基于“探索者”平臺的履帶式全地形智能小車設計實現(xiàn)【含CAD圖紙、說明書】

畢 業(yè) 設 計（論 文） 設計(論文)題目：基于“探索者”平臺的履帶式全地形智能小 　　　　　　 車設計實現(xiàn) 學生姓名： 二級學院： 班　　級： 提交日期： I 目錄 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 全地形機器人的研究背景 1 1.2 世界各國全地形機器人的發(fā)展 1 1.3全地形機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和不足之處 3 1.4本文的研究內容 3 第二章 全地形移動機器人結構設計 4 2.1“探索者”概述 4 2.2機器人底盤設計 4 第三章 全地形移動機器人的控制系統(tǒng)設計 13 3.1 控制系統(tǒng)硬件搭建 13 3.2傳感器與編程 17 3.3電路的安裝與調試 23 第四章 實驗結果 24 第五章 結論 27 參考文獻 28 附 錄 29 致謝 30 摘要 基于“探索者”平臺的履帶式全地形智能小車設計實現(xiàn) 摘 要 自改革開放以來，我國的經(jīng)濟快速騰飛，社會不斷進步，進入21世紀后，電子信息技術的快速發(fā)展，在一定程度上帶動了機器人的發(fā)展。如今，全球各國學者致力于研究全地形機器人，并且希望將其應用在更多的領域中。由此可見，全地形機器人未來的發(fā)展空間十分巨大，它的技術不僅僅在傳感器方面，而且體現(xiàn)在結構上。無可否認，在全地形機器人的研究上，西方發(fā)達國家的學者已經(jīng)取得了一定的研究成果。因此，本文也充分吸收并參考借鑒了前人的研究成果，在此基礎上，研發(fā)設計一種全新的全地形機器人，這款機器人在原來的基礎上取得了突破，并且功能更加的強大。這款機器人中采用單片機為核心，各模塊相互配合，形成了一個包括人機界面的半閉環(huán)系統(tǒng)，從而使小車能完成各項任務，對整個系統(tǒng)進行研究，采用履帶式。智能機器人正在替人們完成各種任務，凡不宜有人直接接觸的任務，均可由智能機器人代替，可以適應不同環(huán)境，不同溫度，完成人類無法介入的危險任務。智能小車是移動機器人的一種，是一個集環(huán)境感知，規(guī)劃決策，自動駕駛等多種功能一體的綜合體統(tǒng)。如果將以技術引用到現(xiàn)實生活上，可以使我們的未來生活更加智能。經(jīng)過綜合考慮，決定在機器人的結構中選擇組合式的底盤，因為它能夠保持更加平穩(wěn)的運動狀態(tài)，而且承載能力較強。這款全地形機器人的特點在于結構簡單，容易操作，而且功能強大。為了驗證機器人的功能，進行了測試，并且根據(jù)測試結果對該款機器人作進一步的改良。 關鍵詞： 全地形機器人；探索者 ；平臺；結構建模 I 4 2 Abstract Design and implementation of tracked full terrain smart car based on Explorer platform Abstract Since the reform and opening up, China's rapid economic take-off and social progress, after entering the twenty-first Century, the rapid development of electronic information technology, to some extent, led to the development of robots. Today, scholars from all over the world are working on the whole terrain robot, and hope to apply it in more fields. Thus, the future development of the whole terrain robot is enormous, and its technology is not only in the sensor, but also in the structure. Admittedly, the scholars in the western