自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,自動(dòng),堆垛,載運(yùn),機(jī)器人,設(shè)計(jì),SW,三維,10,CAD 2012 年全國(guó)職業(yè)院校技能大年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職組機(jī)器人賽項(xiàng)賽中職組機(jī)器人賽項(xiàng) ZKRT300 自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人說(shuō)明手冊(cè)自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人說(shuō)明手冊(cè) 北京中科遠(yuǎn)洋科技有限公司北京中科遠(yuǎn)洋科技有限公司 2 目目 錄錄 一.主要功能 3 二.性能參數(shù)4 三.操作說(shuō)明5 四.使用維護(hù)6 五.裝配調(diào)試說(shuō)明6 3 一、主要功能：ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人是面向職業(yè)教育類(lèi)、工程教育類(lèi)學(xué)生教學(xué)與實(shí)訓(xùn)而開(kāi)發(fā)的教學(xué)機(jī)器人。它體現(xiàn)了基于工程設(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)的完美結(jié)合，基于工程設(shè)計(jì)理念而開(kāi)發(fā)，結(jié)構(gòu)精巧，符合工程化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，典型機(jī)構(gòu)運(yùn)用別具匠心，采用工業(yè)傳感器，工程化布線(xiàn)、接線(xiàn)，融合多項(xiàng)核心專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)而成。本產(chǎn)品非常適合于中等職業(yè)教育和高等職業(yè)教育類(lèi)學(xué)生機(jī)器人課程的教學(xué)以及機(jī)器人競(jìng)賽使用。ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人由機(jī)器人行走底盤(pán)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、手爪機(jī)構(gòu)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。主要可實(shí)現(xiàn)如下功能：1、循線(xiàn)計(jì)數(shù)行走、路徑規(guī)劃；2、自動(dòng)取物、自動(dòng)堆垛；3、多種貨物取放任務(wù)方案可自由設(shè)計(jì)；4、可自行更換手爪結(jié)構(gòu)以滿(mǎn)足不同尺寸、形狀貨物的抓取任務(wù)。結(jié)構(gòu)說(shuō)明見(jiàn)圖1-1：圖1-1 ZKRT-300型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 4 二性能參數(shù)說(shuō)明二性能參數(shù)說(shuō)明 1、設(shè)備組成設(shè)備組成 ZKRT-300 型自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人由機(jī)械本體、微電腦控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)組成。2、設(shè)備主要參數(shù)及規(guī)格設(shè)備主要參數(shù)及規(guī)格 最大外形尺寸：（長(zhǎng) X 寬 X 高）650mmX360mmX650mm 底盤(pán)尺寸：（長(zhǎng) X 寬 X 高）365mmX280mmX140mm 手爪行程：30mm 升降行程：230mm 平移行程：430mm 回轉(zhuǎn)角度：90 度/次 回轉(zhuǎn)精度：3 手爪抓取方式：上下移動(dòng)、平行夾緊 最大抓取物尺寸：80mm 額定抓取重量：0.5Kg 最大載重：6Kg 直線(xiàn)運(yùn)行速度：Max 0.5 m/S 縱向白條定位精度：3mm 自動(dòng)導(dǎo)引傳感器：專(zhuān)用 8 路光學(xué)循跡傳感器 電池組工作電壓：U=24VDC 電池續(xù)航時(shí)間：1 小時(shí) 充電方式：外置充電器 最大噪音：65db 5 三操作說(shuō)明三操作說(shuō)明 1、操作面板、操作面板 圖圖 3-1 操作面板操作面板 2、操作說(shuō)明、操作說(shuō)明（1）開(kāi)電源時(shí)先打開(kāi) 12V 電源開(kāi)關(guān)，再打開(kāi) 24V 電源開(kāi)關(guān)；關(guān)電源時(shí)按以上順序反向操作。（2）當(dāng)電源/低電指示燈由綠色轉(zhuǎn)為紅色時(shí)為低電報(bào)警，此時(shí)需連接外置充電器充電或更換電池組。