模块化机器人的组装与控制
目录
一、模块化机器人的概述和研究课题意义 6
（一）机器人的概述 6
（二）机器人的组成 6
二：模块化机器人的舵机 7
（一）舵机定义： 7
（二）舵机操作软件界面 7
三、关于机器人的组装 8
（一）模块化机器人的组装流程及特点 8
（二）模块化机器人传感器的使用 9
（三）模块化机器人传感器的安装 10
四、MultiFLEX?2-pxa270型控制器的使用 11
（一）MultiFLEXtm2-PXA270控制器的特点 11
（二）MultiFLEXTM2–pxa270控制器的使用 13
1.I/O口读取实验 13
2.绘制控制流程图（程序的编写） 13
3.下载运行（调试运行） 14
五、Northstar软件程序调试 14
六：注意事项： 20
总结 21
谢辞 22
参考文献 23
一、模块化机器人的概述和研究课题意义
（一）机器人的概述
“机器人”的概念是在1920年由捷克的作家在剧本中塑造的一个具有人的外表、特征和功能，并且愿意为人服务的机器。随着当今时代信息技术的高速发展，我们也即将迎来机器人时代。目前，机器人所涵盖的内容越来越多，机器人的定义也在不断的充实和创新中。通过自动化和高强度的信息化来控制机器，使他达到和人或生物相似的智能能力，因此机器人一种具有高度灵活性的自动化机器。
（二）机器人的组成
一个完整的机器人组成应该由执行机构、驱动装置、控制系统、智能装置等部分组成。图1-1为机器人组成示意图。
图1-1机器人组成示意图
1、执行机构：是去完成动作的实体，具有和人相似的动作功能进行相关操作的机械装置。
2、驱动机构：主要由驱动器、电机、转轴检测等元件组成，用来操作机器的各个部件、或提供动力的装置。
3、控制机构：指挥完成机器的各项动作的，检测各种参数，并且进行反馈控制。
示意图。
图1-1机器人组成示意图
1、执行机构：是去完成动作的实体，具有和人相似的动作功能进行相关操作的机械装置。
2、驱动机构：主要由驱动器、电机、转轴检测等元件组成，用来操作机器的各个部件、或提供动力的装置。
3、控制机构：指挥完成机器的各项动作的，检测各种参数，并且进行反馈控制。
4、智能装置：机器人的智能装置一部分主要由传感器等组成来实现其感知功能，另一部分是进行自主判断，识别系统等操作程序。图1-2机器人系统框图。
图1-2机器人系统框图
二：模块化机器人的舵机
图2-1 机器人舵机工作原理图
图2-1所示是模块化机器人舵机的使用原理图。proMOTION CDS 系列的机器人舵机是属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口一体的集成伺服单元，主要用于微小型机器人的关节、轮子等驱动部位，也可用于其他简单位置的控制。
（一）舵机定义：
舵机是机器人的动力来源，不同型号的机器人对舵机有着不同的要求，舵机主要由外壳，内部电路板，和马达组合而成，通过电路板的上的信号判断由核心马达为转提供动力来源。 由于舵机拥有很多的优秀的特性，所以在模块化机器人中被广泛应用，主要用于机器人的关节。
我们使用的机器人舵机总共有三条线，其中红色的是电源线，黑色的是地线，这两根线为舵机提供基本的动力来源，保证舵机的能源消耗，另一根线是控制、信号传输线。
（二）舵机操作软件界面
1.打开“RobotServoTerminal2.1.10.402_Setup”舵机的调试软件。调试系统如图2-2所示。
2.将USB转串口线链接到电脑的USB接口上，此时电脑会提示相关硬件设备的安装，安装程序名为“UP-AVRISP驱动”。
3.如图2-3，右击桌面上计算机图标，进入设备管理器，然后找到“端口（即COM和LPT端口）”，点击端口后记下图2-4中com的端口数（com1、com2），将com的端口数填到图2-2软件com端口中，先点击“Open”按钮打开，然后点击Search进入查询单个舵机的信号。并且可以在ID中更改相应的ID地址。
图2-2 机器人舵机调试系统 图2-3 设备管理器
