创意之星之四足机器人

范文一：创意之星之四足机器人

小学期实验报告

题目:避障四足机器人

姓名张健、洪训超

学院自动化

专业机械工程及自动化班级2010211401 学号10211714 10211716 班内序号11 13

指导教师郭磊

2013年6

月

四足避障机器人

一、实验目的

? 采用功能齐全的“创意之星”机器人套件组建出各式各样的机器人； ? 熟悉：多自由度机器人的设计过程；

? 掌握：机器人实体建模与仿真；

? 编程与控制（基于AVR单片机）；

二、实验任务

1利用Solidworks装配机器人，并进行运动仿真； ○

2利用已给零件及传感器搭建设计机器人； ○

3运用UP-Commander在线调试机器人运动； ○

4运用AVR Studio编程环境编写C语言下载至AVR单片机中完成指定动作； ○

三、实验套件

四、实验步骤

1、确定设计方案

根据设计指导书及预想实现的功能进行组内讨论，提出多种设计方案，最终确定了能实现巡视机器人的方案。

2、机构设计

整个巡视机器人由大致三个模块组成：

a.由8个舵机组成四足机器人的4条腿模块；

b.由2个舵机组成四足机器人尾部部分；

c.由2个红外接近传感器和1个舵机组成的感应模块。

基本功能：

a．在平地上通过步态设计，可以正常迈步行走。同时头部传感器检测前方障碍物，便于及时调整运行动作，避开障碍物。

b．当左侧红外线传感器检测到障碍物，右侧红外线传感器检测不到障碍物时，调整机器人运行步态，控制机器人右转，避开障碍物，同时尾巴。右侧发现障碍物后用同样的原理控制机器人左转。

c．当两侧均检测到障碍物时，调整步态，控制机器人后退。直至检测不到障碍物时，再控制前进。

通过Solidworks装配零件如下图，并进行运动仿真，曲线见附页

3、机构的装配

整个四足避障机器人由1个控制板，1个舵机和两个红外接近传感器组成可转动头部，8个舵机组成主要的4条机械腿，由两个舵机构成尾部部分。整个四足机器人共由11个舵机、两个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。

安装可分为零件的安装，部件的组装以及最后的总装过程。根据预先设计好的机器人结构方案，我们各自组装了四条腿的部件、头部、尾部以及机器人主体部分，最后组装到一块，形成完整的整体结构。

4、连接电线

由于我们此次使用的是创意之星的标准套件，舵机接线、传感器模拟与数字端口的连接都及其方便简单。

5、设置各个舵机的限制参数

一方面保护所使用器件的性能，防止过载或错误操作而将其损坏；另一方面也为我们进行各种复杂的调试做良好的准备，能够顺利的完成设计任务。

6、微调初始姿态

为了更好的进行预期动作，可以将机器人的舵机位置调整合适，由于之前已将舵机调整中位，所以这部调整较为简单，只需旋转舵机的舵盘的位置即可，即当机器人通电后，舵机自动调至中位，此时为机器人的初始姿态,之后的所有调试，都是基于这个初始姿态设计的。

7、机器人步态调试

我们在UP-commander下调试机器人的预期动作，通过调节舵机转角、转速，电机的转速、运动时间来完成预期机器人的动作，包括机器人的直行，转弯后退等动作，过程中应注意MultiFLEX2-PXA270控制器的工作模式。在在线调试环境中，完成各个动作的细节数值，包括转角，转速及运动时间等。由于UP-commander环境下无法读取IO口的数值，所以要完成传感器部分的设计必须在NorthStar2.2.10.511_Setup这个程序环境下进行调试。

8、绘制程序流程图

9 、AVR Studio的程序书写与调试

在该编译环境下，图形化的编程界面极大的方便和提高的了我们编写一系列动作的程序，而且可以更直观的观测到所有输出与输入端口，很好的完成对机器人的控制。

下面是图形化的程序语言：

10、源程序如下：

#include "Apps/SystemTask.h"

uint8 SERVO_MAPPING[16] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16}; int

main()

{

int i = 0;

bool feel = 0;

int eye = 0;

MFInit();

MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],16); MFSetPortDirect(0x00000FFE);

MFSetServoMode(1,0);

MFSetServoMode(2,0);

MFSetServoMode(3,0);

MFSetServoMode(4,0);

MFSetServoMode(5,0);

MFSetServoMode(6,0);