developed countries have made some achievements in the study of the whole terrain robot. Therefore, this paper also fully absorb and reference the research achievements of predecessors, on this basis, a new design of all terrain robot, the robot made a breakthrough on the basis of the original, and more powerful. The robot uses MCU as the core, the module with each other, including the formation of a semi closed loop system of human-machine interface, so that the car can accomplish the tasks of the whole system, using the crawler. The intelligent robot is for people to complete a variety of tasks, where people should not have direct contact with the task, can adapt to different environment, different temperature, complete the dangerous tasks beyond human intervention. Is a set of environment perception, planning and decision-making, comprehensive system function of automatic driving and other development. If we introduce technology to real life, we can make our life more intelligent in the future.After comprehensive consideration, the author decided to choose the combination chassis in the robot structure, because it can maintain a more stable state of movement, and the bearing capacity is stronger. The whole terrain robot is characterized by simple structure, easy operation and powerful function. In order to verify the function of the robot, the author carried on the simulation test, and further improved the robot according to the test results. Key words：All terrain robot; Explorer; platform;Structural modeling II 第一章 緒論 2 第一章 緒論 1.1 全地形機器人的研究背景 事實上，學者們全地形機器人的研究時間并沒有很長。多年前，雖然機器人已經(jīng)走進了我們的視線，但是大家對于全地形機器人的認識不足，研究成果有限。近年來，隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，全地形機器人的發(fā)展引起了社會各界的高度重視。眾所周知，全地形機器人的特點在于其本身的可移動性，根據(jù)這一點，學者們明確了不同的研究方向和角度，并且經(jīng)過大量的分析和實例得到了可靠的科研成果。機器人技術的快速發(fā)展，代表了我國在高新技術行業(yè)的進步。