（3）控制系統(tǒng)支持在線(xiàn)下載程序，將連接電腦的串口線(xiàn)連接至面板上的下載口按下載軟件操作指示下載程序。6 四、使用維護(hù)說(shuō)明：四、使用維護(hù)說(shuō)明：1、人推動(dòng)小車(chē)時(shí)必須關(guān)閉所有電源開(kāi)關(guān)，推動(dòng)速度不宜過(guò)快，以免電機(jī)反電勢(shì)過(guò)大損壞驅(qū)動(dòng)器。2.光學(xué)循跡傳感器在機(jī)器人前部下方，搬運(yùn)過(guò)程中注意不得重壓循跡傳感器。3.機(jī)器人長(zhǎng)期不用時(shí)，請(qǐng)務(wù)必將電池組充滿(mǎn)電，并關(guān)閉所有電源開(kāi)關(guān)。五、裝配調(diào)試說(shuō)明五、裝配調(diào)試說(shuō)明（一）、機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配（一）、機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配 1、主要裝配任務(wù)、主要裝配任務(wù) A、行走輪組件裝配 B、槽輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配 C、絲杠升降機(jī)構(gòu)裝配 D、同步帶平移機(jī)構(gòu)裝配 E、雙曲線(xiàn)槽輪手爪機(jī)構(gòu)裝配 F、總裝 2、使用工具、使用工具 A、內(nèi)六角扳手 1 套 B、孔用卡簧鉗 1 把、軸用卡簧鉗 1 把 C、6活絡(luò)扳手 1 把 D、尖嘴鉗 2 把 E、十字螺絲刀 2 把 F、一字螺絲刀 1 把 G、小錘子 1 把 H、平口鉗（80mm）1 臺(tái) I、25、34 銅棒各一根 J、潤(rùn)滑油槍 1 把 7 3、裝配示意圖、裝配示意圖（1）車(chē)輪部件裝配示意圖 圖 5-1 車(chē)輪部件裝配示意圖（2）底盤(pán)部件裝配示意圖 8 圖 5-2 底盤(pán)部件裝配示意圖 9（3）回轉(zhuǎn)部件裝配示意圖 圖 5-3 回轉(zhuǎn)部件裝配示意圖 10（4）升降部件裝配示意圖 圖 5-4 升降部件裝配示意圖 11（5）平移部件裝配示意圖 圖 5-5 平移部件裝配示意圖 12（6）手爪部件裝配示意圖 圖 5-6 手爪部件裝配示意圖 13（7）整機(jī)裝配完成示意圖 圖 5-7 整機(jī)裝配完成示意圖 14（二）、電氣接線(xiàn)（二）、電氣接線(xiàn) 1、主要接線(xiàn)任務(wù)、主要接線(xiàn)任務(wù) A、電機(jī)線(xiàn)走線(xiàn) B、傳感器安裝、走線(xiàn) C、電路板走線(xiàn) D、壓線(xiàn)端子、穿線(xiàn)號(hào) E、接線(xiàn) F、電纜拖鏈安裝 2、使用工具、使用工具 A、內(nèi)六角扳手 1 套 B、十字螺絲刀 2 把 C、一字螺絲刀 1 把 D、尖嘴鉗 1 把 E、剝線(xiàn)鉗 1 把 F、壓線(xiàn)鉗 1 把 G、萬(wàn)用表 1 只 H、電鉻鐵 1 把 I、斜口鉗 1 把 3、電路板的安裝、電路板的安裝 1 將傳感器信號(hào)處理板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、主控制板固定在機(jī)器人底盤(pán)上。2 連接信號(hào)線(xiàn)：按照?qǐng)D 5-8 所示，先連接三塊電路板之間的接線(xiàn)，具體為：用 10 芯排線(xiàn)連接 8 路巡線(xiàn)傳感器的輸出和傳感器信號(hào)處理板的傳感器輸入接口；用 10 芯排線(xiàn)連接傳感器信號(hào)處理板的信號(hào)輸出接口與主控制板的 8 路傳感器輸入接口；面板上的啟動(dòng)按鈕連接主控制板的啟動(dòng)按鈕插座；用 10 芯排線(xiàn)連接主控制板的行走電機(jī)接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的行走電機(jī)接口；用 10 芯排線(xiàn)連接主控制板的電機(jī) 12 接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的電機(jī) 12 接口；用 10 芯排線(xiàn)連接主控制板的電機(jī) 34接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的電機(jī) 34 接口。3 連接電源線(xiàn)：面板上的 12V 開(kāi)關(guān)電源線(xiàn)連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸 15 入插座；驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的 12V 電源輸入插座；驅(qū)動(dòng)板的 12V 電源輸出插座連接主控制板的 12V 電源輸入插座；面板上的 24V 電源連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的 24V 電源插座。