MFSetServoMode(7,0);

MFSetServoMode(8,0);

MFSetServoMode(9,0);

MFSetServoMode(10,1);

MFSetServoMode(11,0);

MFSetServoMode(12,1);

MFSetServoMode(13,0);

MFSetServoMode(14,1);

MFSetServoMode(15,0);

MFSetServoMode(16,1);

while (1)

{

//初始状态

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,286,100);

MFSetServoRotaSpd(10,-300); MFSetServoPos(11,713,100);

MFSetServoRotaSpd(12,-300); MFSetServoPos(13,291,100);

MFSetServoRotaSpd(14,300);

MFSetServoPos(15,113,100);

MFSetServoRotaSpd(16,300);

MFServoAction();

DelayMS(8000);

eye = MFGetAD(0);

feel = MFGetDigiInput(0);

//红外测距是否有感应

if ((eye>50)&&(eye<>

{

//停止、闪警示灯

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,0); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,0); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,0); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,0); MFServoAction();

MFDigiOutput(1,0);

MFDigiOutput(2,0);

DelayMS(1000);

MFDigiOutput(1,1);

MFDigiOutput(2,1);

DelayMS(1000);

MFDigiOutput(1,0);

MFDigiOutput(2,0);

DelayMS(1000);

//行进敬礼

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,1023,100); MFSetServoPos(7,557,100); MFSetServoPos(8,1023,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,-300); MFSetServoPos(11,713,100);

MFSetServoRotaSpd(12,-300); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,300); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,300); MFServoAction();

DelayMS(3000);

//行进敬礼

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,1023,100); MFSetServoPos(7,361,100); MFSetServoPos(8,1023,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,-300); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,-300); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,300); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,300); MFServoAction();

DelayMS(5000);

//灭灯

MFDigiOutput(1,1);

//灭灯

MFDigiOutput(2,1);

}

else

{

//是否有红外感应

if (feel==0)

{

//停止行进

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,0); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,0); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,0); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,0); MFServoAction();

DelayMS(5000);

//拥抱

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,445,100); MFSetServoPos(4,634,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,1023,100); MFSetServoPos(7,361,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,0); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,0); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,0); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,0); MFServoAction();

DelayMS(3000);

//松手，后退离开

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,300); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,300); MFSetServoPos(13,291,100);

MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,-300); MFServoAction();

DelayMS(8000);

}

else

{

//摇头巡视

MFSetServoPos(1,725,100);

MFSetServoPos(2,3,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,-300); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,-300); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,300); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,300); MFServoAction();

DelayMS(1000);

//摇头巡视

MFSetServoPos(1,960,100);

MFSetServoPos(2,670,100); MFSetServoPos(3,737,100); MFSetServoPos(4,441,100); MFSetServoPos(5,962,100); MFSetServoPos(6,901,100); MFSetServoPos(7,507,100); MFSetServoPos(8,774,100); MFSetServoPos(9,286,100); MFSetServoRotaSpd(10,-300); MFSetServoPos(11,713,100); MFSetServoRotaSpd(12,-300); MFSetServoPos(13,291,100); MFSetServoRotaSpd(14,300); MFSetServoPos(15,113,100); MFSetServoRotaSpd(16,300);

DelayMS(3000);

//初始状态

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,286,100);

MFSetServoRotaSpd(10,-300);

MFSetServoPos(11,713,100);

MFSetServoRotaSpd(12,-300);

MFSetServoPos(13,291,100);

MFSetServoRotaSpd(14,300);

MFSetServoPos(15,113,100);

MFSetServoRotaSpd(16,300);

MFServoAction();

DelayMS(5000);

}

//左转

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,196,200);

MFSetServoRotaSpd(10,-450);

MFSetServoPos(11,713,200);

MFSetServoRotaSpd(12,-450);

MFSetServoPos(13,216,200);

MFSetServoRotaSpd(14,450);

MFSetServoPos(15,113,200);

MFSetServoRotaSpd(16,450);

MFServoAction();

DelayMS(3000);

// 后退

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,286,200);

MFSetServoRotaSpd(10,450);

MFSetServoPos(11,713,200);

MFSetServoRotaSpd(12,450);

MFSetServoPos(13,291,200);

MFSetServoRotaSpd(14,-450);

MFSetServoPos(15,113,200);

MFSetServoRotaSpd(16,-450);

MFServoAction();

DelayMS(4000);