在過去，雖然我國也有不少的學者研究機器人，但是大家更多的是研究機器人本身的功能，而不是根據(jù)我國的發(fā)展需要研發(fā)更多新型的機器人。如今，機器人已經(jīng)逐漸走進了我們的生活，并且應用在越來越多的領域，因此，它的發(fā)展前景十分可觀，但與此同時，機器人的發(fā)展也必然會面臨更多嚴峻的挑戰(zhàn)與未知的風險。在大家的心目中，機器人是人工智能化的體現(xiàn)，如今，機器人常常應用在一些不安全的，不方便人們操作的地區(qū)或者領域，這些地區(qū)的自然條件比較惡劣，例如，沙漠，懸崖峭壁，嚴寒地區(qū)等等?？偠灾?，這些地區(qū)不僅地形復雜，而且存在眾多的不確定性，如果人工操作，那么風險將會更大。因此，以機器人代替人工探索的現(xiàn)象時有發(fā)生。值得一提的是，正是由于這些領域本身的特殊性，使得機器人本身的功能可能無法正常發(fā)揮。彎曲不平的道路，未知的風險都會對機器人造成損耗，即便是機器人能夠如常完成任務，其壽命也會受到一定的負面影響。因此，全地形機器人的出現(xiàn)必然是大勢所趨，所謂全地形機器人，其實是指能夠根據(jù)地形變化而作出調整，從而更好地完成既定任務的機器人。 1.2 世界各國全地形機器人的發(fā)展 如今，全地形機器人在世界各國十分常見，按照它的功能和結構的差異，我們將全地形機器人劃分為以下幾種： 1．美國機器狗 事實上，美國機器狗是一款功能十分強大的全地形機器人，其特點在于對環(huán)境的適應能力較強。不管是凹凸不平的地面，還是蜿蜒的峭壁，美國機器狗都能夠輕松應付。當然，這并非意味著機器狗完美無缺，它的主要劣勢在于工作效率較低，而且結構相對復雜。 2．履帶式移動機器人 這款機器人的特點在于地復雜地形的適應能力較強，這主要歸因于它本身的結構。地形機器人底部的履帶，在一定程度上減輕了它與地面之間的接觸壓力。盡管如此，在長時間的使用下，這款移動機器人的使用壽命也會相對減少。下圖2便是我國常用的履帶式機器人。 3．履帶輪式機器人 履帶式機器人和履帶輪式機器人之間的區(qū)別在于輪子的有無，與履帶式機器人相比，履帶輪式機器人的運行速度更快，效率更高，而且對于前方的障礙物具有極強的識別能力。當然了，從結構上來看，這款機器人更加的復雜，所以往往難以控制。常見的履帶輪式移動機器人如下圖1.3所示。 4．輪腿式機器人 這款機器人應用范圍較廣，在復雜的地形結構面前，表現(xiàn)出較強的適應能力。值得一提的是，輪腿式機器人的運行效率比較高，對于前方的障礙，能夠自動識別并跳過，所以它的結構也相對比較復雜，如圖1.4所示。 5．履帶和輪腿結合的機器人 這款機器人綜合了履帶式機器人和輪腿式機器人的優(yōu)點，所以不僅能夠保持高效率的運行，而且抗壓能力較強，適用于各種惡劣的地形環(huán)境。與此同時，它的結構也比履帶式機器人和輪腿式機器人更加的復雜，如下圖所示。 6．仿生移動機器人 仿生移動機器人如下圖所示，從結構上看，這款機器人的特點就是輕盈，所以它的承重能力并不高，但是，他在跨越障礙方面表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。值得一提的是，這款機器人的運行效率并不高，需要加以完善。 圖1.5履帶式和輪腿組合式機器人 圖1.6仿生移動機器人 1.3全地形機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和不足之處 綜上所述，全地形機器人雖然已經(jīng)具備了一定的優(yōu)點，但是其不足之處仍然不可忽視，主要有以下幾點：第一，運行效率較低；第二，抗壓能力較差，這主要表現(xiàn)在對惡劣復雜地形的掌控能力上；第三，對所處地形環(huán)境變化不敏感造成無法測量，像在黑暗的環(huán)境中操作，準確性和效率都有所降低。在上圖中，我們展示了全地形機器人的幾種類型，并且對不同機器人的優(yōu)劣勢進行了對比?？偨Y可知，在反恐工作中，選擇履帶和輪腿相結合的全地形機器人更加合適。 1.4本文的研究內容 本文并不是要研究所有的全地形機器人，而且選擇一種具備基本功能，而且對所處環(huán)境識別能力較強，結構上帶有傳感器的機器人作為研究對象。在此基礎上，筆者提出了全地形機器人的設計標準：第一，機器人的規(guī)格：；第二，機器人能夠爬坡的最大角度：；第三，機器人可上臺階的高度：。 3 第二章 全地形機器人結構設計 第二章 全地形移動機器人結構設計 2.1“探索者”概述 從本文的研究思路可知，在全地形機器人的設計中，探索者是其使用的平臺。