机器人制作入门篇

机器人制作入门篇

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【专家解析】机器人制作入门篇

【优秀范文】机器人制作入门篇

范文一:机器人制作入门

第一课 认识机器人 1.1机器人如何工作? 不同类型机器人机械、电气、控制结构不同; 机器人系统通常三大部分:机械部分、传感部分和控制部分;六个子系统:驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成; 机械系统 机械系统又称操作机或执行机构系统,由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成,通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等,构成多自由度机械系统。 工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成,机身可具有行走机构,手臂一般有上臂、下臂和手腕组成,末端执行器直接装在手腕上,可以是两手指或多手指手爪,可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。 驱动系统 感知系统 驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置,根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统;驱动系统可以直接与机械系统相连,或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连; 感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成,获取内部和外部环境状态信息,确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息,使机械部件各部分按预定程序和工作需要进行动作。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧,但一些特殊信息传感器感知更有效。 控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。若不具备信息反馈特种,则为开环控制系统;具备信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统,适应性控制系统,人工智能控制系统;根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。 交互系统 机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可以与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等;也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。

人机交互系统是操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置,如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。主要有两类:指令给定装置和信息显示装置。机器人主要技术参数 机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况,是选择、设计、应用机器人所必须考虑的问题。主要技术参数有:自由度、分辨率、精度、重复定位精度、工作范围、承载能力及最大速度等。 1.2机械系统 略

1.3 驱动部分 驱动器,顾名思义起驱动作用。它是一种使其它物体自动运作的装置。 它包括以下种类: 交流电机:采用交流电。 直流电机:采用直流电,使用方便。 无刷电机:不用电刷的直流电机,比普通直流电机更好,但价格贵多了。用作防水的伺服电机。 线性电机:可以作X-Y平面运动的无刷电机。 伺服电机:可构成反馈控制的基本的直流电机,能用的起、使用方便。 可调伺服电机:可调整伺服电机作360度转动。 SMA丝(形状记忆合金,Shape Memory Alloy,):由特殊材料制成,当受载如温度或通电等情况时,其形状发生改变。 螺线管:开关型的高扭矩作高速推/拉动作的驱动器,即继电器。 步进电机:以转角增量形式工作的电机。 部分电机具体介绍: 1.直流电机 (以套件中小型马达为例) 驱动方法:通直流电 正反转控制:调整两级接线顺序 工作电压:1.5-6V 转速控制:条整电压 主要运用:数控设备、玩具、手机等。

有点:体积小成本低(小型成本低,大型相当昂贵)

,驱动简单,使用方便。

2.

无刷电机 无刷电机种类很多,一般为无刷直流电机。相比普通直流电机省去了电刷。使得电机性能更高,转速及扭矩大幅提高,稳定性也得到改善。此为具有噪音低、抗干扰等优点。无刷电机的应用很广泛。我们见得比较多的是在航模中广泛使用。航模的螺旋桨一般都会使用无刷无刷电调 无刷电机 电机驱动。

无刷电机驱动也比较方便,直接连接专门的无刷电调就可以实现驱动。 3.(可调)伺服电机 伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。 我们用到的比较多的私服电机就是伺服舵机,它广9克 伺服舵机 泛用于航模中。 4.步进电机 步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器 图表 1 步进电机相关参数 图表 2

拍图

原理图 如A相通电,

B

,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下

均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步28BYJ48型步进电机 (每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。 5.减速电机 减速电机实际上就是直流电机。通过直流电机带动减速齿轮箱,将速度减慢,故名减速电机。减速的目的是获得较低的速度和更大的扭矩。我们的寻线机器人就是使用的减速电机。减速电机的控制方式同直流电机。 1.4 感知系统(传感器) 目前机器人包含的感觉方式有:视觉、听觉、力觉、触觉、接近觉、滑觉、压觉、温度、地磁、加速度感知等等。这些感觉主要通过传感器实现。下面就介绍几个简单的传感器。 1.摄像头 摄像头在机器人发展中是一个非常重要的传感器。大量的信息通过摄像头获取。以寻线小车为例的话,目前最快的寻线小车就是通过摄像头作为传感器实现快速识别的。摄像头是常用传感器中非常复杂的一中,由于需要大量的专业知识,所以我们只作简单介绍。 2.麦克风(咪头) 麦克风只能实现模拟量的音频信号采集。要想实现听觉还要之后非常复杂的数字量化及识别处理。我们也不做详细介绍。 3.温度 温度传感器的种类也很丰富。用的较多的有DS18B20数字温度传感器和温敏电阻。数字传感器可以直接读取温度数据。温敏电阻需要通过二次ADC才能获得温度信息。 4.光电开关 光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物

对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,

接收器

再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

安防系统中常见的光电开关烟雾报

警器,工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。寻线小车就是使用这一传感器来识别地面的黑线。 光电开关分为反射式、对射式等。反射式就是寻线机器人使用的传感器。对射式最常见的就是运用在鼠标滚轮中。

光电开关的原理为发射端发射出红外线,经过反射或者直接照射到接收端光敏二极管上,是的二极管的导电性发生变化,表现就是电阻发生变化。通过ADC转换成数字信号,从而被单片机识别。 5.超声波模块 超声波模块是车类机器人用的比较多的一种传感器。通过发射超声波,在目标物体表面反射后被接收端接收,计算时差从而判断距离。超声波模块适用于壁障机器人,是一种比较精确可靠的传感器。 6.编码器 编码器是一种主要运用在电动机上的传感器,用于感知电动机的转速及转角,从而对电机转动实现精确控制。编码器常用的是光电编码器(类似鼠标滚轮的原理)。

7.

加速度、地磁、陀螺仪

加速度、地磁、陀螺仪这三类传感器是近年来高性能机器人上使用较多的一类传感器。用于探测机器人的加速度、地球磁场、以及角度等信息,对机器人的姿态进行校正。

1.5控制系统 机器人的控制系统主要有高性能的计算机以及性能相对差一点的单片机来实现。计算机控制的一般都是大型的机器人,比如工业机器人。小心的机器人都以单片机控制为主,计算机控制为辅。这一部分具体内容我们将会在下一张单片机中和大家详细讲解。

第一课 认识机器人 1.1机器人如何工作? 不同类型机器人机械、电气、控制结构不同; 机器人系统通常三大部分:机械部分、传感部分和控制部分;六个子系统:驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成; 机械系统 机械系统又称操作机或执行机构系统,由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成,通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等,构成多自由度机械系统。 工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成,机身可具有行走机构,手臂一般有上臂、下臂和手腕组成,末端执行器直接装在手腕上,可以是两手指或多手指手爪,可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。 驱动系统 感知系统 驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置,根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统;驱动系统可以直接与机械系统相连,或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连; 感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成,获取内部和外部环境状态信息,确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息,使机械部件各部分按预定程序和工作需要进行动作。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧,但一些特殊信息传感器感知更有效。 控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。若不具备信息反馈特种,则为开环控制系统;具备信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统,适应性控制系统,人工智能控制系统;根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。 交互系统 机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可以与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等;也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。

人机交互系统是操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置,如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。主要有两类:指令给定装置和信息显示装置。机器人主要技术参数 机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况,是选择、设计、应用机器人所必须考虑的问题。主要技术参数有:自由度、分辨率、精度、重复定位精度、工作范围、承载能力及最大速度等。 1.2机械系统 略

1.3 驱动部分 驱动器,顾名思义起驱动作用。它是一种使其它物体自动运作的装置。 它包括以下种类: 交流电机:采用交流电。 直流电机:采用直流电,使用方便。 无刷电机:不用电刷的直流电机,比普通直流电机更好,但价格贵多了。用作防水的伺服电机。 线性电机:可以作X-Y平面运动的无刷电机。 伺服电机:可构成反馈控制的基本的直流电机,能用的起、使用方便。 可调伺服电机:可调整伺服电机作360度转动。 SMA丝(形状记忆合金,Shape Memory Alloy,):由特殊材料制成,当受载如温度或通电等情况时,其形状发生改变。 螺线管:开关型的高扭矩作高速推/拉动作的驱动器,即继电器。 步进电机:以转角增量形式工作的电机。 部分电机具体介绍: 1.直流电机 (以套件中小型马达为例) 驱动方法:通直流电 正反转控制:调整两级接线顺序 工作电压:1.5-6V 转速控制:条整电压 主要运用:数控设备、玩具、手机等。

有点:体积小成本低(小型成本低,大型相当昂贵)

,驱动简单,使用方便。

2.

无刷电机 无刷电机种类很多,一般为无刷直流电机。相比普通直流电机省去了电刷。使得电机性能更高,转速及扭矩大幅提高,稳定性也得到改善。此为具有噪音低、抗干扰等优点。无刷电机的应用很广泛。我们见得比较多的是在航模中广泛使用。航模的螺旋桨一般都会使用无刷无刷电调 无刷电机 电机驱动。

无刷电机驱动也比较方便,直接连接专门的无刷电调就可以实现驱动。 3.(可调)伺服电机 伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。 我们用到的比较多的私服电机就是伺服舵机,它广9克 伺服舵机 泛用于航模中。 4.步进电机 步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器 图表 1 步进电机相关参数 图表 2

拍图

原理图 如A相通电,

B

,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下

均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步28BYJ48型步进电机 (每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。 5.减速电机 减速电机实际上就是直流电机。通过直流电机带动减速齿轮箱,将速度减慢,故名减速电机。减速的目的是获得较低的速度和更大的扭矩。我们的寻线机器人就是使用的减速电机。减速电机的控制方式同直流电机。 1.4 感知系统(传感器) 目前机器人包含的感觉方式有:视觉、听觉、力觉、触觉、接近觉、滑觉、压觉、温度、地磁、加速度感知等等。这些感觉主要通过传感器实现。下面就介绍几个简单的传感器。 1.摄像头 摄像头在机器人发展中是一个非常重要的传感器。大量的信息通过摄像头获取。以寻线小车为例的话,目前最快的寻线小车就是通过摄像头作为传感器实现快速识别的。摄像头是常用传感器中非常复杂的一中,由于需要大量的专业知识,所以我们只作简单介绍。 2.麦克风(咪头) 麦克风只能实现模拟量的音频信号采集。要想实现听觉还要之后非常复杂的数字量化及识别处理。我们也不做详细介绍。 3.温度 温度传感器的种类也很丰富。用的较多的有DS18B20数字温度传感器和温敏电阻。数字传感器可以直接读取温度数据。温敏电阻需要通过二次ADC才能获得温度信息。 4.光电开关 光电开关(光电传感器)是光电接近开关的简称,它是利用被检测物

对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,

接收器

再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

安防系统中常见的光电开关烟雾报

警器,工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。寻线小车就是使用这一传感器来识别地面的黑线。 光电开关分为反射式、对射式等。反射式就是寻线机器人使用的传感器。对射式最常见的就是运用在鼠标滚轮中。

光电开关的原理为发射端发射出红外线,经过反射或者直接照射到接收端光敏二极管上,是的二极管的导电性发生变化,表现就是电阻发生变化。通过ADC转换成数字信号,从而被单片机识别。 5.超声波模块 超声波模块是车类机器人用的比较多的一种传感器。通过发射超声波,在目标物体表面反射后被接收端接收,计算时差从而判断距离。超声波模块适用于壁障机器人,是一种比较精确可靠的传感器。 6.编码器 编码器是一种主要运用在电动机上的传感器,用于感知电动机的转速及转角,从而对电机转动实现精确控制。编码器常用的是光电编码器(类似鼠标滚轮的原理)。

7.