//再左转

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,196,200);

MFSetServoRotaSpd(10,-450);

MFSetServoPos(11,713,200);

MFSetServoRotaSpd(12,-450);

MFSetServoPos(13,216,200);

MFSetServoRotaSpd(14,450);

MFSetServoPos(15,113,200);

MFSetServoRotaSpd(16,450);

MFServoAction();

DelayMS(3000);

//再后退

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(9,286,200);

MFSetServoRotaSpd(10,450);

MFSetServoPos(11,713,200);

MFSetServoRotaSpd(12,450);

MFSetServoPos(13,291,200);

MFSetServoRotaSpd(14,-450);

MFSetServoPos(15,113,200);

MFSetServoRotaSpd(16,-450);

MFServoAction();

DelayMS(3000);

//再左转

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,196,200);

MFSetServoRotaSpd(10,-450);

MFSetServoPos(11,713,200);

MFSetServoRotaSpd(12,-450);

MFSetServoPos(13,216,200);

MFSetServoRotaSpd(14,450);

MFSetServoPos(15,113,200);

MFSetServoRotaSpd(16,450);

MFServoAction();

DelayMS(3000);

//直走

MFSetServoPos(1,924,100);

MFSetServoPos(2,61,100);

MFSetServoPos(3,737,100);

MFSetServoPos(4,441,100);

MFSetServoPos(5,962,100);

MFSetServoPos(6,901,100);

MFSetServoPos(7,507,100);

MFSetServoPos(8,774,100);

MFSetServoPos(9,286,100);

MFSetServoRotaSpd(10,-300);

MFSetServoPos(11,713,100);

MFSetServoRotaSpd(12,-300);

MFSetServoPos(13,291,100);

MFSetServoPos(15,113,100);

MFSetServoRotaSpd(16,300);

MFServoAction();

DelayMS(3000);

}

五、功能描述

该机器人头部可以在180°范围内转动，检测障碍物并避开行走。头部在左右两侧分别装有一个红外线接近传感器，机器人在行进过程中，如果检测到前方有障碍物接近，就会调整步态，通过控制双腿的运动避开障碍物。具体的：在左侧有障碍型号而右侧没有时，控制机器人右转，同时尾巴向右摆动；在右侧有障碍信号而左侧没有时，控制机器人左转，同时尾巴向左摆动；在两侧同时检测到障碍物信号时，控制机器人后退，同时尾巴由翘起状态放下；没有障碍物信号输入时，机器人保持前行状态，同时尾巴翘起并左右摆动。由此完成避障功能。

六、总结

张健：

本次的机器人综合实验共有三周的时间，无论是课上还是课下我都花费了大量的精力和时间来认真对待这次试验。与以往同的是，本次试验从试验的机构和功能设计、零部件的组装和调试、主要功能的实现步态研究再到控制程序的编写和运行测试都是由我们小组的两个人独自完成。是完全属于我们的作品。通过与洪训超同学的讨论研究，根据自己的兴趣选择了四足爬行避障机器人的方案，并在原有方案上加上了自己的构思，使其功能更加多样化。整整三周的努力，是我们从实验中收货了很多宝贵的学习经验和技巧。

由于我们选定的四足爬行机器人不像其他组一样有轮子可以直接驱动，所以设计的主要难点在于实现机器人行走步态的研究。通过参考实验指导书和查阅其他资料，我们模仿自然界爬虫的普遍爬行步态，设计了机器人的行走步态，并写了简单的控制程序，进行测试检验。经过反复的修正，最终找出正确的不太设计。

本次试验大部分的内容都是由我们合作完成，在分工方面我主要负责机器人的Solidworks仿真。在实验前我对SW仿真的运用还不是很熟悉，通过这次的试验仿真，从助教老师和同学的帮助中学到了很多装配和仿真中的技巧和解决问题的方法。有时装配错乱无法恢复了又要重新来过，到最终完成的时候反反复复的重装了有四、五次。最终得到了理想的仿真动画。也在这一过程中学到了很多SW的知识，对自己以后软件的应用和机构的设计起到了很到的帮助。

本次试验控制系统的编程对我是一个很大的挑战，平时接触的编程方面的知识不是很多。不过，幸运的是有了North star图形化编程界面，可以方便直观的实现准确的编程控制，为我们提供了很大的便利性。但调试的过程还有例如角度、速度、步态位置等问题需要我们协作检查，调整，最终通过不断的调整舵机转过角度完成步态。看着自己设计的机器人在地上一步步的爬行，心中也有了很大的成就感。