因此，筆者在這里對探索者進行概述。 “探索者”全稱“探索者創(chuàng)新平臺”，是機器時代推出的比較專業(yè)的機器人設備原型設計工具?？捎糜趧?chuàng)新教學、工程認知、工程實訓、課程設計、畢業(yè)設計、工程類競賽、新產(chǎn)品原理驗證等。 從本質上來說，探索者其實就是一種工具，它的作用非常多，其中包括教學，設計，訓練，競賽等等。 無可否認，探索者綜合了國內外先進的設計思想，因此，它代表著世界領先的水平。設計者的功能眾多，并不僅僅局限于機械的設計，而且能夠對機器人的功能進行設計。因此，我們大可不必將機器人的功能局限在某幾種，而是可以充分地發(fā)揮自己的想象力，將更多的功能加入到機器人中。 值得一提的是，在探索者的結構中，除了芯片和傳感器以外，還有主控板，電子模塊等等。這也是為了滿足不同用戶的需求，使其能夠在各種模式下高效運行?！疤剿髡摺逼脚_是由機器時代推出的專業(yè)型機器人設備原型設計工具，包含機構件、舵機、傳感器以及控制模塊，機構零件全部按照國際零件標準設計，結構精密，各個結構零件之間能夠通過螺釘任意角度連接，可組裝四連桿、曲柄滑塊、齒輪傳動等各種典型機械傳動機構和欠驅動機構。傳感器、主控板等控制單元能夠讓使用者在實現(xiàn)機構運動的設計過程中，更全面地了解單片機 PLC，計算機語言編程等學科知識。該平臺開發(fā)環(huán)境軟件采用國際通用的開源機器人軟件，提供 C 語言結構的代碼、圖形化雙界面，提供豐富的例程，可執(zhí)行脫離電腦的、快速的示教編程。 2.2機器人底盤設計 眾所周知，底盤是機器人中的重要組成部分，是一個機器人的根基。因此，我們必須高度重視全地形機器人的底盤設計。需要明確的是，機器人中其它部件的正常運行，都離不開底盤，是底盤賦予了全地形機器人移動的功能。從上述研究可知，目前世界上的全地形機器人可以分為幾種，以輪式機器人，履帶式機器人，輪腿式機器人為主。履帶式全地形機器人的特點如下： 1)與地面的接觸壓力不大，所以對于質地較為松軟的泥地更加適用。此外，這款機器人對于障礙的處理能力較強； 2)在山路或者陡坡中，履帶式機器人表現(xiàn)出強大的適應能力，而且成本低，效率高； 3)從結構上看，兩側的履帶都有不少的齒，所以表現(xiàn)出更加優(yōu)越的抓地能力，打滑的情況也不容易發(fā)生； 4) 和其它類型的機器人相比，履帶式機器人的結構更加的復雜，并且體積較大，重量使得其慣性較大，所以遇到障礙物時，難以迅速地停下來，所以零件損壞的情況也時有發(fā)生。 在本文的設計中，筆者設計的是一款雙履帶的全地形機器人，它的結構圖如下圖所示： 圖2.1雙節(jié)節(jié)履帶結構 全地形機器人的爬梯原理 對于機器人來說，爬梯是一項基本的工作。雖然地形復雜多變，但是爬梯幾乎是無可避免。因此，在本文的研究中，筆者專門對全地形機器人的爬梯原理進行闡述。 爬梯并不能一蹴而就，而是要循序漸進。對于全地形機器人來說，爬梯的步驟可以分為兩步：第一步，機器人脫離地面，爬上第一個樓梯；第二步，機器人從一個樓梯爬上另一個樓梯。 對于全地形機器人來說，只要成功地邁出了第一步，后面的過程也就會更加的順利。 首先：當全地形機器人的履帶真正地接觸到了第一級樓梯，其發(fā)動機開始驅動輪子轉動，最后支撐機器人脫離地面，爬上樓梯； 圖2.2爬梯過程 其次：當機器人成功地邁出了第一步，就能夠從第一級樓梯爬上第二級樓梯，需要引起重視的是，為了確保整個過程順利進行，全地形機器人必須及時調整重心，避免發(fā)生傾側?？傮w來說，不管是哪一個不走，都利用了結構力學原理和幾何學原理。 下圖是對全地形機器人的爬梯分析圖，從圖中可知，H是第一級臺階與地面之間的高度，L1代表的是履帶輪在地面和爬上第一級樓梯時，兩個輪子之間的距離。 圖2.3爬梯分析 從上圖中所知，當兩個輪子的中心距離為120毫米時，才是最合適的，因此，在本文的設計中，我們將樓梯與地面的距離確定為100毫米。 從本質上來說，爬樓梯是全地形機器人的運動過程，其模型如下圖所示。 從下圖可知，只有當全地形機器人真正地完全離開了地面，才稱得上是完成了爬樓梯的動作。 圖2. 4 爬梯機理分析圖 從全地形的爬梯機理分析圖可知，它的底盤重量是G1，而履帶的重量則是G2，對于機器人來說，它與地面接觸所產(chǎn)生的力用N1表示。