連接電源時(shí)，務(wù)必確認(rèn)主板上電源插座的正負(fù)極，切勿插反確認(rèn)主板上電源插座的正負(fù)極，切勿插反。4 接線(xiàn)排連線(xiàn)：如圖 5-9 所示，機(jī)器人上部安裝了 2 個(gè)接線(xiàn)排，機(jī)器人上部 10 個(gè)接近傳感器和 4 個(gè)電機(jī)的連線(xiàn)全部通過(guò)接線(xiàn)排實(shí)施連接，在連線(xiàn)時(shí)需要注意每根線(xiàn)上面的線(xiàn)號(hào)，接在接線(xiàn)排相同標(biāo)號(hào)處。+12VGNDTO：主板FROM：驅(qū)動(dòng)板FROM：傳感器傳感器板接線(xiàn)圖 16 圖 5-8 線(xiàn)路板之間連接示意圖 圖5-9 接線(xiàn)排的接線(xiàn) 接線(xiàn)排1接線(xiàn)圖 17（三）、機(jī)器人控制系統(tǒng)說(shuō)明（三）、機(jī)器人控制系統(tǒng)說(shuō)明 1、概述、概述 機(jī)器人控制系統(tǒng)包括 8 路巡線(xiàn)傳感器、傳感器信號(hào)處理板、主控制板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板組成。組成框圖如圖 5-10 所示 圖 5-10 機(jī)器人控制系統(tǒng)組成框圖 2、主控制板、主控制板 1概述 主控制板是機(jī)器人的大腦，承擔(dān)著信息接收、處理、外部設(shè)備控制的重要任務(wù)，主控制板中處理器選用了 STC12C5A60S2 芯片為主控芯片，控制板支持兩大類(lèi)輸入，既 8 通道專(zhuān)用巡線(xiàn)傳感器輸入，和 12 個(gè)接近傳感器輸入（實(shí)際使用了 10 個(gè)）；輸出也是支持 2 大類(lèi)，即可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出和不可調(diào)速行走電機(jī)控制輸出。STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 8-12 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路,2 路 PWM,8路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),抗干擾能力強(qiáng)，適合應(yīng)用在強(qiáng)干擾場(chǎng)合。具體功能和參數(shù)可以參考 STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)。18 主控制板使用的是 40 個(gè)引腳的單片機(jī)，共有 35 個(gè) I/O 接口。主控制板實(shí)物如圖 5-11 所示。圖中，12V 電源輸入插座連接 12V 電源，12V 電源輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的 12V 電源插座（注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反），巡線(xiàn)傳感器輸入接口用于連接傳感器信號(hào)處理板，啟動(dòng)按鈕輸入插座連接面板上啟動(dòng)按鈕，左右車(chē)輪電機(jī)接口連接驅(qū)動(dòng)板上的電機(jī)信號(hào)控制插座，程序下載接口用于程序的在線(xiàn)下載，8 通道傳感器輸入接口可以用于連接 8 個(gè) NPN 型傳感器，非調(diào)速電機(jī)輸出接口用于上部機(jī)構(gòu)各種電機(jī)的控制。圖 5-11 主控制板實(shí)物圖 主控制板的信號(hào)流程圖如圖 5-12 所示 圖 5-12 主控制板信號(hào)流程圖 10 通道接 近 開(kāi)關(guān)輸入 電機(jī) 12 輸出接口 電機(jī) 34 輸出接口 12V 電源，上端為正 下載口 行走電機(jī) 輸出接口 19 2.巡線(xiàn)傳感器輸入接口 電路板上 JM15 插座即為巡線(xiàn)傳感器輸入接口，主要是用于接收 8 路巡線(xiàn)傳感器信號(hào)。312 路接近傳感器輸入接口 12 路接近傳感器輸入接口連接了機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)的 10 個(gè)接近開(kāi)關(guān)，用于探測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位置，其中 4 路輸入接口電路圖如圖 5-13 所示。圖 5-13 4 通道傳感器輸入接口 圖中，展示了 4路傳感器輸入接口，輸入信號(hào)使用了單片機(jī)的P3.3-P3.6口，插座 JM11-JM14 分別接 4 個(gè)傳感器，傳感器使用了接近傳感器，用于探測(cè)一些運(yùn)動(dòng)部件是否到位，探測(cè)距離一般在 5mm 以下，需要注意的是，裝在機(jī)器人手爪上的圓柱形接近傳感器探測(cè)距離在 1mm 左右，安裝的時(shí)候需要特別注意。