图2-4 COM端口 图2-5 调试器
我们可点击右边的调试菜单对舵机进行调试实验。注意调试器上有三个指示灯，通过左下角的按钮开关可以进行切换，此时应该切到SERVO的模式。随后点击“Stop”进入调试界面，图2-5是调试器。
三、关于机器人的组装
（一）模块化机器人的组装流程及特点
机器人的组装可以根据不同的要求、不同的环境进行相应的设计，本款机器人是根据机器人武术擂台项目的相关规则进行搭建，如图3-1所示，模块化机器人小车实物图是搭建出来的机器人模型，搭建出的这两台用于擂台的机器人小车，该机器人小车的组装要求如下：该机器人小车在组装过程中主要考虑小车的整体重量不能超过4kg，并且使其具有较强的赖冲击力，和较强的抓地力。通过结合自己的设想和和场地等实际情况搭建出的相应机器人小车，并且结构要坚固。为了提高对抗性我们在机器人小车上都加上了铲子，提高自身的对抗性能。其次我们就是要考虑保证机器人小车的重心贴地，这是提高抓地力的最好办法。
图3-1 模块化机器人小车实物图
机器人的安装是从下到上的。首先从底盘开始，底盘上面也有直流电机、电机控制器、还有左右的两个光电传感器；然后是底盘的上面，首先是写着的四个光电传感器，主要是检测机器人在不在擂台上用的；还有前面两个、后面两个、左前右前各一个光电传感器，作用都是检测敌人的位置；接下来是前面的铲子和与其连接的两个舵机，舵机是为了收放铲子的，铲子的作用是把敌人推下擂台的。剩下的就是框架和保护措施了，还有控制器的安装位置，机器人的重心尽量下移，可以增加它的稳定性。
机器人的动作，首先是开机启动，我们的机器人通过手动给传感器信号启动，接着会有一个动作延时让机器人登上擂台。登上擂台之后首先要保证机器人不会掉下擂台，这就用到了我们之前装的四个斜着的光电传感器了，一旦这四个传感器检测不到在擂台上的信号机器人就会停止前进的动作，然后根据情况转弯，以保证我们机器人的安全。在保证安全的前提下，根据光电传感器检测到的信号，再对敌人的情况进
一、模块化机器人的概述和研究课题意义 6
（一）机器人的概述 6
（二）机器人的组成 6
二：模块化机器人的舵机 7
（一）舵机定义： 7
（二）舵机操作软件界面 7
三、关于机器人的组装 8
（一）模块化机器人的组装流程及特点 8
（二）模块化机器人传感器的使用 9
（三）模块化机器人传感器的安装 10
四、MultiFLEX?2-pxa270型控制器的使用 11
（一）MultiFLEXtm2-PXA270控制器的特点 11
（二）MultiFLEXTM2–pxa270控制器的使用 13
1.I/O口读取实验 13
2.绘制控制流程图（程序的编写） 13
3.下载运行（调试运行） 14
五、Northstar软件程序调试 14
六：注意事项： 20
总结 21
谢辞 22
参考文献 23
一、模块化机器人的概述和研究课题意义
（一）机器人的概述
“机器人”的概念是在1920年由捷克的作家在剧本中塑造的一个具有人的外表、特征和功能，并且愿意为人服务的机器。随着当今时代信息技术的高速发展，我们也即将迎来机器人时代。目前，机器人所涵盖的内容越来越多，机器人的定义也在不断的充实和创新中。通过自动化和高强度的信息化来控制机器，使他达到和人或生物相似的智能能力，因此机器人一种具有高度灵活性的自动化机器。
（二）机器人的组成
一个完整的机器人组成应该由执行机构、驱动装置、控制系统、智能装置等部分组成。图1-1为机器人组成示意图。
图1-1机器人组成示意图
1、执行机构：是去完成动作的实体，具有和人相似的动作功能进行相关操作的机械装置。
2、驱动机构：主要由驱动器、电机、转轴检测等元件组成，用来操作机器的各个部件、或提供动力的装置。
3、控制机构：指挥完成机器的各项动作的，检测各种参数，并且进行反馈控制。
示意图。
图1-1机器人组成示意图
1、执行机构：是去完成动作的实体，具有和人相似的动作功能进行相关操作的机械装置。
2、驱动机构：主要由驱动器、电机、转轴检测等元件组成，用来操作机器的各个部件、或提供动力的装置。