當機器人爬梯時，樓梯對機器人有一定的支撐作用，兩者之間的作用力用N2表示。當機器人還沒開始爬梯時，它與地面之間產(chǎn)生的摩擦力是F1，當機器人開始爬梯時，它與樓梯之間的摩擦力是F2。 達朗貝爾原理 根據(jù)達朗貝爾原理，物理受到的所有力與其反作用力剛好抵消。 (2.1) 在上述公式中，機器人的重量用M來表示，而在運動過程中所產(chǎn)生的加速度則是a。機器人受到的外力是F，而反作用力則用N來表示，因此，可得下式： (2.2) (2.3) 樓梯與地面之間的高度差是H，對于全地形機器人來說，影響其爬梯是否成功的因素，包括其本身的性質與樓梯的高度等等。從上述的結構圖可知，機器人的重心位置已經(jīng)在一定程度上決定了它能否成功爬梯。因此，在設計過程中，我們要充分考慮其重心的位置和底板的長度等多個參數(shù)。通常而言，樓梯的光滑性越差，機器人就會表現(xiàn)出更強的爬梯能力，因此此時的機器人更加容易抓地。 如果我們無法改變全地形機器人本身的重量，那么我們可以通過其他方式影響機器人的爬梯性能。主要方法為：改變重心的位置或者在合理的范圍內增加輪子的半徑。各個參數(shù)之間的關系可用下式表達： (2.4) 此時的=45° 從上述公式中可知，機器人的力矩在一定程度上受到履帶長度的影響。因此，我們應該尋找一個最佳的長度，從而使全地形機器人能夠順利完成爬梯。 下圖展示了全地形機器人的爬梯條件，從下圖中可知，O是動輪的重心，其位置的改變，隨時都會影響機器人的爬梯，在這里，我們用表示其重心的坐標。 圖2.5爬梯幾何條件圖 (2.5) 從上圖中可知，底盤長度直接影響了機器人是否能夠從第一級樓梯爬上第二級樓梯。 下圖是全地形機器人的爬梯幾何條件圖，從圖中可知，樓梯的相關參數(shù)已經(jīng)確定，但是機器人的參數(shù)可以進行合理的設計，通過調整長度L，達到順利爬梯的目的。 圖2.6爬梯幾何條件圖 . (2.6) 綜上所述，機器人的設計，只有符合上述幾條公式，才能夠順利完成爬梯。 在機器人工作的時候，整個機器人系統(tǒng)通過傳感器的一系列分析完成上述的爬樓梯，還可以完成爬樓梯轉彎之類的工作。 如今，全地形機器人廣泛應用于各個領域，因此，為了確保其功能的順利使用，我們必須對其參數(shù)進行合理的設計。本文所設計的全地形機器人，屬于雙履帶結構，樓梯的高度固然會對機器人的爬梯造成一定的影響，但是，機器人本身的參數(shù)才是影響其能夠順利爬梯的關鍵。 這款機器人的特點在于對地形的適應能力較強，由于其結構屬于雙履帶結構，所以兩個驅動輪在運動中發(fā)揮著至關重要的作用，控制著機器人的走向，如圖 2.7所示。 圖2.7整體結構 雖然履帶和驅動輪是兩個完全不同的部件，但是彼此之間關系密切。為了確保機器人的功能得以實現(xiàn)，在安裝過程中，我們必須考慮各個元件的位置，從而更好地控制機器人的運動方向，保證其足夠的動力。以下是全地形移動機器人的斜履帶結構圖。 圖2.8斜履帶結構 分析機器人中懸臂梁的受力情況 圖2.9受力分析圖 懸臂梁的主要作用是控制斜履帶的運行，其受力分析圖如上圖所示。 其中 以下是懸臂梁的彎矩圖。 圖2.10彎矩圖 從上圖中可知： （2.7） 在這里，我們可以將兩邊斜履帶對應的懸臂梁看成是一個整體： （2.8） 根據(jù)上述公式，得出懸臂梁的強度計算公式： （2.9） 當最大應力時，。 經(jīng)過反復的檢驗，我們得出結論：該機器人的懸臂梁強度達到了本次設計的要求。 值得一提的是，在驗算過程中，我們發(fā)現(xiàn)，全地形移動機器人的功率達不到我們的預期，因此，為了確保機器人能夠完成爬梯，能處理更多場景下會遇到的情況，能夠適應更多的地形。 2.3設計機器人的履帶 從結構上看，履帶位于全地形機器人的底部，在其行走中發(fā)揮著至關重要的作用。在本文的設計中，筆者采用的是雙履帶結構的全地形機器人，具體結構如下圖所示。在履帶的兩側，我們可以看到暗扣，這一設計是為了增加機器人本身的抗拉能力，確保機器人本身的穩(wěn)定性，盡可能地減少誤差。在實際工作過程中，履帶必須確保正常運行，位置上不能發(fā)生偏差。這也是影響履帶使用壽命的關鍵。值得一提的是，履帶的伸長能力并不高，因此，即便變形量無可避免，也不會對其造成明顯的負面影響。我們唯一要做的，就是確保履帶不會發(fā)生斷裂，能夠正常轉動，以下是履帶的結構和裝配圖。 