傳感器上有 3 根引線(xiàn)，分別接 JM11-JM14 的 3 個(gè)引腳。圖 5-13 所示的的電路均為低電平有效低電平有效，即傳感器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，反相器輸出端即單片機(jī)的 P3.3-P3.6 腳為低電平信號(hào)，否則為高電平。4PWM 和電機(jī)方向控制電路 PWM 和電機(jī)方向控制電路如圖 5-14 所示，STC12C5A60S2 本身具有 2 路 20 PWM 輸出，即 P1.3 和 P1.4 為 PWM 輸出端口，分別控制左（P1.4 控制）右（P1.3控制）電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單片機(jī) PWM 的設(shè)置請(qǐng)?jiān)斠?jiàn) STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)。圖 5-14 中，P15 和 P12 分別是左（P1.5 控制）右（P1.2 控制）電機(jī)的方向控制信號(hào)，需要注意的是，P1.5 和 P1.2 是低電平有效，即 P1.5 和 P1.2是低電平時(shí)，行走電機(jī)反轉(zhuǎn)。圖 5-14 PWM 和電機(jī)方向控制電路 5非調(diào)速電機(jī)輸出接口 本電路板上設(shè)置了 8 個(gè)非調(diào)速電機(jī)輸出接口，可以用來(lái)控制機(jī)器人上部機(jī)構(gòu)中 4 個(gè)正反轉(zhuǎn)直流電機(jī)，電路圖如圖 5-15 所示 圖 5-15 非調(diào)速電機(jī)輸出接口 21 圖 5-15 中，DJ1Z、DJ1F 為電機(jī) 1 控制信號(hào)，DJ2Z、DJ2F 為電機(jī) 2 控制信號(hào)，DJ3Z、DJ3F 為電機(jī) 3 控制信號(hào)，DJ4Z、DJ4F 為電機(jī) 4 控制信號(hào)。輸出接口與單片機(jī)的連接如圖 5-16 所示。4 個(gè)電機(jī)的 8 個(gè)控制信號(hào)使用了單片機(jī)的 P2.0-P2.3 引腳，需要注意，這些信號(hào)均是低電平有效。為了節(jié)省引腳，在此處利用 74HC373 鎖存器實(shí)現(xiàn)引腳復(fù)用，當(dāng) P1.7 為低電平時(shí)，P2.0-P2.3 的信號(hào)發(fā)送給 DJ1Z-DJ2F，當(dāng)P1.7 為高電平時(shí)，P2.0-P2.3 的信號(hào)發(fā)送給 DJ3Z-DJ4F，而 DJ1Z-DJ2F 的信號(hào)保持原來(lái)的數(shù)值。圖 5-16 輸出接口與單片機(jī)的連接圖 6下載接口 本電路板上有一個(gè) DB9 串口接口，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的在線(xiàn)下載。在線(xiàn)下載的主要步驟為：1）首先關(guān)閉本電路板的 12V 電源，取出串口連接線(xiàn)。一頭接本電路板的 DB9 下載口，另一頭接 PC 機(jī)箱后的 9 針串口。如果你的電腦后面沒(méi)有空余 9 針串口，可以使用 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)接頭。22 2）打開(kāi) STC-ISP 在線(xiàn)下載軟件，進(jìn)行程序的下載，具體操作方法見(jiàn)STC12C5A60S2 數(shù)據(jù)手冊(cè)；下載完畢，從電路板上取下串口下載線(xiàn)。3、巡線(xiàn)傳感器巡線(xiàn)傳感器 機(jī)器人底部安裝了 8 路巡線(xiàn)傳感器，可以可靠地探測(cè)到地面白條以及白條的十字交叉點(diǎn)。傳感器光源發(fā)射部分采用了 8 個(gè)高亮 LED 發(fā)射管，用 8 個(gè)光敏電阻接受地面反射回來(lái)的光線(xiàn)，輸出插座連接傳感器信號(hào)處理板的巡線(xiàn)傳感器輸入接口。4、傳感器信號(hào)處理板傳感器信號(hào)處理板 1概述 傳感器信號(hào)處理板實(shí)物如圖5-17所示。圖中，巡線(xiàn)傳感器輸入接口連接安裝在機(jī)器人平臺(tái)底部的8路巡線(xiàn)傳感器；信號(hào)輸出接口連接單片機(jī)控制板，插座JP接12V電源，注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反。圖 5-17 傳感器信號(hào)處理板外圖 傳感器信號(hào)處理板電路原理框圖如圖 5-18 所示，完整的電路原理圖和12V 電源插座 下端引腳為正極信號(hào)輸出接口 信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 巡線(xiàn)傳感器輸入接口 23 PCB 版圖另見(jiàn)附件。