机器人技术基础-硬件部分ppt课件.ppt

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1、机器人技术基础中国矿业大学徐海学院主讲：夏帅（硬件部分）课时安排课程概述与引言1课时1车模介绍与组装2课时2硬件电路设计与制作4课时3电路连接与程序下载2课时4车模现场测试与考核1学时5第一讲：1学时中国矿业大学徐海学院课程概述与引言课程内容与目标循迹智能汽车的设计与制作电路设计软件调试硬件组装赛场实际测试20课时课程开设意义选拔参赛队员电子制作兴趣实践动手能力得到锻炼提高个人竞争力飞思卡尔智能汽车竞赛机器人大赛电子设计大赛兴趣是最好的老师将所学知识应用到电子制作中机器人技术基础应用型人才飞思卡尔智能车竞赛规则光电组竞赛规则变化第七届第八届第九届202

2、1/8/267摄像头组竞赛规则变化第七届第八届飞思卡尔智能车竞赛规则第九届2021/8/268电磁组竞赛规则变化飞思卡尔智能车竞赛规则第七届第八届第九届2021/8/269第二讲：2学时中国矿业大学徐海学院车模介绍与组装车模套件万向轮主控板驱动轮车底板传感器车模组装一：万向轮的安装车模组装二：驱动轮的安装车模组装二：驱动轮的安装（续）请提前焊接电机连接线车模组装三：安装控制板车模组装四：安装传感器第三讲：4学时中国矿业大学徐海学院硬件电路设计与制作循迹智能汽车的硬件电路结构循迹智能汽车的硬件组成一、检测单元二、电机驱动三、电源管理四、控制电路五、按键控

3、制与输出显示一、检测单元“飞思卡尔”智能汽车竞赛根据所采用的传感器不同，分为光电、摄像头和电磁三个组别。摄像头组光电组电磁组车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组。车模通过采集赛道图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组。车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。光电组路径检测传感器的分类：红外对管灰度传感器激光管检测原理：当发射管发出的光线照射在赛道的不同位置时，接收管的状态发生较大变化，通过相应的处理电路就可以获得此时的状态值，进行路径的判断。线阵CCD光电传感器检测

4、路面信息的原理是由发射管发射一定波长的光，经地面反射到接收管。由于在黑色和白色上反射系数不同，在黑色上大部分光线被吸收，而白色上可以反射回大部分光线，所以接收到的反射光强是不一样，进而导致接收管的特性曲线发生变化程度不同，而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电阻不同，进而经分压后的电压就不一样，就可以将黑白路面区分开来。红外对管电源地信号输出电源正灰度传感器输出值巡线传感器输出特性1.贴近白色赛道，传感器输出电压达到最大值：约4.7V；2.远离白色赛道，传感器输出电压达到最小值：约0.2V；3.贴近黑色赛道，传感器输出电压：约为0.7V。由于红外对管

5、输出的是电压信号，为模拟量信号，因此必须经过相应的电路进行处理，可以采用的方法有两个：外加硬件比较电路实现；单片机AD采样，内部比较电路实现。硬件比较电路优点：(a)直接向单片机提供数字量信号，抗干扰性能好！(b)单片机无需AD转换功能，编程简单。缺点：(a)需要外加电路，增加了硬件设计的复杂程度；(b)为适应不同赛道，需要手动调节电位器以满足要求。软件比较方式优点：(a)传感器输出直接与单片机AD端口连接，无需外加电路；(b)通过软件编程可自适应赛道的关照变化；(c)减少了硬件直接的连线，提高系统的可靠性。缺点：(a)要求单片机具备ADC资源；(b)

6、增加了软件编程的复杂程度。实验室提供的传感器为红外对管光电传感器，采用软件编程实现数字化编码。激光管检测电路：激光传感器由两部份构成，一部份为发射部份，一部分为接收部份。发射部份由一个振荡管发出300kHz频率的振荡波后，激光管发光；接收部份由一个相匹配300kHz的接收管接收返回的光强，经过电容滤波后直接接入单片机，由于激光传感器使用了调制处理，接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响。为了更好的接收反射回来的光，在接收管上套一个透镜，可以起到一定的滤光作用，使接收管接收的信号更加强，便于单片机对数据进行处理。由于激光管

7、成本高、对眼睛有伤害，第八届飞思卡尔智能车竞赛中已禁止使用激光管！光电组智能汽车对传感器需要考虑的三个问题：(1)传感器的数量(2)传感器的布局方式(3)传感器的布局间隔光电传感器的数量与布置方式为保证循迹智能汽车能够按照赛道引导线运行，一般需要多个传感器同时检测赛道。理论上讲，所用的传感器越多，对赛道的检测则越精确，控制越灵活，但是，当传感器数量增多时，占用的单片机管脚增多，处理电路也增多，消耗的电量也越多。因此，从实际应用的角度考虑，需合理选择传感器的数量。另外，传感器的不同排列方式也会对赛道的检测有不同的作用。“一”字形布局方式“一”字形布局是传

8、感器最常用的布局形式，即各个传感器在一条直线上，从而保证纵向的一致性，使其控制策略主要集中在横