圖2.11（a）履帶 圖2.12（b）履帶裝配圖 根據(jù)測量結果，履帶兩個輪子之間的圓心距離是130毫米，但是斜履帶這一數(shù)值稍微少一些，只有120毫米。因此，根據(jù)計算，我們知道履帶需要30節(jié)，但是斜履帶只需要24節(jié)即可。 圖2.13底盤結構圖 26 第三章 機器人的成型及其控制 第三章 全地形移動機器人的控制系統(tǒng)設計 在上述研究中，我們得知，在全地形機器人中，履帶和底盤發(fā)揮著至關重要的作用。因此，在這一章節(jié)中，筆者將會展開對機器人整體結構以及操控方式的描述。 以下是該系統(tǒng)的基本控制框架圖，從圖中可知，直流電機將信號傳輸?shù)絺鞲衅髦?，傳感器?jīng)過處理后，將其傳輸至單片機，與此同時，黑色導線也會將部分信息傳輸至單片機。多個部件的共同配合，使得信息能夠準確無誤地從發(fā)送端傳送到接收端。 單片機 黑色導線 直流電機 光電循跡傳感器 圖3.1 系統(tǒng)控制框圖 3.1 控制系統(tǒng)硬件搭建 在全地形機器人的設計中，我們立足于探索者平臺，并且充分利用該平臺中的部件，例如手柄，主板，舵機等等。 3.1.1舵機的選用 機器人圓周舵機，優(yōu)點：角度可以保持在驅動當中，穩(wěn)定性好。特點是結構緊湊，易于安裝，控制簡單，大扭力，成本低。 舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給舵機，經(jīng)由電路板上的IC判斷轉動方向，再驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。 為了適合不同的工作環(huán)境，有防水及防塵設計的舵機；并且因應不同的負載需求，舵機的齒輪有塑膠及金屬之區(qū)分，金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優(yōu)點。較高級的舵機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區(qū)別，當然是二顆的比較好。目前新推出的?FET 舵機，主要是采用 FET(Field Effect Transistor)場效電晶體。FET?具有內阻低的優(yōu)點，因此電流損耗比一般電晶體少。 舵機是一個微型的伺服控制系統(tǒng)工作原理是控制電路接收信號源的控制脈沖，并驅動電機轉動；齒輪組將電機的速度成大倍數(shù)縮小，并將電機的輸出扭矩放大響應倍數(shù)，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉動，測量舵機軸轉動角度；電路板檢測并根據(jù)電位器判斷舵機轉動角度，然后控制舵機轉動到目標角度或保持在目標角度。 3.1.2 ARM主控板 在本系統(tǒng)中，為了確保一切能夠高效穩(wěn)定地運行，筆者在設計中使用了ARM7。根據(jù)需要，將頻道調至A。但是對于手動控制的頻道，仍然是調制B，因此，在這個系統(tǒng)中，編程手柄的數(shù)量是兩個。 1. 輸入端口1，連接傳感器 2. 輸入端口2，連接傳感器 3. 輸入端口3，連接傳感器 4. 輸入端口4，連接傳感器 5.紅外線端口，顧名思義，其主要作用是用于發(fā)射和接收紅外線。 6.選擇按鍵，通過這一按鍵，可以操控主板。 7.當系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，程序燒錄口的按鈕位于位置1上。 8.下載端口，用于數(shù)據(jù)和程序的下載。 9.舵機端口，主要作用是連接舵機。 10. 數(shù)據(jù)輸出端：主要作用是使數(shù)據(jù)傳輸至顯示屏上。 11. 電源：控制系統(tǒng)的供電 12. 復位：等同于撤銷之前的指令，讓系統(tǒng)恢復原始的狀態(tài) 13. 開關 14. 指示燈：系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，指示燈為綠色，系統(tǒng)發(fā)生異常時，指示燈為紅色。 系統(tǒng)主板由多個按鈕組成，在本文的設計中，舵機的數(shù)量是八個。為了確保系統(tǒng)的正常運行，必須確保各個按鈕能夠正常使用，并且連接到相應的端口處。 圖3.1.2 主板 3.1.3系統(tǒng)手柄 以下是系統(tǒng)手柄的結構示意圖。 