8 路巡線(xiàn)傳感器將采集到的地面白條信息送入本電路板，對(duì)于采集的信息先進(jìn)行放大處理，放大后的信號(hào)跟標(biāo)準(zhǔn)電壓比較，保留白條反射的有效信號(hào)，過(guò)濾掉地面背景反射信號(hào)，有效信號(hào)再通過(guò)穩(wěn)壓、反向、放大處理后送入單片機(jī)控制板，同時(shí)用發(fā)光二極管的亮暗指示當(dāng)前某路傳感器是否在地面白條上。圖 5-18 傳感器信號(hào)處理板原理框圖 2信號(hào)放大電路 本電路板使用了 8 路信號(hào)放大電路，第一路傳感器信號(hào)放大電路如圖5-19 所示。（其余 7 路電路均相同）圖 5-19 單路信號(hào)放大電路 24 圖 5-19 中，Q0為單路傳感器輸入信號(hào)，數(shù)值很小，若巡線(xiàn)傳感器在地面白條上，大約在 0.9V 左右；若巡線(xiàn)傳感器不在地面白條上，數(shù)值大約在0.3V 左右，此信號(hào)輸入到由運(yùn)放 LM324 組成的同相放大電路，調(diào)節(jié)電位器RW1 可以改變整個(gè)放大電路的放大倍數(shù)（實(shí)際電路中，RL 使用了阻值 1K的排阻），即調(diào)節(jié)了放大電路輸出的 QQ0。若 Q0為地面白條反射的有效信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié) RW1，使 QQ0的電壓輸出為 9.5V-10V 左右，若 Q0為地面背景反射的信號(hào)，根據(jù)地面背景的顏色以及光滑程度，QQ0大致在 4-6V 左右，越低越好。為了便于測(cè)量放大電路的輸出 QQ0-QQ7的數(shù)值，電路板上專(zhuān)門(mén)設(shè)置了測(cè)試點(diǎn)。3信號(hào)比較電路 第一路信號(hào)比較電路如圖 5-20 所示 圖 5-20 單路信號(hào)放大電路圖 圖 5-21 基準(zhǔn)電壓電路 圖中用 LM324 運(yùn)放連接成一個(gè)電壓比較器，反相輸入端為信號(hào)放大電路的輸出 QQ0，比較器的同相端接基準(zhǔn)電壓 QV0，圖 5-21 為基準(zhǔn)電壓電路，12V電源電壓通過(guò)穩(wěn)壓管 D16 產(chǎn)生大約 8V 左右的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)傳感器檢測(cè)到地面白條時(shí)，QQ0電壓大約為 9.5V-10V 左右，比較器輸出低電平，接近于 0V，通過(guò)反相器使得 QA0輸出為 5V；若傳感器檢測(cè)的是地面背景，QQ0電壓大約為 4-6V 左右，比較器輸出高電平，接近于 12V，通過(guò) 4.5V 的穩(wěn)壓管，使得 25 反相器輸入端為 4.5V 左右的高電壓，反相器輸出 QA0為 0V 左右。8 路的輸出 QA0 QA7送入主控制板。4傳感器信號(hào)處理板的調(diào)試 本電路板的調(diào)試主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，從而改變信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)，保證放大電路的輸出 QQ0-QQ7在合適的數(shù)值。調(diào)試步驟如下：（1）將機(jī)器人放到調(diào)試場(chǎng)地上，機(jī)器人底部的 8 路傳感器全部對(duì)準(zhǔn)白條，打開(kāi) 12V 電源開(kāi)關(guān)，先測(cè)量此時(shí) 12V 電壓數(shù)值，確保電源電壓在 11.8V以上，否則，應(yīng)給電池充電。（2）用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)試點(diǎn)的電壓，調(diào)節(jié)電位器，使得電壓保證在9.5V-10V 左右，此時(shí)，電路板上 8 個(gè)指示發(fā)光二極管全亮。（3）移動(dòng)機(jī)器人，使機(jī)器人底部的 8 路傳感器全部對(duì)準(zhǔn)地面背景，此時(shí)，8 個(gè)發(fā)光二極管全暗；測(cè)量測(cè)試點(diǎn)的電壓，電壓大約為 4-6V 左右。5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板電機(jī)驅(qū)動(dòng)板 1概述 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板接受主控制板發(fā)來(lái)的電機(jī) PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)和方向信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上的 2 個(gè) 24V 直流減速電機(jī)。利用 PWM 信號(hào)占空比的不同，來(lái)控制電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速；利用方向信號(hào)，控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。