机器人装配图：

范文二：创意之星之四足机器人

大学

专业实践课题：四足追光机器人

姓名：

学院：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：

学号：

指导教师:

四足追光机器人

一、实验目的

用“创意之星”机器人套件组装可以进行追光行走的四足机器人；

二、实验套件（创意之星）

1.机械结构：基本结构件、舵机动力关节、可转向轮子、机械爪等；

2.控制系统：控制卡、舵机、直流电机、各类传感器、电源等；

3.控制软件：NorthSTAR 图形化开发环境

三、实验步骤

1、确定其基本功能

基本功能：

a．在平地上通过步态设计，可以正常迈步行走。同时头部传感器检测前方光源，便于及时调整运行动作，追光行走。

b．当左侧红外线传感器检测到光源强于右侧红外线传感器检测到的光源时，机器人运行步态会改变，控制机器人左转。右侧的光源强于左侧的光源时用同样的原理控制机器人右转。

c．当两侧均检测到光源亮度相等时，调整步态，追光机器人会向前走。直至检测不到光源停止，再控制向后退。

2、机构设计

整个巡视机器人由大致三个模块组成：

a.由8个舵机组成四足机器人的4条腿模块；

b.由2个舵机组成四足机器人尾部部分；

c.由2个红外接近传感器和1个舵机组成的感应模块。

3、机构的装配

安装可分为零件的安装，部件的组装以及最后的总装过程。根据预先设计好的机器人结构方案，组装四条腿的部件、头部、尾部以及机器人主体部分，最后组装到一块，形成完整的整体结构。

4、连接电线

由于我们此次使用的是创意之星的标准套件，舵机接线、传感器模拟与数字端口的连接都及其方便简单。

5、设置各个舵机的限制参数

一方面保护所使用器件的性能，防止过载或错误操作而将其损坏；另一方面也为我们进行各种复杂的调试做良好的准备，能够顺利的完成设计任务。

6、微调初始姿态

7、绘制程序流程图

8、AVR Studio的程序书写与调试

下面是图形化的程序语言：

9、源程序如下：

#include "background.h"

int main(int argc, char * argv[])

{

int Diff = 0;

int Left = 0;

int Right = 0;

MFInit();

MFSetPortDirect(0x00000FFF);

MFADEnable(0);

MFADEnable(1);

MFDigiInit(100);

DelayMS(100);

MFADInit(100);

MFSetServoMode(1,0);

MFSetServoMode(2,0);

MFSetServoMode(3,0);

MFSetServoMode(4,0);

MFSetServoMode(5,0);

MFSetServoMode(6,0);

MFSetServoMode(7,0);

MFSetServoMode(8,0);

MFSetServoMode(9,0);

MFSetServoMode(10,0);

//左侧

Left = MFGetAD(-1);

//右侧

Right = MFGetAD(-1);

Diff = Left - Right;

//左侧的值大于右侧

if (!Diff>50)

{

//左转

{

MFSetServoPos(1,512,512);

MFSetServoPos(2,512,512);

MFSetServoPos(3,512,512);

MFSetServoPos(4,512,512);

MFSetServoPos(5,512,512);

MFSetServoPos(6,512,512);

MFSetServoPos(7,512,512);

MFSetServoPos(8,512,512);

MFSetServoPos(9,405,512);

MFSetServoPos(10,512,512);

MFServoAction();

}

//左侧的值小于右侧

if (Diff<>

{

//右转

MFSetServoPos(1,512,512);

MFSetServoPos(2,512,512);

MFSetServoPos(3,512,512);

MFSetServoPos(4,512,512);

MFSetServoPos(5,512,512);

MFSetServoPos(6,512,512);

MFSetServoPos(7,512,512);

MFSetServoPos(8,512,512);

MFSetServoPos(9,654,512);

MFSetServoPos(10,512,512);

MFServoAction();

}

//左右两侧的值近似相等

if (!((Diff>=-50)&&(Diff<>

{

MFSetServoPos(1,512,512);

MFSetServoPos(2,512,512);

MFSetServoPos(3,512,512);

MFSetServoPos(4,512,512);

MFSetServoPos(5,512,512);

MFSetServoPos(6,512,512);

MFSetServoPos(7,512,512);