圖3.1.3手柄 1. 紅外端口：主要用于發(fā)射紅外線； 2. 與舵機1.2相連的數(shù)據(jù)輸出端口，其主要作用是操控搖桿1； 3. 與舵機3.4相連的數(shù)據(jù)輸出端口，其主要作用是操控搖桿2； 4. 與舵機5.6相連的數(shù)據(jù)輸出端口，其主要作用是操控搖桿3； 5. 與舵機7.8相連的數(shù)據(jù)輸出端口，其主要作用是操控搖桿4； 6. 加載按鈕：輔助系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)清理工作； 7. 通道選擇按鈕，通過這一按鈕，可以操控手柄，根據(jù)用戶的需求選擇頻率 8. 保存按鈕，讓系統(tǒng)記住當前的操作 9. 上方的按鈕用于記錄數(shù)據(jù)1，下方的按鈕用于展示數(shù)據(jù)1，但前提是系統(tǒng)本身必須儲存了一定的數(shù)據(jù) 10.上方的按鈕用于記錄數(shù)據(jù)2，下方的按鈕用于展示數(shù)據(jù)2，但前提是系統(tǒng)本身必須儲存了一定的數(shù)據(jù) 11. 上方的按鈕用于記錄數(shù)據(jù)3，下方的按鈕用于展示數(shù)據(jù)3，但前提是系統(tǒng)本身必須儲存了一定的數(shù)據(jù) 12. 上方的按鈕用于記錄數(shù)據(jù)4，下方的按鈕用于展示數(shù)據(jù)4，但前提是系統(tǒng)本身必須儲存了一定的數(shù)據(jù) 13. 下載端口：用于數(shù)據(jù)的下載和更新 14. 電源開關 15. 微調按鈕：當系統(tǒng)發(fā)生差錯時，可通過該按鈕及時處理系統(tǒng)的異常狀況，恢復系統(tǒng)的穩(wěn)定運行； 16. 指示燈：當指示燈顯示為紅色時，則表明系統(tǒng)正處于正常運行的狀態(tài)，當指示燈顯示為藍色時，則表明系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)出指令。 使用說明 以下是系統(tǒng)手柄和探索者的結構圖。 圖3.1.4 手柄 手柄的校準作用 一旦舵機的使用時間過長或者由于一些特殊情況，其位置也會潛移默化地發(fā)生變化，那么我們怎么知道舵機的位置改變了呢？如果我們松開搖桿，系統(tǒng)仍然正常運作，那么這就表明舵機的位置繼續(xù)調整。 事實上，舵機的位置調整在系統(tǒng)運行過程中十分常見。值得肯定的是，如果舵機的位置沒有發(fā)生改變，那么微調就顯得沒有意義。但是，只要我們發(fā)現(xiàn)舵機的方向或者角度不合適，就需要馬上對其進行調整，值得一提的是一般需要微調的是圓周舵機，而標準舵機不需要微調。但是可以通過微調來調整標準舵機的角度，掌握這些小技巧可以更熟練的使用舵機和搭建機器人。 如下圖所示： 例：微調1號端口舵機。按下adjust按鈕，同時推動搖桿。舵機會越轉越慢，舵機停轉時松手。如果越轉越快，就把搖桿推到另一個方向。 圖3.1.5手柄校準 完成了系統(tǒng)的設計以后，我們需要對其功能進行測試，發(fā)現(xiàn)不足之處，并且及時進行調整。 3.2傳感器與編程 3.2.1傳感器的選擇與安裝 本次小車采用黑標傳感器共用到四個黑標傳感器裝在小車底部，中間的兩個傳感器盡量靠的近一點，可以使小車走的更加直，另外兩個黑標傳感器裝在兩邊履帶的外側，保證在走的太偏的時候能夠觸發(fā)它使小車能夠產(chǎn)生較大的差速，從而能調回來。具體位置如下 圖所示： 圖3.2.1 黑標傳感器 3.2.2編程 對于智能小車的程序編寫，可以用匯編語言進行編程，但缺點是靈活度不夠，調試也非常的繁瑣。我采用效率最高的switch語句進行編程，這樣可以大大加強智能小車的行走效果。系統(tǒng)控制流程圖如圖3.6所示。 開始 系統(tǒng)初始化 機器人開始爬坡 左側黑標傳感器是否返回信號 左側抬起，機器人左側微微翹起 右側黑標傳感器是否返回信號 右側抬起，機器人右側微微翹起 否 否 是 是 圖3.2.2 系統(tǒng)控制流程圖 主要程序如下： while(1) { s=0;i=0; for(i=0;i<4;i++) { s=s|(Input(i+1,1)<

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