加速度、地磁、陀螺仪

加速度、地磁、陀螺仪这三类传感器是近年来高性能机器人上使用较多的一类传感器。用于探测机器人的加速度、地球磁场、以及角度等信息,对机器人的姿态进行校正。

1.5控制系统 机器人的控制系统主要有高性能的计算机以及性能相对差一点的单片机来实现。计算机控制的一般都是大型的机器人,比如工业机器人。小心的机器人都以单片机控制为主,计算机控制为辅。这一部分具体内容我们将会在下一张单片机中和大家详细讲解。

范文二:机器人制作入门

机器人制作入门

信仰创新

如何让一个菜鸟玩转机器人,而不是被机器人玩?本文的目的就是帮助那些还未接触过机器人的朋友在短时间内制作出具有一定专业水准的机器人,如果感兴趣的人多的话,我们还可以考虑在南京创客空间开设机器人制作工坊,手把手教大家如何制作机器人。

在这之前,先让我们初步了解一下什么是机器人。

总的来说,无论是军用机器人、飞行机器人、工业机器人还是家用机器人,他们一般由四部分组成:第一,控制部分(大脑);第二,传感部分(感官);第三,执行部分(四肢);第四,主体(躯干)。机器人可以按照事先编好的程序,自动执行工作。

军用机器人

工业机器人 家用机器人

飞行机器人

对很多人来说,机器人在不久之前仅仅还是科幻电影中的主角,但现在它已经成为创客们手中最常见的玩物,并且开始逐渐进入和影响我们的生活。

得益于开源软件、开源硬件以及创客运动的兴起,机器人的学习门槛大幅下降,制作成本也变得极低,因此,机器人的普及时代已经来临。下面我们按机器人的四大部分分别介绍。

第一,控制部分(大脑)

控制部分其实就是一台电脑,主要由硬件和软件两部分组成。对于很多相对简单的应用(比如制作一架电力线查勘机器人,通过摄像头检视并通过感应线圈从电力线上取电,见附图),使用硬件开源的微电脑系列ARDUINO是一个不错的选择,所谓硬件开源就是它的所有设计图纸都是开放的,你甚至可以自己生产它。不过它并不贵,最便宜的也就几十元人民币。ARDUINO针对不同的应用需要编程来实现,网上有很多针对ARDUINO不同应用的免费程序,对菜鸟来说,你可以把ARDUINO看做手机,程序则是APP应用,当然,目前还没有专门针对ARDUINO的APP商店(如果需求强烈的话,南京创客空间没准会在淘宝上建一个),如果你不想学编程的话,你只能自己在网上搜索并且下载程序,然后通过Arduino配套软件写入到ARDUINO板子中。

各种版本的Arduino

电力线查勘机器人 Arduino配套软件界面

ARDUINO也是目前火热的桌面开源3D打印机的控制核心,而3D打印机也是一种特定用途的机器人。当然,对工业级3D打印机而言,则需要一台比ARDUINO性能更强的电脑,可以装上开源的LINUX操作系统以及LINUXCNC(也就是原来的EMC)软件,使3D打印机功能更强大,

应用更广泛。

3D打印机

对于那些复杂的应用,则需要更加强力的电脑加上一个专门的机器人操作系统。值得庆幸的是,美国的柳树车库公司开源了他们研制的机器人操作系统ROS(robot operating system),并且鼓励开发基于ROS的应用程序,这一操作系统很有可能成为机器人中的windows。在不久的将来,如果人们不会用ROS操控机器人也许就会像现在不会用windows操控电脑一样,成为一个

OUTMAN 。该公司生产的基于ROS的机器人PR2售价40万美元(如果你愿意将自己开发的成果开源发布,便可以得到 12 万美元的折扣),可以做各种家务,比如开啤酒瓶盖,用“手”把脏碗放进洗碗机,给桌子铺上桌布并摆放好干净餐具,给地毯吸尘,叠毛巾,割草,在快要没电时,自己寻找周围的电源插座,并把自己插上去充电等等。

机器人PR2

基于Kinect和

ROS的开源机器人

TurtleBot

第二,传感部分(感官)

现在的传感器种类繁多,而且还在不断的改进和增加中,可以随时监测声、光、温度、压力、气体等等的变化,远远超过了人的感官能感受的范围和精度。一般个人机器人爱好者经常使用的有碰撞检测传感器(碰撞开关)、红外测障传感器、红外测距传感器、光敏电阻、电子温度计、电子指南针等等,它们都很便宜,而且容易买到。

对菜鸟来说,为了避免繁琐的接线工作,你可以准备一个专门的传感器扩展板,只需简单的了解传感器的作用,然后按说明书将连接线插入传感器扩展板指定接口即可。如果插上Wifi模块,你甚至可以远程用手机控制机器人。

Arduino传感器扩展板(可直接插到Arduino上)

3-80cm红外数字壁障传感器 安装传感器的机器人小车

无线Wifi模块 Mini寻线传感器

第三,执行部分(四肢)

这部分一般由电机,电机驱动,执行机构组成。

机器人常用的电机分为三种:普通的直流电机、步进电机、伺服电机,这些电机种类繁多,驱动方法也有很大差异,菜鸟可以先使用6伏左右的直流减速电机先做起来,有兴趣再进一步深入研究。

执行机构取决于应用场合,比如对机器人小车来说,就是轮子,对飞行机器人来说,就是螺旋桨,对人形机器人来说,则是四肢。

微型直流减速电机 普通直流减速电机

电机驱动板 (可直接插到Arduino上) 飞行器空心杯电机及螺旋桨

四轴飞行机器人 人形机器人

第四,主体(躯干)

我们把电源、支架、外壳等都归到这一部分。

民用移动机器人一般都以充电电池做电源,而工业机器人通常使用交流电源。

支架和外壳部分,是菜鸟们发挥想象力和享受制作乐趣的主要部分,你几乎可以用你身边能找到的任何东西来制作它们,当然你也可以很方便的买到各种现成的套件。

比如你可以把你的玩具小车改成可以程序控制,并且带有传感器的机器人小车,甚至用手机来遥控它;

你也可以简单的用一块板(木头、塑料、纸板、金属板等)加上电机、控制、传感和电源组装成一辆小车机器人;

你还可以用饭盒、盆、杯子、纸盒、饮料罐等来做车身;

如果你能用一个透明的矿泉水瓶子做一个可以摄像的潜水机器人,那就更酷了!

带有巡线传感器的盆型机器人 无线遥控西瓜汽艇

第五,制作攻略

对菜鸟来说,从制作机器人小车入门是一个不错的选择,因为机器人小车的材料易得,价格便宜,同时可以参加创客空间组织的各种赛车比赛,在增加趣味的同时,可以不断提高自己的技术水平,而且可以做出如扫地机器人、远程遥控警戒摄像机器人等实用性强的产品来。

在制作机器人小车前,你可以先把各种烦人的理论和书本抛到一边,因为能用上的知识才是真知识-----在动手的过程中去发现并解决问题,正是最高效

的学习方式。这也是我们为什么要到创客空间去的一个重要原因:在哪里,你能碰到可以帮助你的老师和朋友。

制作机器人小车有以下几种简单办法:

其一,如果你只对编程序和使用各种传感器有兴趣,那么你可以使用下图所示的“Shield Bot小车套件”,该套件是集成了巡线传感器以及各种扩展接口的一体化小车,插上Arduino ,拷入程序就可直接运行。

其二,如果你对编程序兴趣不大,只对动手制作感兴趣,那么你至少先要准备好以下部件:Arduino主板一块,电机驱动板一块,电机及轮子一套,电池,连接线若干,剩下的可以按上文自由发挥。

记住,唯一能限制你的,就是你的想象力!

范文三:机器人制作入门-轻武器

呸亘匿堕囵

●●●作者/PVCBOT

我自己实拍的,供大家参考。

机器人制作入门“轻武器"

制作机器人,需要些基本的工具.这里我将根

据经验列出一些常用的工具.主要是为我们这里所讨论的DIY活动所准备的,基本都是属于些“轻武器“C就连锤子都没有算在内k

为了便于那些缺少工具且又无法在当地购买到工具的朋友也能获得所需的工具.我将列出这些工具在淘宝网上的链接便于大家选购(详见本刊网站1.而这些链接多数都是我原来网购时的产品。价格相对都比较低且基本上也没有什么问题。当然.有些可能并不是最便宜的.主要是为了方便.所以在同一个同店购买了东西顺带再买些别的.大家也可以自己搜索产品一样的但是价格更便宜的来购买。事先声明.这不是

做广告,只是为了方便大家.大家可以根据自己的实际情况白行选择。

gi91.姐械弧I。兰iii墓量一。i量兰。l

基本的机械加工工具.包括:螺丝批、镊子、刀具

钳子等。C见裹21

-2.辘l懈豫…薯薯童。薯毒一||二:毒

粘贴物件采用的胶水、胶布.包括:电工胶布透明胺、双面胶、快干胺、万能胶等。(见表3)

13.龟诺—接薯量鼍。_:_j-_女ixl

电路焊接用的工具,包括:电烙铁、焊锡丝、焊锡膏、空心针等。(见表4)对于空心针.如果不是搞过焊接

的可能不了解.实际上就是在拆电路板上的电子器件时.先用烙铁熔化引脚的焊锡,然后用空心针插到的

表1中,“基本配置”的内窖为必备常用工具,花

费不高.建议初学入门时就做好配置;而“扩展配置”

引脚上.让引脚与周围的焊锡隔离,把烙铁拿开等焊

锡冷却.再把空心针抽出,这个时候引脚就和焊锡是分开的,就可以直接把电子元器件从电路板上拆下来。这是一个非常方便的小工具.记得以前没有专门的工具我们都是直接用大的注射器针头磨平.再接一个手柄来实现的。

的内容作为便利性或者提高效率所需要的工具.由于花费相对较高所以建议在有需要的时候才考虑配置。

具体每一类工具的说明以及购买方式将在下面逐

项列出.基本上也是最现有的工具,对应的照片也是

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有条件的还可以买个“调温烙铁焊台”。而且是防静电,可以带电直接焊接一些集成电路芯片而不用担心烧坏。但这个不是必须的,昕以剥到后面的“扩展工具”。

