掌握AS-UII機器人運動控制系統組成和工作原理；2、熟練編寫運動控制程序。二. 設備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) AS-UII智能機器人 1臺(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) AS-UII使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) VJC1.5安裝盤 1張三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償的情況下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見AS-UII使用手冊附錄。五、直流電機測試AS-UII 機器人上有兩個直流電機，機器人的調速是通過調節電機的平均電壓實現的。AS-UII 機器人的驅動方式是差動驅動。兩個主要的庫函數是motor()和drive()。庫函數motor（a，b）應用時應注意：1) 庫函數motor（a，b）只控制單個的電機轉速；2) 庫函數motor（a，b）有兩個參數a、b，都是整型數；3) 庫函數motor（a，b）中a 指定是左輪或是右輪，a=1 代表左輪，a=2 代表右輪；b指定轉速，b 的取值范圍是100100。庫函數drive（a，b）應用時應注意：1) 此庫函數是復合語句，同時控制左右兩個電機的轉速；2) 此語句有兩個參數a、b，都是整型數；3) a 指定平移的速度，b 指定旋轉的速度。左輪的速度ab，右輪的速度ab。實驗1：編寫程序，使機器人以左輪40 右輪80 的速度前進0.5 秒鐘，并走一條弧線。void main() motor( 1 , 40 ); motor( 2 , 80 ); wait( 0.500000 ); stop(); 實驗2：比較以下兩個程序，分析原因：程序1：void main()drive( 80 ,0);wait( 0.500000 );stop();21程序2：void main()drive( 60 ,20);wait( 0.500000 );stop();程序運行結果：1. 走直線2. 走右拐弧線原因分析Drive的命令是直線行駛，而drive（a,b）可以決定左右電機的速度，左電機速度=a+b,右電機的速度=a-b.六、光電編碼器測試1、工作原理光電編碼器是一種能夠傳遞位置信息的傳感器，它由碼盤和光電編碼模塊組成，分別安裝在主動輪內側和輪子支架內側。光電編碼模塊運用反射式紅外發射接收模塊。反射器(即碼盤)是黑白相間的鋁合金圓片，黑白條紋把圓分成66 等分。當碼盤隨輪子旋轉時，光電編碼模塊發出的紅外線照射在碼盤上，黑條和白條反射回來的信號狀態不同,從而產生一個脈沖。輪子轉一圈共產生33 個脈沖，每個脈沖對應角度約為10.91 度。碼盤及光電編碼模塊外形光電編碼模塊安裝位置示意圖2、編程測試檢測左右光電編碼器當前狀態的庫函數為：encoder（1），encoder（2）。在JC 對話窗口中輸入如下程序塊：while(1)printf(encoder_1=%dn,encoder(1);wait(1.0);按回車（Enter），JC 能立即編譯這一段程序并下載運行，LCD 上會顯示0 或1。0 表示當前無反射信號，碼盤片的黑格正對編碼器；1 表示當前有反射信號，碼盤片的白格正對編碼器。庫函數rotation(1)、rotation(2)可以讀出左右光電編碼器脈沖累計值。3、實驗要求：然后緩慢轉動左輪，編程測量轉一圈是否有33 個脈沖。程序：int rot_1=0;void main() motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); drive( 5 ,5); wait( 1.000000 ); stop(); rot_1 = rotation( 1 ); printf( rot_1 =%dn ,rot_1); 七、運動控制實驗要求：編寫一個機器人直線行走的程序，先讓機器人以快速前進3秒，再讓機器人以慢速后退5秒，再在原地旋轉1圈。void main() drive( 100 ,0); wait( 3.000000 ); stop(); drive( -60 ,0); wait( 5.000000 ); stop(); drive( 0 , 80); wait( 1.000000 ); stop(); 實驗四 機器人避障實驗一. 實驗目的 1、掌握AS-UII機器人避障工作原理；2、熟練編寫機器人避障控制程序。二. 設備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) AS-UII智能機器人 1臺(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) AS-UII使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) VJC1.5安裝盤 1張三. 實驗場地實驗場地范圍大體為5m5m的正方形區域，內有分隔小區及障礙物，隔板距離及長度不小于20cm。四、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償的情況下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。五、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見AS-UII使用手冊附錄。六、實驗要求 要求通過編寫程序，利用傳感器，感知障礙物，并能夠在運動的過程中避開障礙物。七、實驗程序代碼及框圖int ir_1=0;void main() motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); while(1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 4) wait( 0.250000 ); drive( 50 ,0); wait( 0.500000 ); stop(); wait( 0.250000 ); drive( 50 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 1) wait( 0.250000 ); motor( 1 , 50 ); motor( 2 , -50 ); wait( 0.250000 ); drive( 50 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); else ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 2) wait( 0.250000 ); motor( 1 , -50 ); motor( 2 , 50 ); wait( 0.250000 ); drive( 50 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); else motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); motor( 1 , 80 ); motor( 2 , 80 ); 實驗五 機器人動態目標跟隨實驗一. 實驗目的 1、掌握AS-UII機器人跟隨運動原理；2、熟練編寫目標跟隨控制程序。二. 設備清單每組學生擁有一套機器人實驗課程專用套件。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) AS-UII智能機器人 1臺(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) AS-UII使用手冊 1本(5) 使用手冊 1本(6) VJC1.5安裝盤 1張三、實驗場地實驗場地范圍大體為5m5m的正方形區域，內有分隔小區及障礙物，隔板距離及長度不小于20cm。四、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償的情況下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。五、注意事項(1) 運行前充飽電，能使機器人運行效果更好。(2) 輕拿輕放機器人，防止摔落地面。(3) 碰撞環是機器人最易損壞的部件，請注意保護。使用機器人時，盡量避免提持、拉扯、捧托碰撞環。(4) 沒有特殊情況，不要拆卸電池。如果確實要拆卸，應按住電池上的小塑料片，使之貼住池身，以脫離卡槽，然后輕輕拔下來。(5) 串口通信線連接在機器人上時，最好不要按復位鍵。否則容易死機。(6) 機器人運動時，勿頂住障礙物，否則易造成電機堵轉，燒毀芯片。(7) 常見問題的處理，參見AS-UII使用手冊附錄。六、實驗要求 要求通過編寫程序，利用傳感器，感知前方物體運動，并實現跟隨運動。七、實驗程序代碼及框圖int ir_1=0;int ir_2=0;int ir_3=0;void main() while(1) ir_1 =ir_detector(); if( ir_1 = 4) drive( 50 ,0); wait(