lego用轨迹传感器

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1、LEGO用轨迹传感器—— 一个扩充RCX输入口的尝试近来机器人比赛日渐普及，轨迹赛又是比赛的常规项目，使用LEGO器材参赛的十分普遍，但是RCX仅有三个输入口成了此项目的不小障碍。在此，我们作了一个尝试，为RCX设计了一个专用的轨迹传感器，使其只用一个输入即可实现复杂轨迹的监测，剩余两个输入口可以接其它传感器，以使项目设计得更具趣味性、挑战性。LEGO用轨迹传感器——一个扩充RCX输入口的尝试摘要：近来机器人比赛日渐普及，轨迹赛又是比赛的常规项目，使用LEGO器材参赛的十分普遍，但是RCX仅有三个输入口成了此项目的不小障碍。在此，我们作了一个尝试，为RCX设计了一个专用的轨迹传感器

2、，使其只用一个输入即可实现复杂轨迹的监测，剩余两个输入口可以接其它传感器，以使项目设计得更具趣味性、挑战性。关键词：RCX输入扩充，轨迹采样。一、背景作为学习器材，LEGO器材应当是一种比较好的选择，但是也有其不足之处，RCX的输入口太少就是一个比较主要的缺陷。对于复杂的应用项目，RCX的输入制约就十分明显。拿最典型的走轨迹项目来说，要完成“2003年大学生机器人赛的机器人游北京”或者“江苏首届大学生机器人赛的机器人游南京”项目，用一个RCX就很困难，因为项目中要检测许多交叉轨迹和支路、直角弯，至少需要3个光电传感器，同时还要检测是否到了指定的“景点”，三个输入口就有些“吃力”。即

3、使可以用三个光电传感器实现，已经用完了所有的输入，此时对于项目的设计者而言只能搞单纯的走轨迹，不能再添加一些有趣的、有挑战的任务，致使这种竞赛的观赏性、趣味性、挑战水平都会大打折扣。另一方面，RCX的ROBOLAB软件设计偏重于功能，而非性能，它具备很多高级系统才具备的特征，如：多任务、事件监测、数据采集、直接任务执行、多机通讯等，远非一般自己制作、编写的单片机系统可比，但是这一切是以降低系统的实时性能为代价的，从其“100Hz的采样速率”和“10ms开/关一次电机”等技术参数就可见一斑。100Hz的采样率对于很多应用是十分勉强的，走轨迹就是一例，如果小车行进的快一些，有可能漏掉一

4、个支路或交叉。如果小车的纠偏处理过快，可能掠过了轨迹还以为没有回到轨迹上呢！这一切都是RCX在具体应用时可能遇到的困惑。我认为，RCX的ROBOLAB更适合用于构成应用系统的主构架，相当于我们一般编程的主程序，而将一些实时性要求高的任务交由一些“外设”完成，相当于一般编程中的子程序或库函数。这些“外设”完成一些特定的任务，如轨迹的监测，将结果交给RCX处理。二、设计目标及需求分析基于上述想法，我们决定设计一个RCX用轨迹传感器。设计目标是：§用一个输入口完成复杂轨迹的监测，实现输入口的扩充；§提高采样速率，弥补原来RCX使用ROBOLAB时采样率低的缺陷；§为这类扩充应用提供一种方

5、式。要实现的功能：§对轨迹进行采样，可靠的分析出传感器所安装的LEGO模型所处的位置；§将结果以RCX兼容的模拟量形式输出；§便于安装到用LEGO积木构建的模型上；§便于RCX的编程使用。要输出给RCX的位置状态有：§在轨迹上；§左或右部分偏离轨迹；§左或右完全偏离轨迹；§左侧或右侧有轨迹支路；§双侧有轨迹支路（十字路）；§前面没有轨迹，两侧有轨迹支路（T字路）；§左或右直（锐）角弯。三、具体设计我们制作的轨迹传感器外形如下：3.1硬件设计3.1.1采样器设计为了便于准确的判断出轨迹的情况，考虑用4个光电采样器对轨迹进行采样，4个采样器的布置如下：图中1、2号采样器负责检测是否脱离

6、轨迹，3、4号采样器负责检测轨迹的交叉。这样布置的要求是：§1、2号采样器间距小于轨迹宽度，同时要平行；§3、4号采样器间距要大于线宽1.5-2倍，也要平行；§同时，前后两组的采样平行线间距要小于轨迹宽度。因为采样器主要目的是监测轨迹，所以在采样电路上作了一些处理，以减小环境光的干扰。采样器的电路如下：采样器解剖图：采样器外形：3.1.2CPU的选择根据设计目标，同时为了简化系统的硬件，缩小体积，便于封装在LEGO积木块中，选用了PHILIP的LPC917单片机作为处理芯片。LPC917具有：§4路AD输入；§2路PWM输出；§256字节RAM；§2K字节FALSHROM，支持IC

7、P，更新程序十分方便；§FLASHROM还支持IAP，可以作为备份数据存储；§内置上电复位、RC振荡器，可实现零外部器件工作；§2周期高速51内核，弥补了原来51系列单片机慢的缺陷；§16脚小体积封装，只有5X6mm,便于缩小PCB。之所以选择LPC900系列单片机，首先是因为它是51系列单片机，51系列在国内是一个最普及的单片机品种，涉及51的资源最为丰富，选用51系列为使用者二次开发提供了方便。其次是LPC900系列速度快，是原来标准51的6倍。第三是LPC900