14.翟t镰斌三善薰三三薹兰至墓ii耋i:i蓦曩

测量用的工具以及设备.包括:钢尺、卷尺、万用表等。C见表5)万用表可以选择比较简单的便宜的“数宇万用表”.一般功能是足够了的.当然有条件可以选择更专业的数字万用表。一般注意如果数字万用表没有自动关机功能.在不用的时候请关闭电源开关.否则电池很快就

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万方数据

会耗完。有条件的还可以买个“舵机测试器”,方便测试

舵机洲值。但这个不是必须的.所以列到后面的。扩展

工具”。

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这里还有一些其他的工具.都是前面那些工具的扩展.不是磬须的,但是如果有则更方便.可以自行根据情况进行选择.或者是在有需要时再添购。(见表6】

续表6

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机器人制作入门"轻武器"

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

PVCBOT

电子制作

ELECTRONICS DIY2011(3)

1. PVCBOT 机器人制作入门"重型武器"[期刊论文]-电子制作2011(3)2. PVC-Robot "暴走"的臭虫——振动机器人[期刊论文]-电子制作2011(4)3. 梦不落 DIY红外遥控接收器[期刊论文]-电子制作2011(4)

4. 刘远明.高晓 具有报警功能的水位自动控制器[期刊论文]-电子制作2011(3)5. 韩迎峰 浅谈《简易机器人制作》与学生能力的培养[会议论文]-2009

6. 陈静 单片机应用系统中的编程语言[期刊论文]-淮北职业技术学院学报2009,8(1)

7. 郑晓亮.祝龙记 利用机器人制作推进自动化专业课程改革初探[期刊论文]-中国科教创新导刊2008(32)8. DIY积木式机器人--每个学生都买得起的机器人[期刊论文]-信息技术教育2005(3)9. 臧海波 尼尔森·帕斯与DIY[期刊论文]-电子制作2011(6)10. 陈洁 谈谈8051模块化编程的技巧[期刊论文]-电子制作2011(3)

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzzz201103002.aspx

范文四:机器人制作入门教程

根据我的经验以及美国机器人学的入门课程设置来看,控制软件的开发比机械电子部分要难,因为自学时不容易有直观的体会,也没有什么很好的教材。如果软件部分一知半解,会直接导致你只能停留在一些初级的控制算法上,一旦想让机器人做些复杂的有意思的事情就觉得束手无策。

我的建议是你争取能自己做个小游戏,只要从头到尾把物理模拟、键盘事件响应、图形渲染都实现一遍,就能对机器人涉及的各种技术有很直观的了解。Pygame 这个库对入门者是很好的选择。注意游戏的类型不能是回合制的,必须是贪吃蛇、开小车、超级马里奥这种需要对真实世界进行连续模拟的游戏。在这些小游戏的基础上如果能自己实现一下物理引擎,你对机器人学里面最关键的轨迹控制部分有更深入的了解。提到的这些都不难,但可惜的是我没发现很好的教科书,得从网上找些教程才好起步,这些教程几乎都是英文的。

物理模拟类的游戏说白了就是个软实时系统,等你对软实时系统的计算机控制有了感性认识,脑子里就容易对机器人的体系结构有比较清晰的把握。到时候再去接触单片机、FPGA、嵌入式设备,你的理解会很不一样,这些电子硬件都是为了实现你在游戏中的主循环而选用的具体设备,没有根本的区别。

成功完成第一个机器人总是最难的。

所以最好要采用KISS(Keep It Simple Stupid)方法:保持简单、目标明确!这是一个非常好的建议,因为我的第一个机器人目标定位太高,浪费了大量的资金,而且它根本没有真正的工作过。制作第一个机器人的目标应该是学习基础知识,包括:如何编写程序、怎样使用工具、弄懂用到的术语,学习基本的技术和怎样用最便宜的价格搞到机器人的零件。 把你的cool机器人点子应用到你的第二个机器人上。随后你可以使用从第一个机器人上拆下来的零件来制作第二个机器人。相信我。

但是首先你要有个设计。

一个容易制作的机器人应该是什么样子呢?这看上去像一个愚蠢的问题,但是我保证好好研究一下其他机器人会对你有很大的帮助。浏览网站上机器人相关 的图片。切记只看真正简单的机器人,不要在你的第一个机器人上想象和创造。如果你想制作一个能帮你拿啤酒并有视力的双足机器人,那么你只是在自找麻烦。你要做的就是不会从桌上掉下去,不会发声的两轮的机器人。对于一个初学者来说,能自己完成已经是非常难的了。被机器人最基本的驱动算法所驱动-差分驱动。前进时,两个轮子要以相同速度前进。 后退时,两个轮子以相同速度后退。 左转时,是左边的轮子后退而右边的轮子前进。 右转时,右边的轮子后退而左边的轮子前进。你可以通过改变两个轮子的转动速度得到一些有趣的曲线。但是现在,为了保证你的第一个程序的简单,让我们保持算法的二元性。不要忘了你还需要一个小脚轮(必须是摩擦力小的)。要制作一个差分驱动器我需要有什么呢?只需要有两样东西:2个轮子和2个电机。听起简单,但我们还是需要一个整体的设计方案。

让我们先从轮子开始。大轮子会让你的机器人移动速度更快,而小的轮子会慢些。那为什么不直接用大的呢?大轮子意味着你的机器人有更小的转矩去携带 沉重的负荷,大轮子也更难很好的控制位置。而且你的传感器一般跟不上位置快速的移动。

现在我们来看看电动机。为机器人选择一个最优的电动机要考虑重量,传动比率

(gearing ratios),地形的要求,速度和加速度的要求,电压,耗电量,可控制性等一整系列的事情,这些对于一个初学者来说简直就是灾难。所以我们先应付一下。 让你的机器人尽可能的轻,选一个不容易被烧坏的电机。但要记得电机越大电池的寿命越短、控制电路也更复杂更昂贵。以下是我对你的第一个机器人电动机的建议: 电压:5V-8V 转矩:是你设计需要的2倍。

我的建议是制作一个小型机器人,买2组6V的镍氢电池组。每组加运费大概需要10-15美元。买2组电池可以将电动机电源与电路电源隔离开。作为一个初学者你肯定不会希望你的电动机影响或烧毁你敏感的电路。相信我一组电池给电动机供电,另一组给电路供电。电路最好使用镍氢电池,电动机使用镍镉电池 还是镍氢电池取决于你的电动机功率的期望值。由你自己选择。你可以在RadioShack或任何的RC俱乐部网站上买的到。使用任何的电源,都要确保使用一个好的机器人功率调节电路去帮助你控制你的电源。

其他提示:

不要重新发明轮子!去网上看看其他人做的东西,然后模仿着做!这可能没有创造性,但这是你的第一个机器人,不要指望在第一次尝试的时候就发明相对论。

加入当地的机器人俱乐部。他们有你需要的所有设备和建议。他们会成为一个巨大的支持团队。有可能会找到合作伙伴来一起制作机器人,可以分摊花销。

或者上一些机器人网站逛逛,萝卜库是国内最大的机器人综合门户网站,是一个以"机器人百科”为科普教育入口,集合学习、交流和创业于一体的服务机器人生态圈平台,以培养千千万万的“萝卜丝”为目标,最终实现机器人走进千家万户的梦想。建议到萝卜库里面看看机器人爱好者、机器人创客都在做什么项目,还可以了解更多关于机器人的知识和资讯,参与讨论机器人发展,与机器人创客交流。

参加机器人竞赛。这样会给你动力,设计目标和完成机器人的最后期限。另外如果赢得了奖金,你的机器人就能自己赚钱了.只是不要等到比赛 前2个星期才开始。也不要指望你第一次就能获胜,除非在比赛开始的前一个月你已完成机器人。那样你就有很多的时间来调整和完善你的机器人。从失败中吸取教 训重新设计你的第一个机器人然后下次继续参加。

买零件也是一个技巧。寻找零件,确认符合你的规格并且买得起就是一个挑战。记得有很多供应商会免费向“你的公司”提供传感器和IC的样品,用我们的机器人零件清单也会帮助你开始。随着机器人规模的线性增加,它的花费和难度都成指数增加。让你的机器人尽可能的小巧轻便。

最重要的一定要切记遵循KISS原则。保证机器人的简单,傻瓜。

范文五:林锋教你一步一步玩机器人(arduino)--制作篇(入门组件A)

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

林锋教你一步一步玩机器人(arduino)系列

------制作篇

(入门组件上)

----- 张林锋/文 2012-5-28

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------目录

1 前言...............................................................................................................................................................3 2. 准备工作......................................................................................................................................................3

2.1 元器件准备工作................................................................................................................................3 2.2 实验板子准备....................................................................................................................................4 3 LED 实验......................................................................................................................................................5 4 蜂鸣器实验...................................................................................................................................................7 5.按键实验........................................................................................................................................................9 6 8*8点阵实验................................................................................................................................................11 7 串口实验.....................................................................................................................................................12 8 模拟量输入(电压输入).........................................................................................................................16 9 直流电机控制(L298N驱动模块).........................................................................................................18 10 PMW 脉冲宽度调试.................................................................................................................................21 11 控制舵机...................................................................................................................................................22 12 超声波模块...............................................................................................................................................23 13 巡线防跌模块...........................................................................................................................................26 14 红外遥控...................................................................................................................................................27

说明

写这系列文章主要目的是和读者一同分享下自己的学习过程,也希望能给读者带来一些帮助,文章部分内容剪裁网络文章,部分自己撰写。文章内容用于爱好者之间学习,不得用于商业目的。当然笔者才疏学浅,所书内容难免有缺点和漏洞,还请读者多多海涵,希望能和广大电子爱好者交流心得。 本人QQ:65198204

邮箱:65198024@qq.com

博客:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 前言

在淘宝买的Arduino 主板套件终于在26号到了,物流也太慢了,发了4天才到。套件包含:4轮小车,Arduino MEGA 2560 主板,配套的MEGA Sensor Shield V2.0扩展板,超声波模块,红外遥控模块,寻线防跌模块,舵机。 套件是在27°寒语电子工作室(http://shop71695661.taobao.com/)买的,也就是科易互动科技的子站(http://keyes-arduino.taobao.com/)。

备注一下:套件性价比很高,也有配套的相关资料,不过个人觉得配套资料写的不够详细和全面,对于新手制作会带来很多不便。

在制作篇系列文章中,我会对入门组件的应用,以及4轮小车套件的制作,做出详细的制作流程,图文并茂。相信会对新手入门带来一定收获。

读者在做本文章实验时可以结合阅读我的相关入门知识文章,基本篇,硬件篇,软件篇。 制作篇分:入门上篇:主要介绍一些基础配件,以及小车所要用的器件。 4轮小车篇:主要介绍小车制作全过程。 入门下篇:主要介绍一些其他外围器件应用。比如:1602,12864液晶应用,时钟模块应用等。 4轮小车改造篇:加入自己的一些元素。

2. 准备工作 2.1 元器件准备工作

本篇实验器件所用到的元器件如下:(1)发光二极管(2)蜂鸣器(3)按键(4)可变电阻(5)8*8点阵(6)串口 (7)直流电机(8)伺服电机(9)超声波模块(10)寻线防跌模块(11)红外遥控。 下面给我的全家福来个图,呵呵。

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.2 实验板子准备

首先把一些常用的器件可以焊在洞洞板上,并把引脚焊出来,方便实验。如下图

顺便把51单片机的最小实验板也焊一下,为后面的对比实验用。(STC12C5A60S2)

下面发个全家福

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3 LED 实验

全世界都在用的第一个实验。虽然简单还是做一下,温故而知新,实验无小事。呵呵。至于Arduino软件如何使用,我在制作篇就不过多的描述了,(www.arduino.cc 下载绿色版,插上USB线,寻找驱动,设置主板类型,设置COM口,就可以下载了)。

发光二极管注意正负。也不一定要接限流电阻,一般烧不了的。 这里用到的Arduino 主板的I/O口为13脚(单片机为P1.0).