MFSetServoPos(8,512,512);

MFSetServoPos(9,512,512);

MFSetServoPos(10,512,512);

MFServoAction();

}

DelayMS(500);

10.机器人整体结构如下图

四、总结

这次的课程实践对于我们的实际动手能力有很大的帮助，并让我们将课本上的知识与实际连接起来。

进行部件组装的时候，刚刚开始非常慢，因为有很多部位需要提前连接好，不能按照从头

到尾的顺序进行连接，那样会导致螺丝刀无法对螺丝进行拧紧，从而只能拆开重新进行组装，就是因为这些原因，导致前期组装是速度非常慢，而越到后面，对其结构和组装的先后顺序越来越了解，组装的速度也就越来越快。

在进行电脑编程时，由于不太理解各个界面的意义，并且不太熟练，导致刚开始的编程很多次都失败了，在多次进行反工后，终于把正确的程序输入成功。

总的来说，这次的课程实践学到了很多东西，有时候盲目的去做不如冷静下来思考一下解决问题的最佳方法。

机器人装配图：

范文三：机器人部件选择——创意之星

适用领域

z 作为大学工科学生的创新实训课程教具和实验器材。作为大学工科学生的课程设计或者毕业设计平台。供机器人研究者用于验证理论算法、验证学术论文的结论。供机器人研究者在开发新的机器人之前搭建快速原型，验证原理和可行性。供机器人发烧友用于创作独特的、自己的机器人样机。供初中、高中学生的机器人创作和机器人相关实践活动。

零件清单

可组装的典型构型

z 50余种，600多个结构零件

z MultiFLEX?2-AVR控制器：

AVR MEGA128@16MHz

6个机器人舵机接口，完全兼容Robotis Dynamixel AX12+

8个R/C舵机接口

12个TTL 电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制

8个AD 转换器接口（0~5V）

2个RS-422总线接口(可挂接1-127个422设备)

蜂鸣器

通过USB 口与上位机通讯，可选无线通讯

USB 接口的AVR-ISP 下载调试器

z NorthSTAR?图形化机器人集成开发环境：

支持基于流程图的图形化编程和ANSI C语言混合编程；程序为交叉编译执行，非

解释执行，支持所有ANSI C的特性，如指针、数组、结构体、位操作等，是程序编写、编译、下载、调试一体的集成开发环境；

具备3D 仿真环境，可对机器人进行运动学仿真，也可用于可视化动作编辑。具备实时数据监控，可以监测传感器信号和机器人发回的数据。

z 14个proMOTION? CDS5500总线式机器人舵机，具备以下特点：

最大扭矩16Kgf.cm 以上，转速0.14sec/60゜；

总线式通讯，多个舵机间串联数字式通讯，最多支持200个以上的舵机串联；具备整周旋转和调速功能，可作为直流减速电机使用；

具备温度、电压、位置、转速等反馈功能，可由上位机软件读取；

具备温度、电流等保护功能；

z 8种共19个传感器，包括：

红外接近传感器 4个

碰撞传感器 4个

光强传感器 2个

声音传感器 1个

姿态传感器 2个

灰度传感器 4个

温度传感器 1个

红外测距传感器 1个

z 7.2V 大容量镍氢可充电电池，交流适配器、螺钉螺母、线缆等附件配套资源和服务简介

z 组装指南一本。提供了6类基本结构和11种典型机器人的搭建指导。以图片为主，浅

显易懂，并包含了参考的电缆连接示意图。

z 实验指导书一本。提供了机器人的硬件和软件实验，AVR 单片机开发实验，NorthSTAR

?软件6个使用范例实验，5个C 语言编程控制机器人范例实验。

z 提供所有结构件的3D 模型文件，以及典型构型装配体文件，便于学生搭建虚拟样机。 z 提供控制器的原理图，各典型机器人的C 语言参考源程序。

z 可单独选配其他数十种部件。例如，可通过增加选配件的方式升级到高级版。 z 整机免费质保一年。电池质保六个月。少量结构件损坏可免费更换。

范文四：创意之星机器人套件实验

机器人技术实验报告

实验一熟悉创意之星机器人套件实验一、实验题目

熟悉创意之星机器人套件实验

二、实验目的

1、熟悉创意之星软硬件结构及其编程环境。 2、了解各种机器人传感器。

3、熟悉季了解机器人执行器—舵机。了解其工作原理。三、实验器材

标准版控制器一个、外接直流电源一个、

灰度传感器一个、红外接近传感器一个、

数字舵机一个、舵机线两个、

多功能调试器一个

四、实验要求

1、认识标准版控制器各部分功能。

2、掌握NorthStar编程环境的基本操作。 3、学会使用标准版控制器的IO接口。 4、学会使用标准版控制器的AD接口。 5、学会使用标准版控制器的舵机接口。 6、学会编写、下载并运行简单的程序。五、实验内容