電路板實(shí)物如圖 5-22 所示?？刂菩盘?hào)插座連接主控制板，24V 電源插座接 24V 電源（注意板子上的電源正極標(biāo)志，不要插反），左右電機(jī)輸出插座接左右電機(jī)。26 圖 5-22 驅(qū)動(dòng)板外形圖 圖 5-23 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理框圖 2LMD18200 電路 本電路板使用了 2 塊 LMD18200 直路電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)左輪和右輪電機(jī)，左輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 5-24 所示。LMD18200 是一種常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路，輸出電流可以達(dá)到 3A 左右，可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，可靠性很高，具體參數(shù)可以參考 LMD18200 數(shù)據(jù)手冊(cè)。24V 電源開(kāi)關(guān) 12V 電源開(kāi)關(guān) 左行走電機(jī) 右行走電機(jī) 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 上下電機(jī) 平移電機(jī) 手爪電機(jī) 電源插座 27 圖 5-24 左輪電機(jī) LMD18200 驅(qū)動(dòng)電路 3.L298 輸出電路 機(jī)器人上部結(jié)構(gòu)所使用的4臺(tái)直流電機(jī)采用了2片L298進(jìn)行控制，L298也是一種常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，一片 L298 可以實(shí)現(xiàn) 2 臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，與 LMD18200 相比，輸出電流較小。L298 輸出電路如圖 5-25 所示 圖 5-25 L298 輸出電路 28（四）、機(jī)器人控制程序說(shuō)明（四）、機(jī)器人控制程序說(shuō)明 1、控制程序流程圖、控制程序流程圖 機(jī)器人的運(yùn)行程序包括底盤(pán)巡線(xiàn)程序和上部機(jī)構(gòu)運(yùn)行程序，巡線(xiàn)程序的流程圖如圖 5-26 所示。機(jī)器人提供了 8 路巡線(xiàn)傳感器信號(hào)接受處理，平臺(tái)左右輪調(diào)速電機(jī)的控制以及相關(guān)程序，平臺(tái)可以沿白色引導(dǎo)線(xiàn)巡線(xiàn)前進(jìn)、經(jīng)過(guò)了指定數(shù)量的白色引導(dǎo)線(xiàn)交叉點(diǎn)后停止、轉(zhuǎn)彎等。圖 5-26 巡線(xiàn)程序流程圖 找到指定白條數(shù)停止運(yùn)行否是否是初始化開(kāi)始巡線(xiàn)運(yùn)行按下啟動(dòng)按鈕 29 圖 5-27 機(jī)器人程序設(shè)計(jì)流程圖 30 2、軟件函數(shù)說(shuō)明、軟件函數(shù)說(shuō)明 平臺(tái)提供了一些常用的函數(shù)，用戶(hù)可以直接使用這些函數(shù)，也可以自己定義和擴(kuò)展函數(shù)。S_T()-程序初始化設(shè)置【功能】此函數(shù)為初始化程序設(shè)置?！菊f(shuō)明】S_T()函數(shù)包括端口設(shè)置、PCA 時(shí)鐘源、控制寄存器、計(jì)數(shù)初值、啟動(dòng)按鍵等設(shè)置，該函數(shù)只需在主程序開(kāi)始時(shí)調(diào)用一次即可。delay_ms(T)-延時(shí)【功能】此函數(shù)為毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù)。【說(shuō)明】參數(shù) T 用于調(diào)用時(shí)的延時(shí)時(shí)間設(shè)置，T 的取值范圍是 160000。如：delay_ms(1000);表示延時(shí)時(shí)間為 1 秒。SER_SELECT(gd)-接近開(kāi)關(guān)選擇【功能】此函數(shù)為 PS_5 PS_8/PS_9 PS_12 接近開(kāi)關(guān)選擇函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) gd 用于選擇接近開(kāi)關(guān)設(shè)置，PS_5 PS_8:PS58 /PS_9 PS_12:PS912。如：SER_SELECT(PS58)：表示選擇接近開(kāi)關(guān) PS_5 PS_8。motor(m,z,n)-電機(jī)運(yùn)行【功能】此函數(shù)為電機(jī)運(yùn)行函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) m：選擇電機(jī)，l 代表左電機(jī)，r 代表右電機(jī)，DJ1 代表手抓電機(jī)，DJ2 代表平移電機(jī)，DJ3 代表上下電機(jī)，DJ4 代表旋轉(zhuǎn)電機(jī)。