这里要注意的是:51单片机上电后,全部I/O管脚都为高电平,这是个2560不同的。 首先看看 2560运行效果

程序如下(注意:Arduino开发平台不支持汉字,如要要显示汉字,需先用写字板输入后拷贝过来)

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

再来看看单片机的运行效果

单片机程序如下

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 蜂鸣器实验

关于蜂鸣器的介绍,DFRobot 的基础套餐中文教程里有详细的介绍。我这里做一下简单的描叙。 蜂鸣器分为2种:有源,无源。

如下图,黑色胶封的为有源蜂鸣器,有绿色电路板的为无源蜂鸣器。(也可以用万用表的欧姆档可以测量出来,有源蜂鸣器的电阻为几百Ω,无源蜂鸣器的电阻为4~16Ω)。本实验用的事有源蜂鸣器,内带驱动电路。不许要三极管驱动。

由于蜂鸣器实验效果图看不出来,和LED实验类似。就没有贴图了

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Arduino MEGA 2560 程序:

51单片机程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5.按键实验

本实验为按键亮灯,注意2560的按键口必须接下拉电阻(10K),然后后面的判断语句会有误。按键输入接12脚。(单片机接P1.1) 效果图:

Arduino MEGA 2560 程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------单片机实验效果:

51单片机程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 8*8点阵实验

FJ1088BH 8*8点阵引脚说明

1~8 列正极,a~h 行负极

由于单片机I/O口的驱动能力有限,无法直接驱动这么多点阵。单片机的实验这一节就省了。呵呵,偷个懒。

下面来说说2560把,2560的I/O口驱动能力很强,可以达到40mA.。可以直接驱动。实验比较简单,大家细心将线连上就OK了。 实验效果图如下:

程序如下:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7 串口实验

这个实验提前做的原因是为了方便后面实验的数据演示,比如AI输入,PMW等。

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2560 编写串口通信非常方便,只需调用Serial 函数便可,

Serial 函数有很多功能,具体参照软件篇,或者去看官网的说明 这里用到的就是一个串口定义,和串口输出的功能 2560程序:

2560运行效果:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------点击 这个是Arduino 开发平台自带的串口调试工具,不过有个缺点只能锁定USB转串口这个口。右边是串口调试工具显示的值。

这里我的USB转到我PC上的串口为COM4,(我遇到的问题:2560主板有4个串口,USB转换对应的COM0,也就是0 脚RX ,1脚TX,如果定义这个口发送数据,电脑端用USB转换过来后的COM4接收,显示正常如上图所示, 如果我用电脑自带的原生态串口COM1,或者COM2来接收数据就是乱码,一直还没找到原因,不知道读者是否遇到同样的情况,目前也不纠结这个问题了。以免影响后面实验的进度)。

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51单片机运行效果

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------单片机程序:

8 模拟量输入(电压输入)

ATMEGA2560可以读取0到5V的电压,ADC的分辨率为10-bit(1024个状态量),换句话说5/1024=4.8mV是最小分辨率电压值。

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------实验效果:(0~1023变化)

程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

9 直流电机控制(L298N驱动模块)

接线示意图:(VMS为电机驱动电源,5V逻辑控制电源可以外接也可以用板载,注意跳线跳上表示使用板上电源,使用板载电源时,MCU的GND要连在一起。)

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2560 实验效果:

2560 程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51单片机实验效果

51 单片机程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

10 PMW

脉冲宽度调试

线路沿用上面的电机的线路,结合实验8 , 实验效果:(外用表实时观看PMW电压)

2560程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11 控制舵机

用Arduino控制舵机是灰常方便的。(封装好了Servo类库,方便调用,具体功能见软件篇) 舵机原理图:

实物图:

接线:灰---GND 接扩展板的G位接口 红---+5V 接扩展板的+5V接口 黄---接信号

程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

12 超声波模块

主要技术参数:

1.使用电压:DC5V 2.静态电流:小于2mA 3:电平输出:高5V 4:电平输出:低0V

5:感应角度:不大于15度 6:探测距离:2cm-450cm 7:高精度:可达3mm 接线方式,VCC、trig(输入)、 echo(输出)、 GND地线 注意:trig(输入)对应2560主板应该是TX(发送)。echo(输出)对应2560主板应该是RX(接收)。 时序图:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

工作原理:

(1)采用IO触发测距,给至少10us的高电平信号;

(2)模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回; (3)有信号返回,通过IO输出一高电平,高电平持续的时间就是 超声波从发射到返回的时间.

(4)公式:us/58=cm或us/148=英寸,测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 注意:测量周期最好60ms以上。{1秒=1000毫秒(ms)=1000000微秒(μs) }

实验效果:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(误差还是很小的图上我是用卷尺量的20CM距离) 程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

13 巡线防跌模块

性能参数:

1:检测距离,检测白纸时约为2厘米。视颜色的不同距离有所不同,白色最远。

2.供电电压:2.5V~12V,不要超过12V。(注意:最好用低电压供电,供电电压太高传感器的寿命会变短。5V供电为佳。)

3.工作电流,5V时18~20ma。经大量测试,传感器硬件设置为18~20ma工作电流时性能最佳,主要表现在抗干扰能力上。如果客户需要小功耗的,本店也可以修改,最小能做到5ma。拍下留言注明即可。 4.检测到物体,信号端输出低电平;未检测到物体,信号端输出高电平。 实验效果: 程序:

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14 红外遥控

红外线调试也很简单,用到了科易互动给出的库。(这里一定要注意:库最好用Arduino 0022或者0023,最新版本编译会报错)。 首先用到科易互动的一个数据收集程序IrReceive,用于收集:遥控器协议,按键编码,按键位数, (现在小车已经装好,应为红外实验是最后一步,昨天下午调试红外老是编译报错,就是上面我说道的版本问题,所以没去管了,直接装好小车了,这里感谢群里的Chen提示我可能是版本问题,要不是我也没想到。)

基本家里的遥控器都可以用上,呵呵,把按键编码住就OK了。我还是用科易互动的遥控器来做。

制作篇乮入门组件乯 林锋/文-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------按键编码如下:

Protocol: NEC, irCode: FFA25D, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FF629D, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FFE21D, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FF22DD, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FF02FD, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FFC23D, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FFE01F, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FFA857, bits: 32 Protocol: NEC, irCode: FF906F, bits: 32 Protocol: NEC, irCode: FF9867, bits: 32

Protocol: NEC, irCode: FFB04F, bits: 32 0:Protocol: NEC, irCode: FF6897, bits: 32 1:Protocol: NEC, irCode: FF30CF, bits: 32 2:Protocol: NEC, irCode: FF18E7, bits: 32 3:Protocol: NEC, irCode: FF7A85, bits: 32 4:Protocol: NEC, irCode: FF10EF, bits: 32 5:Protocol: NEC, irCode: FF38C7, bits: 32 6:Protocol: NEC, irCode: FF5AA5, bits: 32 7:Protocol: NEC, irCode: FF42BD, bits: 32 8:Protocol: NEC, irCode: FF4AB5, bits: 32 9:Protocol: NEC, irCode: FF52AD, bits: 32

范文六:机器人制作入门-重型武器

舞匾塑亟巫固

机器人制作入门“重型武器"

●●

作者/PVcBOT

DJY机器人除了准备好必要的工具之外,还需要

_2.五金配件

准备好一定的器材,这里面既包括基本的材料.对于五金配件主要包括:螺丝、螺母、螺柱等。PVC—

PVC—Robd来说主要就是PVC线槽.还有钢丝、铁线Robd最常用的接台方式就是用“螺丝+螺母”。(见等i也包括五金零件,如:螺丝、螺母、螺柱等;此表3)

外其他各类电子配件。

本篇文章所指的器材主要是指那些需要损耗、消

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耗的物品.其数量会随着使用而减少.需要不断的补电气配件主要包括:电线、杜邦线、面包板、电路板充多次增购,区别于只要购置一次的工具.但也有一插头、插座、排针、开曩等。(见表4】

些器材其实是工具,但为了归类方便我这里也没有非常严格的界定。比如充电器按照性质分应该属于工具.14.龟:}元鼍博_:_:*誊篓:…一i.

而电池可以属于器材.但是由于都是电源相关所以我电子元器件主要是电路元器件.主要指:电阻、电容、这里把他们都归为器材。

二极管、三级管等。因为相关的元器件涉厦的型号太多.下面将列出各种所需的器材(见表1l,同时也会建议可以购买整包混装的.一般可以覆盖主要的常用型注明获得的方式方法。

号。、电子元器件不是开始人门时就需要.只有在DIY电子电路时才用到.所以都列为可选器材。(见表5)

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PVC—Robot魄基苯萌鹊主要就是PVC线槽.PVC

-5.电瀛器械薯|:__1。一蓦蔓一I置

线槽有很多规格.一般购买2cm和4cm左右宽度方形

电源器材主要是电源相关的器材.主要包括:电源的就够了,一整根PVC线槽比较长.为便于放置可以

电池、电池盒、充电器等。(见表6)

在买的时候顺便让五金店帮锯成几段,(见表2)

其中的电池可以采用普通的干电池.也可以采用专

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门的可充电电池。如果采用充电电池,则还需要配备充

括:整理(收纳)箱、元件盒、胶袋‘DlY器件的窖器比鞍灵活.可以根据自l以下列出的仅为参考.所有都只作为i

电池。以下列出的为可选器材,不一定要配备一可以根

以上列出的为Diy机器人的常用{

据实际情况选择口(见表7)

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虑一般的镍镉电池外・也可以考虑镍氢电池-或者是锂

:器:警苎!考虑电池测试倥;而充电电池除了可以者

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收纳容器主要是一些用于存放DlY器材的容器-包

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章中会有所补充。

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C上接8页)

小型甚至徽型的机器人。所以对材料

的机械强度要求也不高.采用PVC

线槽算是一种银适合的材料选择.而

且加工起来比较简单方便。相对于金

属材料进行机械加工时所需要的车床等专业设备.加工PVC线槽只需要

’太剪刀+裁纸刀+小电钻”的组台.