1、熟悉NorthStar软件中各功能模块。 NorthSTAR 是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在

机器人技术实验报告

NorthSTAR 中，通过鼠标的拖动类似逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。

从NorthStar的“文件”菜单或者工具栏选择“新建”，将会弹出工程设置对话框，如下图，控制卡选项里点选“MultiFlex2-PXA270”，构型选项点选“自定义”;

点击“下一步”按钮进入舵机设置。

1、设置舵机ID，控制舵机。

下图为CDS5500 机器人舵机:

机器人技术实验报告

设置舵机个数为2，将ID 为2 的舵机设置为电机模式。

点击“下一步”按钮进入AD设置:

置IO个数为2:

机器人技术实验报告

点击“完成”完成工程设置。

2、通过NorthStar环境查询传感器数据。

结构零件构成了“创意之星”机器人的躯体，控制器是“创意之星”机器人的大脑，而传感器就是“创意之星”机器人的感知器官:皮肤、眼睛、耳朵、鼻子和舌头等等。传感器能够将机器人自身的电流、电压、位置信息，外部的距离、温度、湿度、光线、声音、图像等信息转化为电信号。传感器内部的电路对这些电信号经过预处理之后转化为能够为控制器所采集或读取的电压、脉冲、数据信号。传感器据此得到需要的内外部信息。控制器对这些信号解析提取之后，就能够知道相应的信息。

“创意之星”配套的传感器有模拟量传感器、数字量传感器、总线式传感器三种。

“创意之星”模拟量和开关量传感器的接口是3.5mm 耳机插头，控制器上的IO 接口和AD 接口是3.5mm 耳机插座。

机器人技术实验报告

如下图所示，控制器上有两排不同颜色的耳机插座。?1 第一排立板12 个绿色的耳机插座为控制器的IO 输入\输出接口，可以接入开关量传感器。?2 第二排立板8 个黄色耳机插座为控制器的AD 输入接口，可以接入模拟量传感器。?3 是控制器的RS‐422 总线接口。需要注意的是MultiFLEX?2‐PXA270 控制器在8 个AD 接口旁边还有一黄一绿两个耳机接口，这两个接口是音频输入和输出接口，不能和AD 接口混淆。

3、能够编写简单的程序，以实现对舵机的控制。

下图为NorthStar创建各部件时的窗口界面:

如创建“while”和“while‐end”等模块，如下图所示:

机器人技术实验报告

创建“Servo”模块，可根据开关状态让舵机正转，设置属性如下图所示:

创建“Servo”模块，让舵机反转，设置属性如下图所示:

机器人技术实验报告

创建“Delay”模块，让舵机有时间执行动作，设置属性如下图:

连接所有模块，从菜单或者工具栏选择“Compile”。连接控制器，从菜单或者工具栏选择“Download”，即可下载程序;把ID 为1 和2的舵机连接到控制器上，将一个插入IO0 通道，按下开关和放开时，舵机就会正反转。

在流程图编辑过程中，如果需要手动输入代码，从Tools 菜单或者工具栏点击Edit Code，软件就会切换到代码编辑模式，如下图所示。此时手动输入代码，然后编译，下载，即可运行程序。图中选中的区

机器人技术实验报告

域即为手动输入的代码。可以通过File 菜单下的Save Code 将代码窗口的代码保存成.c 或者.cpp 文件，或者通过Load Code 来加载代码文件到代码窗口。

六、实验小结

1、这次的实验是我们第一次接触有关机器人的实际操作，有点兴奋，在上课之前，还专门查了一下有关创意之星机器人套件的相关知识。 2、UP-MRSuite “创意之星”机器人套装是一套用于高校学生机器人创新实验的模块化、组件式的机器人套件。包含了500多个零件，以及一块功能强大的控制卡。