參數(shù) z：設(shè)置電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，f 代表正轉(zhuǎn)，b 代表反轉(zhuǎn)。參數(shù) n：電機(jī)的占空比設(shè)置（轉(zhuǎn)速）。注：電機(jī) 1-4 此參數(shù)任意。31 如：motor(l,f,50);表示左電機(jī)以 50%的占空比正轉(zhuǎn)。stop(m)-電機(jī)停止【功能】此函數(shù)為電機(jī)停止函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) m：選擇電機(jī)，l 代表左電機(jī)，r 代表右電機(jī)，rl 代表同時(shí)選擇左右電機(jī)，DJ1 代表手抓電機(jī)，DJ2 代表平移電機(jī)，DJ3 代表上下電機(jī)，DJ4 代表旋轉(zhuǎn)電機(jī)。如：stop(rl)；表示左右電機(jī)同時(shí)停止。FOLL_LINE(S_B,R_B,L_B,ti)-巡線(xiàn)計(jì)數(shù)【功能】此函數(shù)為 8 位巡線(xiàn)傳感器巡線(xiàn)計(jì)數(shù)函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) S_B：巡線(xiàn)基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線(xiàn)時(shí)整機(jī)基本速度），范圍 1 100。參數(shù) R_B：巡線(xiàn)右電機(jī)基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線(xiàn)時(shí)右電機(jī)基本速度，用于巡線(xiàn)微調(diào)），范圍 1 100。參數(shù) L_B：巡線(xiàn)左電機(jī)基準(zhǔn)速度設(shè)置（即巡線(xiàn)時(shí)左電機(jī)基本速度，用于巡線(xiàn)微調(diào)），范圍 1 100。參數(shù) ti：巡線(xiàn)條數(shù)設(shè)置（即尋到設(shè)定條數(shù)時(shí)會(huì)跳出此函數(shù)），范圍 1 255。如：FOLL_FINE(70，70，70，3);表示平臺(tái)沿引導(dǎo)線(xiàn)前進(jìn)檢測(cè)到 3 條交叉引導(dǎo)線(xiàn)。void TURN_90(e,r_s,l_s,qc_t,pb_t,end_t)-旋轉(zhuǎn) 90 度【功能】此函數(shù)為機(jī)器人旋轉(zhuǎn) 90 度（即尋找與前進(jìn)方向 90 度交叉的白條）?！菊f(shuō)明】參數(shù) e：選擇機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，l 左轉(zhuǎn) 90 度，r 右轉(zhuǎn) 90 度。32 參數(shù) r_s：轉(zhuǎn)彎右電機(jī)速度設(shè)置（即轉(zhuǎn)彎時(shí)右電機(jī)速度），范圍 1 100。參數(shù) l_s：轉(zhuǎn)彎左電機(jī)速度設(shè)置（即轉(zhuǎn)彎時(shí)左電機(jī)速度），范圍 1 100。參數(shù) qc_t：機(jī)器人檢測(cè)到白色引導(dǎo)條后前進(jìn)到轉(zhuǎn)彎位置的時(shí)間，根據(jù)前進(jìn)速度調(diào)整，范圍 1 60000。參數(shù) pb_t：機(jī)器人轉(zhuǎn)彎開(kāi)始時(shí)屏蔽傳感器正下方白色引導(dǎo)條的時(shí)間，根據(jù)轉(zhuǎn)彎速度調(diào)整，范圍 1 60000。參數(shù) end_t：機(jī)器人轉(zhuǎn)彎中指定傳感器檢測(cè)到白色引導(dǎo)條后，根據(jù)機(jī)器人慣性需要保持的時(shí)間，根據(jù)轉(zhuǎn)彎速度和指定傳感器調(diào)整，范圍 1 60000。如：TURN_90(l,50,50,2900,500,2);表示機(jī)器人左轉(zhuǎn) 90 度（機(jī)器人檢測(cè)到白色引導(dǎo)條繼續(xù)前進(jìn) 2.9 秒以 50 的速度左轉(zhuǎn)屏蔽時(shí)間 0.5 秒指定傳感器檢測(cè)到白色引導(dǎo)條繼續(xù)運(yùn)行 2 毫秒）DJ1_JS(js)-手爪夾緊/松開(kāi)【功能】此函數(shù)為手爪夾緊/松開(kāi)函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) js：選擇手抓夾緊或松開(kāi)，夾緊（js=j）/松開(kāi)（js=s）設(shè)定。如：DJ1_JS(j)；表示手抓夾緊。