类似。手工剪纸”的方式就可以完成。

另外因为制作的机器人体型小.所以开展活动时所需要的场地空间不大。同时各种器件的性能要求也没有那么高.威本也相对鞍低。因此。PVC—Robot”也代表着“低成本、易实现”的DIY机器』、。

好了.言归正传.接下来我将以不同系列章节的文章。分享从基本准

备工作开始.到单片机,到软件编程.再到完整机器人项目的一些经验。对于我自己来说这也是一习提高的过程.大家也可以在过程中多多交流、共同进步。

BEAI●机器人(后续立章会详细介绍制作过

机器人制作入门"重型武器"

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

PVCBOT

电子制作

ELECTRONICS DIY2011(3)

1. PVCBOT 机器人制作入门"轻武器"[期刊论文]-电子制作2011(3)2. PVC-Robot "暴走"的臭虫——振动机器人[期刊论文]-电子制作2011(4)3. 梦不落 DIY红外遥控接收器[期刊论文]-电子制作2011(4)

4. 郑晓亮.祝龙记 利用机器人制作推进自动化专业课程改革初探[期刊论文]-中国科教创新导刊2008(32)5. DIY积木式机器人--每个学生都买得起的机器人[期刊论文]-信息技术教育2005(3)6. 陈洁 谈谈8051模块化编程的技巧[期刊论文]-电子制作2011(3)

7. 陈静 单片机应用系统中的编程语言[期刊论文]-淮北职业技术学院学报2009,8(1)8. 韩迎峰 浅谈《简易机器人制作》与学生能力的培养[会议论文]-20099. 臧海波 尼尔森·帕斯与DIY[期刊论文]-电子制作2011(6)

10. 刘思远.李杰.龚恒士 运动木棒长度计量装置的设计与制作[期刊论文]-电子制作2011(5)

引用本文格式:PVCBOT 机器人制作入门"重型武器"[期刊论文]-电子制作 2011(3)舞匾塑亟巫固

机器人制作入门“重型武器"

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作者/PVcBOT

DJY机器人除了准备好必要的工具之外,还需要

_2.五金配件

准备好一定的器材,这里面既包括基本的材料.对于五金配件主要包括:螺丝、螺母、螺柱等。PVC—

PVC—Robd来说主要就是PVC线槽.还有钢丝、铁线Robd最常用的接台方式就是用“螺丝+螺母”。(见等i也包括五金零件,如:螺丝、螺母、螺柱等;此表3)

外其他各类电子配件。

本篇文章所指的器材主要是指那些需要损耗、消

_3电气配件__jj

耗的物品.其数量会随着使用而减少.需要不断的补电气配件主要包括:电线、杜邦线、面包板、电路板充多次增购,区别于只要购置一次的工具.但也有一插头、插座、排针、开曩等。(见表4】

些器材其实是工具,但为了归类方便我这里也没有非常严格的界定。比如充电器按照性质分应该属于工具.14.龟:}元鼍博_:_:*誊篓:…一i.

而电池可以属于器材.但是由于都是电源相关所以我电子元器件主要是电路元器件.主要指:电阻、电容、这里把他们都归为器材。

二极管、三级管等。因为相关的元器件涉厦的型号太多.下面将列出各种所需的器材(见表1l,同时也会建议可以购买整包混装的.一般可以覆盖主要的常用型注明获得的方式方法。

号。、电子元器件不是开始人门时就需要.只有在DIY电子电路时才用到.所以都列为可选器材。(见表5)

I,.善书料辉一一『i|_一—|||

PVC—Robot魄基苯萌鹊主要就是PVC线槽.PVC

-5.电瀛器械薯|:__1。一蓦蔓一I置

线槽有很多规格.一般购买2cm和4cm左右宽度方形

电源器材主要是电源相关的器材.主要包括:电源的就够了,一整根PVC线槽比较长.为便于放置可以

电池、电池盒、充电器等。(见表6)

在买的时候顺便让五金店帮锯成几段,(见表2)

其中的电池可以采用普通的干电池.也可以采用专

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I2011

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括:整理(收纳)箱、元件盒、胶袋‘DlY器件的窖器比鞍灵活.可以根据自l以下列出的仅为参考.所有都只作为i

电池。以下列出的为可选器材,不一定要配备一可以根

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据实际情况选择口(见表7)

基本上部是参照目前我自己的配置能

虑一般的镍镉电池外・也可以考虑镍氢电池-或者是锂

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收纳容器主要是一些用于存放DlY器材的容器-包

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章中会有所补充。

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C上接8页)

小型甚至徽型的机器人。所以对材料

的机械强度要求也不高.采用PVC

线槽算是一种银适合的材料选择.而

且加工起来比较简单方便。相对于金

属材料进行机械加工时所需要的车床等专业设备.加工PVC线槽只需要

’太剪刀+裁纸刀+小电钻”的组台.

类似。手工剪纸”的方式就可以完成。

另外因为制作的机器人体型小.所以开展活动时所需要的场地空间不大。同时各种器件的性能要求也没有那么高.威本也相对鞍低。因此。PVC—Robot”也代表着“低成本、易实现”的DIY机器』、。

好了.言归正传.接下来我将以不同系列章节的文章。分享从基本准

备工作开始.到单片机,到软件编程.再到完整机器人项目的一些经验。对于我自己来说这也是一习提高的过程.大家也可以在过程中多多交流、共同进步。

BEAI●机器人(后续立章会详细介绍制作过

机器人制作入门"重型武器"

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

PVCBOT

电子制作

ELECTRONICS DIY2011(3)

1. PVCBOT 机器人制作入门"轻武器"[期刊论文]-电子制作2011(3)2. PVC-Robot "暴走"的臭虫——振动机器人[期刊论文]-电子制作2011(4)3. 梦不落 DIY红外遥控接收器[期刊论文]-电子制作2011(4)

4. 郑晓亮.祝龙记 利用机器人制作推进自动化专业课程改革初探[期刊论文]-中国科教创新导刊2008(32)5. DIY积木式机器人--每个学生都买得起的机器人[期刊论文]-信息技术教育2005(3)6. 陈洁 谈谈8051模块化编程的技巧[期刊论文]-电子制作2011(3)

7. 陈静 单片机应用系统中的编程语言[期刊论文]-淮北职业技术学院学报2009,8(1)8. 韩迎峰 浅谈《简易机器人制作》与学生能力的培养[会议论文]-20099. 臧海波 尼尔森·帕斯与DIY[期刊论文]-电子制作2011(6)

10. 刘思远.李杰.龚恒士 运动木棒长度计量装置的设计与制作[期刊论文]-电子制作2011(5)

引用本文格式:PVCBOT 机器人制作入门"重型武器"[期刊论文]-电子制作 2011(3)

范文七:智能电子创新制作-机器人制作入门

本书简介

现在,模型机器人已经成为素质教育、技能实践的重要选题,国内外各种机器人比赛方兴未艾,尽快编写一本适合国情的机器人参考书是非常重要的,也是必需的。

本书没有过多涉及诸如电子学理论或软件编程等基础细节,书中提及的理论并不十分高深难懂,也没有复杂的数学公式,而是重点介绍构成机器人的机械、电路、电源、传感器、直流电机、步进电机、舵机以及常用电子元器件的原理与应用电路,讲述经验,提供解决问题的各种方法和大量翔实的资料。

本书可作为机电一体化、机器人工程、计算机控制等专业学生的参考书,同时也是参加各种竞赛活动必不可少的工具书。

目录

第1章 常用制作工具

1.1 常用金工制作工具

1.2 常朋木工制作工具

1.3 常用电子类组装工具

第2章 机器人机械

2.1 机械设计原则

2.2 常用机械零件

2.3 常用机械结构

2.4 常用动作机构

2.5 机器人制作常用材料

2.6 机械加工疗法

2.7 机械装配

2.8 行走机械

第3章 电子元器件

3.1 电子元件

3.2 电子器件

3.3 数字器件

3.4 常用芯片图

第4章 机器人电源

4.1 交流电源变换

4.2 稳压电源、直流电源

4.3 直流电压变换

4.4 机器人电源

4.5 便携电源参数

4.6 竞赛过程中的电源操作

第5章 机器人传感器

5.1 机器人传感器的分类

5.2 光敏器件

5.3 磁敏器件

5.4 热敏元件

5.5 压敏器件

5.6 力敏器件

5.7 湿敏器件

5.8 气敏器件

5.9 超声传感器

5.10 接触传感器

5.11 回转仪传感器

5.12 加速度传感器

5.13 旋转编码器

5.14 PSD距离传感器

5.15 听觉传感器

5.16 声频识别传感器

5.17 热释传感器

第6章 机器人常用电路

6.1 基本电路

6.2 电压变换

6.3 运算放大器

6.4 模拟电子开关

6.5 传感器电路

6.6 直流电机控制

6.7 步进电机驱动

第7章 电机

7.1 电机简介

7.2 卣流电机

7.3 步进电机

7.4 舵机

第8章 电路安装与调试

8.1 电路安装工具

8.2 焊接与配线

8.3 信号调理与噪声抑制

8.4 设计工具与编程技巧

8.5 安装与调试

第9章 机器人竞赛相关问题

9.1 机器人装饰

9.2 遥 控

9.3 竞赛的组织管理

9.4 相关资料和网站

第10章 机器人创作实践

10.1 机器羊的机械设计

10.2 电路设计

10.3 机器羊控制芯片

10.4 Keil 8051 C编译器

10.5 C51软件编程

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范文八:机器人入门

机器人入门—给刚接触机器人的朋友们作者:Ricky 文章来源: RoboticFan.Com 更新时间:2003年04月11日 打印此文 浏览数: 56436

你对机器人感兴趣吗?那好,那也是我建立这个网站唯一理由。但是很不幸的是,玩机器人不是一个很容易的爱好,他需要的不仅仅是一些专业知识,比如,机械,电子,计算机,同时还需要你投入极大的热情,精力和Money。如果你对机器人没有很强烈的愿望去了解它,学习它,没有一定的毅力去研究它,那我劝你还是放弃把机器人当作兴趣的爱好吧。当然,如果上面所需的条件你都不缺的话,那我们可以继续下面的内容了。 在开始写这篇文章之前,还有一件事情要声明一下,研究机器人和研究别的东西不一样,你可以把它当作一个玩具来研究,所以研究机器人应该是一件很愉快的工作,千万别把它当作一件苦差事来对待,不然也别玩了。机器人经过几十年的发展,国外网站上已经有n资料可以找了。而国内目前机器人资源目前来说还是一个空白。写这篇文章主要是给国内刚玩机器人的爱好者们一些小小的意见。 机器人到底什么?自从机器人诞生以来就有很多对机器人的定义了,但是正如目前很多学者所指出的一样,很多所谓的机器人看上去像机器人,其实并不是真正的机器人,比如一个无线遥控的有4条会动的腿的狗也能叫机器人吗?当然不能,但是现在很多产品就是这么叫的。但是根据我个人对机器人的理解,一个所谓的机器人必须有2个最主要的功能。一是能和外界交流,第二是能够自动根据交流的信息产生一些反应。这反应可以是事先写好的程序,或者机器人自己产生的程序,一句话就是要有反应。当然,我本来就没什么资格来定义机器人,但是就目前的技术水平和对机器人的理解程度,我觉得最简单的机器人应该有以上2大主要功能。