“创意之星” 配有完备的适合《机电创新训练》、《机器人技术实验》

机器人技术实验报告

等课程的实验指导书。通过多种典型的机器人构型及其控制系统搭建指导，由浅入深的指引学生，运用套装中的构件搭建各种机器人。同时学习传感器、执行器及控制器原理和应用，学习机器人控制方法，学会设计并搭建出有创新性的机器人样机。

不同于市场上其他机器人套件，”创意之星”不仅配有PC端的编程控制软件，而且还对用户开放全部结构零件的3D档案和控制卡的原理图及源程序。我们深知，PC端的图形化编程界面只能让学生了解机器人，无法达到深入学习机器人的目的。

另外，“创意之星”还提供所有部件的3D档案，并配有相应的“机器人3D虚拟样机”实验;同时提供MultiFlex控制卡的电路图和源程序，以便学生能直接用C语言编写出复杂的机器人控制程序。当然，“创意之星”同样也提供图形化的编程控制界面，以便于不同阶段的学生使用。

3、舵机相当于肌肉，实用性机器人一般不会用舵机本身做关节，一般都是机械关节用舵机驱动。工作原理:控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其它简单位置控制场合。“创意之星”控制

机器人技术实验报告

器有8 个R/C 舵机接口，能够同时控制8 个R/C 舵机。但总线式舵机不一样，只有一个CDS5500接口，理论上就能控制255 个CDS5500。 4、MultiFLEX?2‐PXA270 控制器纯粹就是为智能机器人控制而存在的。通过初次接触使用及老师讲解，发现它大致有以下特点:高运算能力、低功耗、体积小;控制接口丰富;数据接口丰富;开发简单。 5、一开始的时候，可在NorthStar显示的窗口中进行搜索操作，得到准确ID号。在运行状态时，界面左上模块的指示灯为绿色。控制器上的灯会闪烁。停止运行时，界面的指示灯会显示为红色。 6、有了第一次的尝试，虽然很生疏，但是相信熟能生巧，希望下一次的实验可以很好的完成，最重要的是课堂上认真的听，希望可以通过实验进一步的培养我对机器人的热爱。

范文五：创意之星--机器人套件介绍

一、“创意之星机器人套件”课程体系介绍

以“创意之星模块化机器人套件”为依托。展开相关实验教学。 1.1 一般性实验

以机器人形态为载体，激发学习兴趣和动手参与能力。

1.2.基础课程、专业课程实验教学课程体系参考

实训室可以为工科专业的很大一部分课程提供实验环境。

1、在开始理论教学之前，先展示有趣味、有吸引力的机器人构型，比如机器狗、六足爬虫、巡线小车等。这个过程让学生明白此门课程的实际运用价值，了解实际运用方式，调动学生学习积极性。

2、开课的过程，穿插合适的实验课程，阶段性的进行知识巩固和加深。 3、在课程末期，以实验为重要的成绩考核方式，通过实际动手操作来考核学生的实际掌握程度。

1.3.以实践为核心的项目式教学模式

项目式教学法将传统课程中的系统、完整的知识体系转化为若干个“教学项目”，围绕着这些项目来组织教学，使学生参与项目完成的全过程来进行学习。项目式教学强调以教案为重点过渡到以完成项目为重点，其主要特点在于避开传统的学科体系教学知识的完整性和系统性。始终围绕着项目是否能够完成而进行，对知识结构的要求本着“够用”的原则，重点在于培养学生的动手的能力、独立获取信息的能力和自主构建知识的能力。

项目式教学模式面向工程项目、面向真实应用，注重实践能力、团队能力的培养，将培养优秀设计师、工程师的思想贯穿整个课程体系和教学过程。在课程设置上体现了电子、信息、计算机、系统软硬件设计、单片机、嵌入式系统等方面的知识运用，使学生能够融会贯通本科所学知识，同时具有较强的实践能力与工程应用能力。

项目式教学模式所强调的动手实践及创新能力的培养尤为重要，提高社会对学生的认可度及学生就业率起到至关重要的作用。

1、创新实训导入阶段。使用有趣的机器人例子激发学生的学习积极性，使用简单容易入门的流程图编程，带领学生进入创新实训课的大门。

2、基础项目。以项目式教学方式，每个学期设置20课时的可能，通过完整的项目综合运用所学过的各学科的知识，达到融会贯通的目的。

3、深度项目和比赛项目。以有一定深度的项目和比赛项目，锻炼和培养高年级学生的技术水平，工程实践素养。选拔优秀的学生团队，参加比赛，验证创新实训教育成果的同时为学校赢得声誉。

