机器人创新实验智能巡线小车报告

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1、实 验 报（理工类）课程名称:机器人创新实验课程代码：学生所在学院：机械工程学院年级/专业/班:2014 级机电一班学生姓名:学号:实验总成绩：任课教师:韦兴平开课学院:机械工程学院实验中心名称：机械工程基础实验中心一 设计题目利用 Arduino 设计搭建智能巡线小车二 小组成员分工姓名 学号 班级 任务分工 袁成三 实验内容(图文记录平时上课关键知识) 1、小灯延时闪烁实验：小灯延时一秒闪烁一次，指令： delay(xx) 。应用举例： delay(500); 实验 一的步骤把开发板连到PC机上；(2.采用杜邦线把红外探头VCC和GND别连接到开发板的5V和地，OUT端连到开发板的任 意一

2、个模拟量输入端口；( 3.设置对应的模拟量输入端口为输入模式；( 4. 读取模拟量端口的值；( 5. 打开串口并设置波特率；( 6. 打开串口监视器， 拿一物体遮挡在红外探头前方并移动， 观察串口监视器中读取的模拟量 值是否变化；( 7. 观察串口监视器界面的运行结果， 如不符合预期设计要求， 则重复修改及下载程序， 直到 符合要求为止。指令： (xx) 。打开串口并设置通信波特率。应用举例： (9600) ; / 打开串口并设置通信波特 率为 9600。指令： (val) 。在串口监视器中显示变量 val 的值。应用举例： (val) ; / 在串口监视器中显 示变量 val 的值。3、红外

3、线对管实验：前端红外探头输出是模拟电压，中控板通过电压比较器LM339莫拟电压转化为高电平或者 低电平两种结果， 便于程序进行判断。 以第一路红外探头来说明它的工作原理， IN1- 为可调电 阻调节的电压输入端，IN+为探头输出的电压，当IN1-大于IN+电压时，对应的OUT1输出电 压接近0V,此时，第一路的LED灯亮；当IN1-小于IN+电压时，对应的OUT1输出电压接近 5V,第一路的LED灯灭。调节可调电阻旋钮，可以改变IN-参考电压值。指令： pinMode(pin, mode) 。将一个引脚配置成输入或者输出模式。应用举例： pinMode(7, INPUT); / 将引脚 7定义

4、为输入接口； pinMode(5, OUTPUT); / 将引脚 7定义为输出接口。 指令： int analogRead(pin) 。读取模拟输入引脚的值，并将其表示为 0 至1023之间的数值， 对应0至5V的电压。应用举例：val = analogRead(O); /读取模拟接口 0的值，并赋值给val 。4、超声波测距实验：超声波距离测试。6、小车循迹实验四 最终作品设计方案(图文说明设计作品原理) ( 20 分)1 、小车循迹原理巡线小车红巡线原理采用了红外线探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同 的反射性质的特点， 在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光， 当红外光遇到白

5、色纸质地板 时发生漫反射，反射光 被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上 的接收管接收不到红外光。 单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小 车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。2、设计要求( 1 )自动寻迹小车从安全区域启动。( 2)小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前 进、转弯、倒退等功能，在轨道上划出设定的地图。(3)小车完成指定运行任务后，停止在终点位置上。3、主体设计 我们制定了左右两边分别用一个电机驱动的方案， 即左边和右边的轮子分别用一个转速和 力矩基本完全相同的直流减速电机

6、进行驱动。当小车需要直线前进时，两个电动机同时正转， 实现直线前进。 当小车左边传感器检测到黑线时即需要左转时， 此时左轮反转， 右轮正转， 实 现一个差速， 达到向左转向的目的。 当小车右边传感器检测到黑线时， 即小车需要右转， 即右 边车轮反转，左边车轮正转，达到向右转向的目的。五 最终作品设计步骤(图文说明设计作品实现过程)1、确定小车主要各零部件：底盘 1 片车轮 2 个测速码盘 2 个减速直流电机 2 个4节5号电池盒 1只(并排)万向轮 1 只船型开关 1 只紧固件 4 片 螺丝、螺母、铜柱、杜邦线若干 四路红外循迹 / 循迹模块 1个 电机驱动扩展板 L293D 1 个UNO R