在开始写这篇文章之前,还有一件事情要声明一下,研究机器人和研究别的东西不一样,你可以把它当作一个玩具来研究,所以研究机器人应该是一件很愉快的工作,千万别把它当作一件苦差事来对待,不然也别玩了。机器人经过几十年的发展,国外网站上已经有n资料可以找了。而国内目前机器人资源目前来说还是一个空白。写这篇文章主要是给国内刚玩机器人的爱好者们一些小小的意见。机器人到底什么?自从机器人诞生以来就有很多对机器人的定义了,但是正如目前很多学者所指出的一样,很多所谓的机器人看上去像机器人,其实并不是真正的机器人,比如一个无线遥控的有4条会动的腿的狗也能叫机器人吗?当然不能,但是现在很多产品就是这么叫的。但是

根据我个人对机器人的理解,一个所谓的机器人必须有2个最主要的功能。一是能和外界交流,第二是能够自动根据交流的信息产生一些反应。这反应可以是事先写好的程序,或者机器人自己产生的程序,一句话就是要有反应。当然,我本来就没什么资格来定义机器人,但是就目前的技术水平和对机器人的理解程度,我觉得最简单的机器人应该有以上2大主要功能。

接下来是玩机器人对基础知识的需求,这里面的知识是任何一个玩机器人的人都必须会的。

简单的说,你必须具备高中物理知识,同时知道电容的作用,电感的作用,二极管的作用以及使用方法,直流电机的工作原理,发光二极管的使用,变压器的使用,如果学过大学模拟电路和数字电路再加上电工原理,那你的电子学理论知识就基本上够了,剩下就是实践了。说实话,机械部分的基础基本上不需要,只要有一点机械常识就可以了,相信玩机器人的朋友们以前玩具一定没少拆,多留心一下里面的机械结构就没什么大问题了。当然如果你要学习如何设计比如2条腿的机器人,或者别的几条腿的,那还需要大学里面一点点的机械原理的内容,不过不用担心,只要不涉及到什么疲劳强度阿,载荷校验的这部分内容,其他部分相信是很容易就明白的。但是如果只是做一个最简单的轮式机器人的话,那这些内容也可以省了。最后是机器人的灵魂了,编程,无论怎么样,要会做一个所谓的机器人,你就必须写程序,这是最最基本的,因为就目前的是市场情况,你可以很容易买到电子和机械套件,但是你绝对没法买到机器人软件,如果能买到,那你如果不会写程序,就没法改进,这个机器人严格意义上就不是你的孩子了,就像父母生了你,但是给你思想,养你的人对你而言更重要。不要怕麻烦,事实上学写简单的程序也不是很难的一件事情,一般来说花个几个星期的晚上看看一些简单的编程,比如C,只要学会一门,再学其它编程语言是很容易的。

所以一定要静下心来,认真学一门,这个时候,支持你的动力就是对机器人的无与伦比的执着了。以上这些知识最好是边学边玩。学了机械就开始设计机器人地盘,学电子的时候就设计机器人电路,学编程就开始写机器人的程序。不然我相信没多少人能支持下来的。当然,你也可以跳开机械部分直接购买成品,这样可以直接使用目前成熟的而且相对比较多的产品。

机器人入门—给刚接触机器人的朋友们作者:Ricky 文章来源: RoboticFan.Com 更新时间:2003年04月11日 打印此文 浏览数: 56437

下面介绍 一下一个机器人“玩具”应该

有的物理组成部分:

机器人的大脑:

它可以有很多叫法,可以叫做 微控制器,微处理器,处理器或者计算器等,不过这都不要紧,通常微处理器是指一块芯片,而其它的是一整套控制器,包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片,不然就称不上机器人了。如果你是初学的,或者刚开始玩机器人的话,那最好买一套控制器玩,千万别之间玩微处理器哦,除非你电子系毕业的,而且专业是芯片设计,那你可以直接开始玩微处理器(呵呵,开个玩笑,只不过微处理器对初学者而言比较困难,还是由简入繁吧)。在选择微控制器的时候,主要要考虑:处理器的速度,Rom和Ram的大小,I/O端口类型和数量,编程语言以及功耗。

图: 机器人

图: 控制器

图:Sharp红外传感器

图:伺服电机

图:步进电机

在选购微控制器时候,最先考虑的一个是速度,主要的一个指标就是运行速度MHz,这个计算机的评价指标是一样的,越高的MHz意味着越快的执行速度和你付出越多的钱。这第二个存储容量的指标是决定你的控制器可以实现的功能的多少和复杂程度,越多的存储空间可以让你存储更多的程序代码,从而实现更多,更复杂的功能。I/O接口的种类和接口数量(pin numbers)是指接口数量,目前而言有2种接口种类,Analog(模拟)和Digital(数字)接口,这个接口种类决定你控制器可以控制硬件的类型,如果你的电动机控制卡是数字接口的,那你的控制器也必须要有数字输出接口,如果你的传感器是模拟接口的话,那你的控制器也必须要有模拟输入接口。接口数量就是指同时能够连接设备的多少了。

编程语言是一个控制器能够接受的语言类型,一般有C语言,汇编语言或者basic语言,这些通常能被高级一点的控制器直接执行,因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码,但是现在差不多每种控制器都支持C语言,如果你会C语言的话,那个编程的问题就很小了,如果你不会,而又不想学,那你就要花点时间找一个相应的编译器能够将你写的高级语言编译成你所选择控制器的执行代码。所以,建议想玩机器人的人们都学一点C,毕竟这个是目前被绝大多数编译器或者控制器所接受的语言哦。

最后一个要考虑的是,如何考虑功耗的问题,由于机器人不太好拖一根长长的电源线在屁股上,所以,除了考虑执行电机的功耗以外,另外一个耗电大户就是控制器了。在考虑这个参数的时候,主要考虑你的电源供应是什么,机器人预计的运行时间是多少。不过这个问题目前对我们

而言不是很大,除非你做那种很小的机器人,不然现在控制器的功耗都不是很大,所以,稍微大一点的机器人都会有足够的电源供应的。

传感器,是机器人和现实世界之间的纽带。但就目前传感器技术而言,我们现在所能选用的传感器或者说负担的起的传感器可不多。根据传感器的的工作特征,可以分为,光学传感器,顾名思义就是对光产生反应的的传感器,比如红外传感器,声传感器,比如microphone,力传感器,比如压敏传感器,位置传感器,比如陀螺仪。

光传感器:

光传感器的范围很广,有最简单的光敏电阻,就是光强度的大小改变电阻的阻值从而实现对光强度的感知,也有目前最复杂的摄像头Camera。然而在我们机器人中,用的最多的是Infra-red 红外传感器,其中的红外接近传感器是机器人在运动过程中必不可少的传感器,通过它,目前我们可以获得机器人的在移动过程中与前面障碍物之间的距离,当然这距离非常短。不过,对于我们的机器人来说,这也是目前唯一的可承受的选择。

还有一种目前比较有用的红外传感器是叫红外探测器,它不同于上面的红外接近传感器,它没有红外发射器,只有一个红外接受单元,由被测物体发出红外信号。一般用来做热感应用,比如人走近或者动物走进这样的传感器时,它就会产生信号。在生产安全领域用的比较多。对于我们吗,最多就是有人走进的时候能够作为一种感知手段来让机器人获得:“哇,有个发红外线的家伙冲我走过来了”这样的信息 。

还有一种目前我们也能承受的是摄像头,随着电脑技术的飞速发展,今天获得一个廉价的摄像头已经是非常easy的事情了,一个普通摄像头目前在市场上售价也就RMB200多点。但是对我们而言,与之相配套的,能应用于机器人的识别软件和硬件还相对比较少和昂贵,目前成熟的市场产品有美国卡耐基-梅隆大学开发的CMU-Camera套装,但是要100美金,差不多850RMB,相对而言价格还是高了一点。但是如果我们不用他们的套装,自己开发的话,其它硬件投入相对少了,但是你要对计算机编程相当精通,而且难度相对很大。一个比较简单的图像识别的软件少说也得一个计算机专业毕业的本科生4-5个月的工作时间才能写出来。更别说其它功能多一点的软件。不过随着现在对图像研究的在全世界范围如火如荼的展开,相信未来2年以后就会有很多产品可供选择了。

力传感器:

力传感器是用来检测碰撞或者接触信号的,比如机械手的应用,当你放一个东西到机械手的时候,机械手自动抓住它,它就需要力传感器检测东西抓的紧不紧。典型的力传感器是微

动开关和压敏传感器。微动开关其实就是一个小开关,通过调节开关上的杠杆长短,能够调节触动开关的力的大小。用来做碰撞检测这是最好不过了。但是这种传感器必须事先确定好力的阀值,也就是说只能实现硬件控制。而压敏传感器是能根据受力大小,自动调节输出电压或者电流,从而可以实现软件控制。

声觉传感器:

哈哈,这个部分我想都不用介绍了,目前最多的也就是麦克风了。几块钱一个,满世界都是。但是目前对我们而言唯一的问题是如何处理声音信号。当前没有一个比较好的声音解决方案,国外目前有几个产品,但是都没法识别中文,都是英文的 。不知道超声波传感器属不属于这个范畴,超声波传感器和红外接近传感器很像,也属于距离探测传感器,但是它能提供比红外传感器更远的探测范围,而且还能提供一个范围的探测而不是一条线的探测。也是目前我们用的最多的距离传感器之一了。

位置和姿态传感器:

机器人在移动或者动作的时候必须时时刻刻知道自己的姿态动作,否则就会产生控制中的一个开环问题,没有反馈。位置传感器和姿态传感器就是这个用的。常用的有光电编码器,由于机器人的执行机构一般是电机驱动,通过计算电机转的圈数,可以得出电机带动部件的大致位置,编码器就是这样一种传感器,它一般和电机轴或者转动部件直接连接,电机或者转动部件转了多少圈或者角度能够通过编码器读出,控制软件再根据读出数据进行位置估计。还有一种是陀螺仪,这是利用陀螺原理制作的传感器,主要可以测得移动机器人的移动加速度,转过的角度等信息。相关原理要参考大学物理的相关内容了。难度稍微大一点。而且目前价格也比较贵。罗盘对我们而言是陀螺仪的替代品,它利用了罗盘的原理,来测得机器人的角度,价格也比陀螺仪要便宜得多。大概150RMB左右一个。.最后一个要介绍的是GPS定位仪了,对于室外的移动机器人来说,这个是必须的定位手段了。它通过卫星来定位你的机器人,听上去很高科技,所以价格也很高咯。一个GPS定位模块目前售价大约是1500RMB左右。