3、控制机构：指挥完成机器的各项动作的，检测各种参数，并且进行反馈控制。
4、智能装置：机器人的智能装置一部分主要由传感器等组成来实现其感知功能，另一部分是进行自主判断，识别系统等操作程序。图1-2机器人系统框图。
图1-2机器人系统框图
二：模块化机器人的舵机
图2-1 机器人舵机工作原理图
图2-1所示是模块化机器人舵机的使用原理图。proMOTION CDS 系列的机器人舵机是属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口一体的集成伺服单元，主要用于微小型机器人的关节、轮子等驱动部位，也可用于其他简单位置的控制。
（一）舵机定义：
舵机是机器人的动力来源，不同型号的机器人对舵机有着不同的要求，舵机主要由外壳，内部电路板，和马达组合而成，通过电路板的上的信号判断由核心马达为转提供动力来源。 由于舵机拥有很多的优秀的特性，所以在模块化机器人中被广泛应用，主要用于机器人的关节。
我们使用的机器人舵机总共有三条线，其中红色的是电源线，黑色的是地线，这两根线为舵机提供基本的动力来源，保证舵机的能源消耗，另一根线是控制、信号传输线。
（二）舵机操作软件界面
1.打开“RobotServoTerminal2.1.10.402_Setup”舵机的调试软件。调试系统如图2-2所示。
2.将USB转串口线链接到电脑的USB接口上，此时电脑会提示相关硬件设备的安装，安装程序名为“UP-AVRISP驱动”。
3.如图2-3，右击桌面上计算机图标，进入设备管理器，然后找到“端口（即COM和LPT端口）”，点击端口后记下图2-4中com的端口数（com1、com2），将com的端口数填到图2-2软件com端口中，先点击“Open”按钮打开，然后点击Search进入查询单个舵机的信号。并且可以在ID中更改相应的ID地址。
图2-2 机器人舵机调试系统 图2-3 设备管理器
图2-4 COM端口 图2-5 调试器
我们可点击右边的调试菜单对舵机进行调试实验。注意调试器上有三个指示灯，通过左下角的按钮开关可以进行切换，此时应该切到SERVO的模式。随后点击“Stop”进入调试界面，图2-5是调试器。
三、关于机器人的组装
（一）模块化机器人的组装流程及特点
机器人的组装可以根据不同的要求、不同的环境进行相应的设计，本款机器人是根据机器人武术擂台项目的相关规则进行搭建，如图3-1所示，模块化机器人小车实物图是搭建出来的机器人模型，搭建出的这两台用于擂台的机器人小车，该机器人小车的组装要求如下：该机器人小车在组装过程中主要考虑小车的整体重量不能超过4kg，并且使其具有较强的赖冲击力，和较强的抓地力。通过结合自己的设想和和场地等实际情况搭建出的相应机器人小车，并且结构要坚固。为了提高对抗性我们在机器人小车上都加上了铲子，提高自身的对抗性能。其次我们就是要考虑保证机器人小车的重心贴地，这是提高抓地力的最好办法。
图3-1 模块化机器人小车实物图
机器人的安装是从下到上的。首先从底盘开始，底盘上面也有直流电机、电机控制器、还有左右的两个光电传感器；然后是底盘的上面，首先是写着的四个光电传感器，主要是检测机器人在不在擂台上用的；还有前面两个、后面两个、左前右前各一个光电传感器，作用都是检测敌人的位置；接下来是前面的铲子和与其连接的两个舵机，舵机是为了收放铲子的，铲子的作用是把敌人推下擂台的。剩下的就是框架和保护措施了，还有控制器的安装位置，机器人的重心尽量下移，可以增加它的稳定性。
机器人的动作，首先是开机启动，我们的机器人通过手动给传感器信号启动，接着会有一个动作延时让机器人登上擂台。登上擂台之后首先要保证机器人不会掉下擂台，这就用到了我们之前装的四个斜着的光电传感器了，一旦这四个传感器检测不到在擂台上的信号机器人就会停止前进的动作，然后根据情况转弯，以保证我们机器人的安全。在保证安全的前提下，根据光电传感器检测到的信号，再对敌人的情况进
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