机器人控制技术与实践 课件 6 轮式巡线机器人的设计与制作.pptx

1机器人控制技术与实践 2第六章 轮式巡线机器人的设计与制作6.1 轮式巡线机器人6.2 硬件设计6.3 软件开发环境 6.4 STM32的I/O端口的应用6.5 系统整体调试 3 轮式移动机器人是最常见的机器人类型，是机器人应用领域的重要研究发展方向。轮式机器人的移动方向有时需要外加环境标识的引导，其中引导线是一种常用的方式。第六章 轮式巡线机器人的设计与制作 46.1 轮式巡线机器人 轮式机器人是最常见的机器人，它不仅移动速度快、稳定性好，而且移动方向易于控制，广泛应用于安防、医疗、工业等多个领域。轮式机器人为了到达目的地，有时需要一定的引导方式，最常见的就是沿着地面引导线行走。 56.2 硬件设计 机器人包括底盘结构、舵机、轮子、传感器、稳压模块、电池等。 66.2 硬件设计 1、机械结构轮式巡线机器人的主体采用两轮加万向轮的结构，车前侧安装两个传感器，用于检测地面信息，车后侧安装万向轮实现车身稳定及转向功能。 76.2 硬件设计 2、电路设计轮式巡线机器人系统的电路主要包括主控板、传感器、电源、驱动器等组成。 86.2 硬件设计 （1）主控板为了完成轮式巡线机器人的控制，主控板选用STM32单片机开发板。与MCS-51等单片机相比运算速度更快、集成度更高、对数据量的处理功能更强大，具有高性能、低功耗、低成本等特性，较适合用于小型机器人的开发。 96.2 硬件设计 （2）驱动器的选择适合轮式机器人驱动的方式主要有速度舵机和直流电机等方式。其中，直流电机转速快、力矩大，更加适合快速移动、负重要求较高的机器人；速度舵机控制精度较高，更加适合机械臂、抓手等高精度定位的领域。 106.2 硬件设计 （3）电源模块稳定的供电电压是保障硬件电路稳定工作的前提。主控制板芯片的工作电压为2-3.6 V，舵机和小直流电机的工作电压为4.8-7.2 V，选择了额定电压为7.4V的2S锂电池供电。 116.2 硬件设计 （4）传感器轮式巡线机器人的传感器主要用于探测，白色地图中黑色边界线，所以选用型号为SEN1595的灰度传感器。 126.2 硬件设计 （5）电路连接架构轮式巡线机器人控制电路的主要硬件及其主要参数确定后，可参考下图将各硬件相连组成机器人的控制系统，进行各模块的测试。 136.3 软件开发环境 Keil是一款基于微控制器的软件开发平台，是目前ARM内核单片机开发的主流工具。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些功能组合在一起。 146.3 软件开发环境 1、 Keil MDK开发环境的安装（1）安装mdk_514.exe 以管理员身份安装，右键点击出现下图的界面，并根据提示完成安装。 156.3 软件开发环境 （2）安装Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5.pack 为了能在KEIL中对STM32 M3进行正常的编程及编译，需要继续安装相关的库函数包。 166.3 软件开发环境 2、下载及调试软件 （1）代码下载及调试程序编译好后，需要将编译后的hex文件下载到STM32开发板的主控CPU，程序才能运行，执行相关动作。STM32开发板下载程序的方法有串口下载和J-Link下载。如果通过J-Link下载器进行下载，则需要准备J-Link下载器。 176.3 软件开发环境 2、下载及调试软件 （2）代码调试机器人调试的过程中，遇到问题需要进一步确认原因，此时需要可视化的调试工具。 186.4 STM32的I/O端口的应用 STM32-M3单片机有7组16位的并行I/O口：PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG，共112个，这些端口既可以作为输入（Input），也可以作为输出（Output）；可按16位处理，也可按位方式（1位）使用。如果将PA-PG口作为输入或输出时，需要先进行相关的配置。STM32的部分有复用功能，既有普通的输入输出口功能，又能作为串口等复用功能。 196.4 STM32的I/O端口的应用 一、 I/O端口的配置及使用1、I/O端口配置在Keil MDK的头文件“stm32f10_gpio.h”里，端口定义按照下面的结构体操作：typedef struct{ u16 GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;}GPIO_InitTypeDef;。 206.4 STM32的I/O端口的应用 2、驱动发光二极管配置好