传感器小结:

当然,以上所说的只是传感器中的一部分,还有很多传感器没谈,比如现在比较流行的激光范围探测器,这个传感器能提供50m的探测范围,而红外接近传感器只能提供50cm,超声波传感器能提供10m以内。随着探测距离的提高,价格也是以几何级数的提高,这么一个激光传感器通常需要2W RMB,绝对不是我们做能负担得起的,而且目前还没有小型化,一个最轻的也要2kg左右。这些传感器由于这样或者那样的原因,是

目前我们所不能选用的。

驱动器:

驱动器就是驱动机器人的动的部件。最常用的是电机了。当然还有液压,气动等别的驱动方式,但是由于控制负责,价格高等原因,并不太适合我们用。一个机器人最主要的控制量就是控制机器人的移动,无论是自身的移动还是手臂等关节的移动,所以机器人驱动器中最根本和本质的问题就是控制电机,控制电机转的圈数,就可以控制机器人移动的距离和方向,机械手臂的弯曲的程度或者移动的距离等。所以,第一个要解决的问题就是如何让电机能根据自己的意图转动。一般来说,有专门的控制卡和控制芯片来进行控制的。有了这些控制卡和芯片,我们所要做的就是把微控制器和这些连接起来,然后就可以用程序来控制电机了。第二个问题是控制电机的速度,在机器人上的实际表现就是机器人或者手臂的实际运动速度了,机器人走的快慢全靠电机的转速,这样,我们就要求控制卡对电机有速度控制。电机目前常用的有2种,步进电机(stepper motor)和直流电机(DC motor).

直流电机

这是最最普通的电机了,我们小时候的电动玩具全部用的直流电机,直流电机最大的问题是你没法精确控制电机转的圈数,也就前面所说的位置控制。你必须加上一个编码盘,来进行反馈,来获得实际转的圈数。这时的直流电机就变成了伺服电机(Servo Motor)。但是直流电机的速度控制相对就比较简单,用一种叫PWM的调速方法可以很轻松的调节电机速度。现在也有很多控制芯片带调速功能的。选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,电机的最高转速。

步进电机

步进电机看名字就知道了,它是一步一步前进的。也就是说,它可以一个角度一个角度旋转,不象直流电机,你可以很轻松的调节步进电机的位置,如果你发一个转10圈的指令,步进电机就不会转11圈,但是如果是直流电机,由于惯性作用,它可能转11圈半。至于为什么会有这样的差别,建议还是去看看相关电机的原理。步进电机的调速是通过控制电机的频率来获得的。一般控制信号频率越高,电机转的越快,频率越低,转的越慢。选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,每个脉冲电机的最小转角。

一般情况下,电机都没法直接带动轮子或者手臂,因为力矩不够大,所以我们需要加上一个减速箱来增加电机的输出力矩,但是代价是电机速度的减小,比如一个1:250的齿轮箱,会让你电机的输出力矩增大250倍,但是速度只有原来的1/250了。首先计算出机器人所需要的力矩大小,然后根据力矩去选择电机。

现在应该对机器人3大硬件部

分有个大致的了解了吧。

Ricky July 15 2003 at Nottingham,UK

范文九:机器人入门

机器人入门

你对机器人感兴趣吗?那好,那也是我建立这个网站唯一理由。但是很不幸的是,玩机器人不是一个很容易的爱好,他需要的不仅仅是一些专业知识,比如,机械,电子,计算机,同时还需要你投入极大的热情,精力和Money。如果你对机器人没有很强烈的愿望去了解它,学习它,没有一定的毅力去研究它,那我劝你还是放弃把机器人当作兴趣的爱好吧。当然仪表技术与传感器,如果上面所需的条件你都不缺的话,那我们可以继续下面的内容了。 在开始写这篇文章之前,还有一件事情要声明一下,研究机器人和研究别的东西不一样,你可以把它当作一个玩具来研究,所以研究机器人应该是一件很愉快的工作,千万别把它当作一件苦差事来对待,不然也别玩了。机器人经过几十年的发展,国外网站上已经有n资料可以找了。而国内目前机器人资源目前来说还是一个空白。写这篇文章主要是给国内刚玩机器人的爱好者们一些小小的意见。 机器人到底什么?自从机器人诞生以来就有很多对机器人的定义了,但是正如目前很多学者所指出的一样,很多所谓的机器人看上去像机器人,其实并不是真正的机器人,比如一个无线遥控的有4条会动的腿的狗也能叫机器人吗?当然不能,但是现在很多产品就是这么叫的。但是根据我个人对机器人的理解,一个所谓的机器人必须有2个最主要的功能。一是能和外界交流,第二是能够自动根据交流的信息产生一些反应。这反应可以是事先写好的程序,或者机器人自己产生的程序,一句话就是要有反应。当然,我本来就没什么资格来定义机器人,但是就目前的技术水平和对机器人的理解程度,我觉得最简单的机器人应该有以上2大主要功能。

接下来是玩机器人对基础知识的需求,这里面的知识是任何一个玩机器人的人都必须会的。

简单的说,你必须具备高中物理知识,同时知道电容的作用,电感的作用,二极管的作用以及使用方法,直流电机的工作原理,发光二极管的使用,变压器的使用,如果学过大学模拟电路和数字电路再加上电工原理,那你的电子学理论知识就基本上够了,剩下就是实践了。说实话,机械部分的基础基本上不需要,只要有一点机械常识就可以了,相信玩机器人的朋友们以前玩具一定没少拆,多留心一下里面的机械结构就没什么大问题了。当然如果你要学习如何设计比如2条腿的机器人,或者别的几条腿的,那还需要大学里面一点点的机械原理的内容流量计传感器,不过不用担心,只要不涉及到什么疲劳强度阿,载荷校验的这部分内容,其他部分相信是很容易就明白的。但是如果只是做一个最简单的轮式机器人的话,那这些内容也可以省了。最后是机器人的灵魂了,编程,无论怎么样,要会做一个所谓的机器人,你就必须写程序,这是最最基本的,因为就目前的是市场情况,你可以很容易买到电子和机械套件,但是你绝对没法买到机器人软件,如果能买到,那你如果不会写程序,就没法改进,这个机器人严格意义上就不是你的孩子了,就像父母生了你,但是给你思想,养你的人对你而言更重要。不要怕麻烦,事实上学写简单的程序也不是很难的一件事情,一般来说花个几个星期的晚上看看一些简单的编程,比如C,只要学会一门,再学其它编程语言是很容易的。

所以一定要静下心来,认真学一门,这个时候,支持你的动力就是对机器人的无与伦比的执着了。以上这些知识最好是边学边玩。学了机械就开始设计机器人地盘,学电子的时候就设计机器人电路,学编程就开始写机器人的程序。不然我相信没多少人能支持下来的。当然,你也可以跳开机械部分直接购买成品,这样可以直接使用目前成熟的而且相对比较多的产品。

下面介绍 一下一个机器人“玩具”应该有的物理组成部分:

机器人的大脑:

它可以有很多叫法,可以叫做 微控制器,微处理器,处理器或者计算器等,不过这都不要紧,通常微处理器是指一块芯片,而其它的是一整套控制器,包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片,不然就称不上机器人了。如果你是初学的,或者刚开始玩机器人的话,那最好买一套控制器玩,千万别之间玩微处理器哦,除非你电子系毕业的,而且专业是芯片设计,那你可以直接开始玩微处理器(呵呵,开个玩笑,只不过微处理器对初学者而言比较困难,还是由简入繁吧)。在选择微控制器的时候,主要要考虑:处理器的速度湿度传感器,Rom和Ram的大小,I/O端口类型和数量,编程语言以及功耗。 在选购微控制器时候,最先考虑的一个是速度,主要的一个指标就是运行速度MHz,这个计算机的评价指标是一样的,越高的MHz意味着越快的执行速度和你付出越多的钱。这第二个存储容量的指标是决定你的控制器可以实现的功能的多少和复杂程度,越多的存储空间可以让你存储更多的程序代码,从而实现更多,更复杂的功能。I/O接口的种类和接口数量(pin numbers)是指接口数量,目前而言有2种接口种类,Analog(模拟)和Digital(数字)接口,这个接口种类决定你控制器可以控制硬件的类型,如果你的电动机控制卡是数字接口的,那你的控制器也必须要有数字输出接口,如果你的传感器是模拟接口的话,那你的控制器也必须要有模拟输入接口。接口数量就是指同时能够连接设备的多少了。 编程语言是一个控制器能够接受的语言类型,一般有C语言,汇编语言或者basic语言,这些通常能被高级一点的控制器直接执行,因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码,但是现在差不多每种控制器都支持C语言,如果你会C语言的话,那个编程的问题就很小了,如果你不会,而又不想学,那你就要花点时间找一个相应的编译器能够将你写的高级语言编译成你所选择控制器的执行代码。所以,建议想玩机器人的人们都学一点C,毕竟这个是目前被绝大多数编译器或者控制器所接受的语言哦。

最后一个要考虑的是,如何考虑功耗的问题,由于机器人不太好拖一根长长的电源线在屁股上,所以红外温度传感器,除了考虑执行电机的功耗以外,另外一个耗电大户就是控制器了。在考虑这个参数的时候,主要考虑你的电源供应是什么,机器人预计的运行时间是多少。不过这个问题目前对我们而言不是很大,除非你做那种很小的机器人,不然现在控制器的功耗都不是很大,所以,稍微大一点的机器人都会有足够的电源供应的。

传感器,是机器人和现实世界之间的纽带。但就目前传感器技术而言,我们现在所能选用的传感器或者说负担的起的传感器可不多。根据传感器的的工作特征,可以分为,光学传感器,顾名思义就是对光产生反应的的传感器,比如红外传感器,声传感器,比如microphone,力传感器,比如压敏传感器,位置传感器,比如陀螺仪。

光传感器:

光传感器的范围很广,有最简单的光敏电阻,就是光强度的大小改变电阻的阻值从而实现对光强度的感知,也有目前最复杂的摄像头Camera。然而在我们机器人中,用的最多的是Infra-red 红外传感器,其中的红外接近传感器是机器人在运动过程中必不可少的传感器,通过它,目前我们可以获得机器人的在移动过程中与前面障碍物之间的距离,当然这距离非常短。不过,对于我们的机器人来说,这也是目前唯一的可承受的选择。

还有一种目前比较有用的红外传感器是叫红外探测器,它不同于上面的红外接近传感器,它没有红外发射器,只有一个红外接受单元,由被测物体发出红外信号。一般用来做热感应用,比如人走近或者动物走进这样的传感器时,它就会产生信号。在生产安全领域用的比较多。对于我们吗,最多就是有人走进的时候能够作为一种感知手段来让机器人获得:“哇,有个发红外线的家伙冲我走过来了”这样的信息 。