DJ2_PY(py)-手爪前后平移【功能】此函數(shù)為手爪前后平移函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) py：選擇手抓向前或向后平移，向前（py=qpy）/向后（py=hpy）設(shè)定。如：DJ2_PY(hpy)；表示手抓向后平移。DJ3_SX(sx,wz)-手爪上下升降【功能】此函數(shù)為手爪上下升降運(yùn)動(dòng)函數(shù)。33【說(shuō)明】參數(shù) wz：選擇手抓上升或下降的位置，向上（sx=xs）/向下（sx=xx）設(shè)定。參數(shù) sx：選擇手抓上升或下降到達(dá)的位置，從上至下 wz1（接近開(kāi)關(guān)S05）；wz2（接近開(kāi)關(guān) S06）；wz3（接近開(kāi)關(guān) S07）；wz4（接近開(kāi)關(guān) S08）；wz5（接近開(kāi)關(guān) S09）。如：DJ3_SX(xx,wz3)；表示手抓下降到位置 3。DJ4_HZ(hz)-手爪回轉(zhuǎn) 90 度【功能】此函數(shù)為手爪回轉(zhuǎn) 90 度函數(shù)?！菊f(shuō)明】參數(shù) hz：選擇手抓逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)（hz=qhz）/順時(shí)針回轉(zhuǎn)（hz=hhz）設(shè)定。如：DJ4_HZ(qhz)；表示手抓逆時(shí)針回轉(zhuǎn) 90 度。（五）、機(jī)器人調(diào)試說(shuō)明（五）、機(jī)器人調(diào)試說(shuō)明 在機(jī)器人全部裝配完畢，初步檢查無(wú)誤后，下一步就進(jìn)行必要的調(diào)試，主要的調(diào)試步驟如下：1先進(jìn)行循線(xiàn)傳感器信號(hào)處理板的調(diào)試。2.編寫(xiě)一個(gè)接近開(kāi)關(guān)傳感器測(cè)試程序，按照下列接近傳感器的順序給信號(hào)：S01-S02-S03-S04-S05-S06-S07-S08-S09-S10，選取升降電機(jī) DJ3 作為測(cè)試電機(jī)，彈性聯(lián)軸器上緊定螺釘松開(kāi)，讓電機(jī)空轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)板上其它電機(jī)接口先拔除，以免測(cè)試過(guò)程中發(fā)生誤動(dòng)作，損壞其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。測(cè)試程序可按如下方法編寫(xiě)：DJ3 正轉(zhuǎn)S01 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后反轉(zhuǎn)S02 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后正轉(zhuǎn)S03 有信號(hào)時(shí)停止 2 秒后反轉(zhuǎn)以此類(lèi)推直至 S10。測(cè)試時(shí)按以上順序用鐵片給接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，查看每個(gè)接近開(kāi)關(guān)是否正確接收信號(hào)。34 3、編寫(xiě)電機(jī)正反轉(zhuǎn)測(cè)試程序，查看每個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的定義與對(duì)應(yīng)功能是否符合。例：DJ1 正轉(zhuǎn) 200ms對(duì)應(yīng)手爪夾緊動(dòng)作、DJ1 反轉(zhuǎn) 200ms對(duì)應(yīng)手爪松開(kāi)動(dòng)作。測(cè)試過(guò)程中注意動(dòng)作時(shí)間給定，不要讓電機(jī)超出極限位置而損壞機(jī)構(gòu)或電機(jī)。4、單獨(dú)測(cè)試每個(gè)功能函數(shù)動(dòng)作是否正確，詳見(jiàn)功能函數(shù)說(shuō)明。5編寫(xiě)功能驗(yàn)證程序，機(jī)械手先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180 度，停止 5 秒，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180 度后停止機(jī)械手從最低位上升，分別在 4 個(gè)位置處停止 5 秒，直至最高位停止機(jī)械手從最高位下降，分別在 4 個(gè)位置處停止 5 秒，直至最低位停止機(jī)械手從最前端開(kāi)始向后移動(dòng)，直至最后端停止 5 秒，再反向運(yùn)動(dòng)，直至最前端停止機(jī)械手夾緊一個(gè)工件后持續(xù) 5 秒，再松開(kāi)到位機(jī)器人以恒定速度前進(jìn) 5 秒，停止 3 秒，再以同樣速度后退 5 秒，停止 3 秒，左轉(zhuǎn) 90 度，停止 3 秒，右轉(zhuǎn) 90 度后停止。6、編寫(xiě)任務(wù)程序，將機(jī)器人放到場(chǎng)地上進(jìn)行調(diào)試。