4、课程设计和毕业设计。利用多样化、模块化、可重构的平台，为学生提供具有多种可能性的技术实现方式，为课程设计和毕业设计提供硬件基础。 1.4.竞赛、创新实训教学同步推进

机器人作为典型的机电一体化系统，综合了制造、机械、电子、传感器、自动控制、计算机软件硬件等学科，机器人竞赛是综合学科的竞赛活动，涵盖了很广的知识面，目前省内或国内的机械、电子创新设计大赛是独立了某一知识层面的竞赛活动，但目的都是为了激发学生学习兴趣，培养学生动手和创新实践能力。参与全国甚至国际机器人大赛，与更广范围的兄弟院校切磋交流，对于提高学院总体实力水平大有裨益，更好的开阔视野，积累经验。机器人竞赛可以促进学生在竞赛中运用知识，与其他队伍竞争；在竞赛中锻炼工程素质、培养创新思想。

二、创意之星介绍

概述：

UP-InnoSTAR 创意之星机器人套件是一套用于工程创新实践教育的模块化机器人套件。是一套数百个基本“积木”单元的组合套件包。用这些“积木”可以搭建出各种发挥想象力的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程，产品包含： ● 结构：几十种、数百个精密高强度ABS材质的结构零件，可以任意拼装； ● 控制：一个8位或32位的控制器，32位控制器采用Linux操作系统，可进

行语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备USB、以太网等端口； ● 执行：配有多个CDS5516系列机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节动

力或者轮子、履带的动力；

● 传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、碰撞等传

感器。

● 软件：NorthSTAR集成开发环境支持流程图或标准C语言为机器人编程。 ● 实验教材和技术文档：配有《构型搭建指南》和《机器人编程实验指导书》、

数据手册等文档，并提供所有构件的3D模型，以及20多种典型构型的装配体3D模型，便于用户学习，并可用于搭建虚拟样机。

● 不同层次的多个版本： “创意之星?”机器人套件分为标准版、高级版、竞

赛版等多个不同层次的版本，并有多种配件可选购。在标准版和高级版两个版本中，还提供MultiFLEX?2控制卡的电路图和参考源程序，以便学生用C语言编写复杂的机器人程序，也可制作自己的机器人控制器。

用户可以根据我们提供的技术资料搭建3D虚拟样机、开发自己的机器人控制卡、传感器等等，经由模仿，走向自主创新！

1.1.创意之星?模块化机器人套件标准版适用领域：

● 作为大学工科学生的创新实训课程教具和实验器材。 ● 作为大学工科学生的课程设计或者毕业设计平台。

● 供机器人研究者用于验证理论算法、验证学术论文的结论。

● 供机器人研究者在开发新的机器人之前搭建快速原型，验证原理和可行性。 ● 供机器人发烧友用于创作独特的、自己的机器人样机。 ● 供初中、高中学生的机器人创作和机器人相关实践活动。零件清单：

1.2.创意之星?模块化机器人套件高级版适用领域：

● 作为大学工科学生的创新实训课程教具和实验器材。 ● 作为大学工科学生的课程设计或者毕业设计平台。

● 作为机器人研究者用于验证理论算法、验证学术论文的快速原型。 ● 作为机器人研究者用于开发新机器人之前搭建理论样机，验证原理和可行性

的快速原型。

作为机器人发烧友用于创作机器人的模块化机器人套件。

（我们对创意之星的定义：教具、实验器材、快速原型、模块化套件）零件清单：

2.可组装的典型构型

3.关键技术介绍

所有零件通过统一的ConnFLEX花键式结构连接。其特点是： ● 精密连接，无间隙，无晃动

● 连接刚度高，强度大。单个连接可承受5Nm以上的弯矩 ● 支持两个或三个零件可以各种角度连接 ● 组装简便，只需一个螺丝

总的零件数量多达60多种。如下图所示(部分)：

4.应用

4.1工程实践教育和创新训练的最佳平台

● 开展工程实践教育的有力工具

工程实践，是工程教育的重要环节。“创

意之星?”机器人套件是适合机械、机电、

自动化、测控等专业的优秀实践教学平台。

● 上百个客户的成功案例

西安交大、天津大学、北京航空航天大

学等100多所国内知名高校已采用“创意之

星?”机器人套件作为工程实践教学平台，