还有一种目前我们也能承受的是摄像头,随着电脑技术的飞速发展,今天获得一个廉价的摄像头已经是非常easy的事情了,一个普通摄像头目前在市场上售价也就RMB200多点。但是对我们而言 温湿度传感器,与之相配套的,能应用于机器人的识别软件和硬件还相对比较少和昂贵,目前成熟的市场产品有美国卡耐基-梅隆大学开发的CMU-Camera套装,但是要100美金,差不多850RMB,相对而言价格还是高了一点。但是如果我们不用他们的套装,自己开发的话,其它硬件投入相对少了,但是你要对计算机编程相当精通,而且难度相对很大。一个比较简单的图像识别的软件少说也得一个计算机专业毕业的本科生4-5个月的工作时间才能写出来。更别说其它功能多一点的软件。不过随着现在对图像研究的在全世界范围如火如荼的展开,相信未来2年以后就会有很多产品可供选择了。 力传感器:

力传感器是用来检测碰撞或者接触信号的,比如机械手的应用,当你放一个东西到机械手的时候,机械手自动抓住它,它就需要力传感器检测东西抓的紧不紧。典型的力传感器是微动开关和压敏传感器。微动开关其实就是一个小开关,通过调节开关上的杠杆长短,能够调节触动开关的力的大小。用来做碰撞检测这是最好不过了。但是这种传感器必须事先确定好力的阀值,也就是说只能实现硬件控制。而压敏传感器是能根据受力大小,自动调节输出电压或者电流,从而可以实现软件控制。

声觉传感器:

哈哈,这个部分我想都不用介绍了,目前最多的也就是麦克风了。几块钱一个,满世界都是。但是目前对我们而言唯一的问题是如何处理声音信号。当前没有一个比较好的声音解决方案,国外目前有几个产品,但是都没法识别中文,都是英文的 。不知道超声波传感器属不属于这个范畴,超声波传感器和红外接近传感器很像,也属于距离探测传感器,但是它能提供比红外传感器更远的探测范围,而且还能提供一个范围的探测而不是一条线的探测。也是目前我们用的最多的距离传感器之一了。

位置和姿态传感器:

机器人在移动或者动作的时候必须时时刻刻知道自己的姿态动作霍尔传感器,否则就会产生控制中的一个开环问题,没有反馈。位置传感器和姿态传感器就是这个用的。常用的有光电编码器,由于机器人的执行机构一般是电机驱动,通过计算电机转的圈数,可以得出电机带动部件的大致位置,编码器就是这样一种传感器,它一般和电机轴或者转动部件直接连接,电机或者转动部件转了多少圈或者角度能够通过编码器读出,控制软件再根据读出数据进行位置估计。还有一种是陀螺仪,这是利用陀螺原理制作的传感器,主要可以测得移动机器人的移动加速度,转过的角度等信息。相关原理要参考大学物理的相关内容了。难度稍微大一点。而且目前价格也比较贵。罗盘对我们而言是陀螺仪的替代品,它利用了罗盘的原理,来测得机器人的角度,价格也比陀螺仪要便宜得多。大概150RMB左右一个。.最后一个要介绍的是GPS定位仪了,对于室外的移动机器人来说,这个是必须的定位手段了。它通过卫星来定位你的机器人,听上去很高科技,所以价格也很高咯。一个GPS定位模块目前售价大约是1500RMB左右。

传感器小结:

当然,以上所说的只是传感器中的一部分,还有很多传感器没谈,比如现在比较流行的激光范围探测器,这个传感器能提供50m的探测范围,而红外接近传感器只能提供50cm,超声波传感器能提供10m以内。随着探测距离的提高,价格也是以几何级数的提高,这么一个激光传感器通常需要2W RMB,绝对不是我们做能负担得起的,而且目前还没有小型化,一个最轻的也要2kg左右。这些传感器由于这样或者那样的原因,是目前我们所不能选用的。

驱动器:

驱动器就是驱动机器人的动的部件。最常用的是电机了。当然还有液压,气动等别的驱动方式,但是由于控制负责,价格高等原因,并不太适合我们用。一个机器人最主要的控制量就是控制机器人的移动,无论是自身的移动还是手臂等关节的移动,所以机器人驱动器中最根本和本质的问题就是控制电机传感器类型,控

制电机转的圈数,就可以控制机器人移动的距离和方向,机械手臂的弯曲的程度或者移动的距离等。所以,第一个要解决的问题就是如何让电机能根据自己的意图转动。一般来说,有专门的控制卡和控制芯片来进行控制的。有了这些控制卡和芯片,我们所要做的就是把微控制器和这些连接起来,然后就可以用程序来控制电机了。第二个问题是控制电机的速度,在机器人上的实际表现就是机器人或者手臂的实际运动速度了,机器人走的快慢全靠电机的转速,这样,我们就要求控制卡对电机有速度控制。电机目前常用的有2种,步进电机(stepper motor)和直流电机(DC motor).

直流电机

这是最最普通的电机了,我们小时候的电动玩具全部用的直流电机,直流电机最大的问题是你没法精确控制电机转的圈数,也就前面所说的位置控制。你必须加上一个编码盘,来进行反馈,来获得实际转的圈数。这时的直流电机就变成了伺服电机(Servo Motor)。但是直流电机的速度控制相对就比较简单,用一种叫PWM的调速方法可以很轻松的调节电机速度。现在也有很多控制芯片带调速功能的。选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,电机的最高转速。 步进电机

步进电机看名字就知道了,它是一步一步前进的。也就是说,它可以一个角度一个角度旋转,不象直流电机,你可以很轻松的调节步进电机的位置,如果你发一个转10圈的指令,步进电机就不会转11圈,但是如果是直流电机,由于惯性作用,它可能转11圈半。至于为什么会有这样的差别,建议还是去看看相关电机的原理。步进电机的调速是通过控制电机的频率来获得的。一般控制信号频率越高,电机转的越快,频率越低,转的越慢。选购时要考虑的参数是电机的输出力矩,电机的功率,每个脉冲电机的最小转角。

一般情况下,电机都没法直接带动轮子或者手臂,因为力矩不够大,所以我们需要加上一个减速箱来增加电机的输出力矩,但是代价是电机速度的减小,比如一个1:250的齿轮箱,会让你电机的输出力矩增大250倍,但是速度只有原来的1/250了。首先计算出机器人所需要的力矩大小,然后根据力矩去选择电机。

范文十:机器人入门大作业

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姓名:王兆南

学号:2010123136 班级:电气2291

机器人入门

—机器人-Robot

绪论

它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。 关键词:机器人。

一机器人型号

这一次的作业按照老师的要求我选取的是YL-335B其中的装配单元。

(1)产品介绍:

亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如图所其中,每一工作单元都可自成一个独立的系统,同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主,但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制,该驱动系统具有长行程、多定位点的特点,是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。

在YL-335B设备上应用了多种类型的传感器,分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一,是现代工业实现高度自动化的前提之一。

在控制方面,YL-335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案,即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式,

组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单,价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用,在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面,掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术,将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。

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二装配单元介绍

装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。 装配单元的结构组成包括:管形料仓,供料机构,回转物料台,机械手,待装配工件的定位机构,气动系统及其阀组,信号采集及其自动控制系统,以及用于电器连接的端子排组件,整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板,传感器安装支架等其它附件。如下图:

(1)管形料仓在塑料圆管底部和底座处分别安装了2个漫反射光电传感器(CX-441型),并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽,以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上

(2)回转物料台图中的光电传感器3和光电传感器4分别用来检测左面和右面料盘是否有零件。两个光电传感器均也选用CX-441型。

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(3)装配台料斗为了确定装配台料斗内是否放置了待装配工件,使用了光纤传感器进行检测。料斗的侧面开了一个M6的螺孔,光纤传感器的光纤头就固定在螺孔内

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三传感器介绍

(1)认知光纤传感器

光纤传感器也是光电传感器的一种,它由光纤单元、放大器两部分组成。其工作原理示意图如图所示。投光器和受光器均在放大器内,投光器发出的光线通过一条光纤内部从端面(光纤头)以约60°的角度扩散,照射到检测物体上;同样,反射回来的光线通过另一条光纤的内部回送到受光器。

光纤传感器的工作原理。

光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时,反射性较差的黑色物体,光电探测器无法接收到反射信号;而反射性较好的

白色物体,光电探测器就可以接收到反射信号。反之,若调高光纤传感器灵敏度,则即使对反射性较差的黑色物体,光电探测器也可以接收到反射信号。

光纤传感器由于检测部(光纤)中完全没有电气部分,所以耐干扰等耐环境性良好,并且具有光纤头可安装在很小空间的地方,传输距离远,使用寿命长等优点。

下面以YL335B装置上使用的E3Z-NA11型光纤传感器(欧姆龙公司产)放大器单

E3Z-NA11型光纤传感器电路框图如图所示,接线时请注意根据导线颜色判断电源极性和信号输出线,切勿把信号输出线直接连接到电源+24V端。

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光纤传感器的电路框图

(2)认识光电传感器

A 光电式接近开关的类型

“光电传感器” 是利用光的各种性质,检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。

光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射,到达光接收器的量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化,并转换为电气信号,进行输出。大多使用可视光(主要为红色,也用绿色、蓝色来判断颜色)和红外光。

按照接收器接收光的方式的不同,光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式3种,如图所示。

图所示光电式接近开关的类型

B漫射式光电开关

漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的,由于物体反射的光线为漫射光,故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置,且为一体化结构。在工作时,光发射器始终发射检测光,若接近开关前方一定距离内没有物体,则没有光被反射到接收器,接近开关处于常态而不动作;反之若接近开关的前方一定距离内出现物体,只要反射回来的光强度足够,则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。图(b)为漫射式光电接近开关的工作原理示意图

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C 动作选择开关的功能是选择受光动作(Light) 或遮光动作 (Drag)模式。即,当此开关按顺时针方向充分旋转时(L侧),则进入检测-ON模式;当此开关按逆时针方向充分旋转时(D侧),则进入检测-OFF模式。

D 工作状态指示灯为橙色LED(输出ON时亮起),稳定指示灯为绿色LED(稳定工作状态时亮起)。

E 距离设定旋钮是5回转调节器,调整距离时注意逐步轻微旋转,否则若充分旋转距离调节器会空转。调整的方法与所选择的检测模式有关。

F CX-441型光电开关有4根引出线,其内部电路原理框图如图所示。除电源进线、信号输出线(NPN型晶体管集电极开路输出)外,尚有1根粉红色的检测模式选择输入线,用于根据背景和检测物体之间的位置选择BGS或FGS功能:当选择BGS功能

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时,粉红色线应连接到0V;若选择FGS功能,则粉红色线应连接到+V。

CX-441光电传感器电路原理图

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