7、3开发板1个HC-SR04超声波模块1个2、确定各部件位置，根据拟定方案组装小车： (1、先把小车底板、紧固件、码盘的黄色保护纸撕掉，然后把紧固件插入小车底板。 (2、安装码盘，并把电机固定于底板。码盘轴心一面大一面小，大的一面往电机轴插。 注意：电机引线铜片朝向内侧，即码盘一侧。(3、插入螺丝，把电机固定到小车底板，并拧上螺帽。 (4、插入螺丝，固定电池盒。(5、放入铜柱，拧入螺丝固定万向轮，手捏入电机并往里面插入轮子。(6用锡丝焊接排针，组合 UNO R3开发板和电机驱动扩展板L293D(7、用杜邦线连接四路红外循迹/循迹模块与电机驱动扩展板L293D,并把两个红外感应 安装在小车前端各左

8、右两侧。(8、用锡丝和杜邦线，焊接船型开关与 4节 5号电池盒，焊接两个电机与电机驱动扩展 板 L293D。(9、编程进行调试检查，观察小车电机，红外感应，开发板及扩展板是否正常工作。( 10、若有零件或连线松动，重新组装或焊接。( 11 、检查一切无误，则组装完成，可进行下一步实验。六 最终作品展示(图片及性能描述) 红外感应障碍实验： 小车在桌子上正常行驶， 当到达桌子边缘， 因为红外探测器探测距离有限， 不超过3cm小车前端的红外线感应接收不到红外光时，小车左轮右轮反转，后退行驶。 矩形循迹实验：驱动电机使小车在地面直线行驶，延时一段时间，左轮反转，右轮正转，程序循环而形成 一个矩形循迹

9、行驶。最终循迹实验：小车从 A 点出发，经过黑线轨迹到达 B 点。小车直线前进时，两个电动机同时正转，实现 直线前进。当小车左边传感器检测到黑线时，即小车需要左转时，此时左轮反转，右轮正转，实现一个差 速，达到向左转向的目的。当小车右边传感器检测到黑线时，即小车需要右转时，此时右边车轮反转，左 边车轮正转，达到向右转向的目的。当两个传感器都检测到黑线时，停止前进。七 设计心得(选作题)通过本次实验，利用 Arduino 设计搭建智能巡线小车加深了我们对巡线小车的了解， 更进 一步的掌握了各部件之间的功能特性， 让我们在更多的实验当中灵活利用各个部件以实现结构 更加复杂， 功能更加强大的机构或机

10、器。 在实验中要注意各个部件之间的连接是否稳定， 是否 能完成既定项目的要求。经过这两周的实验，我们顺利的完成了我们的小车，我们非常的高兴，虽然整个过程中， 我们遇到了不少的困难， 在这次的设计中也得到了老师的指点， 如果不是老师的细心指导我也 不会这么顺利的做出来，特别是在调试的时候。有一次我们在传感器的接收方式上不太了解， 在我们问过老师后才了解传感器的接受方式。 小车在跑道上运行的时候发现小车不能在转弯处 顺利的通过， 经过我们的多次改变数据后， 有时可以通过但有时又不能通过， 始终不能理解到 底是不是传感器灵敏度的问题， 后来还是得到了老师的指点， 帮我们调试好之后才解决了问题。在这次

11、的实训中我们懂得了团队合作的重要性， 其实有很多事只靠自己是做不出来的， 如 果是一个团队就可以在优先的时间里做出更好的结果，而且我们可以取长补短使自己不断进 步。在课堂上我们学到的是理论知识， 实验就是让我们把所学到的知识运用起来， 解决实际问 题，我们觉得非常好，如果我们只知道写一些小程序， 当真让我们做一些东西时， 你会发现还 有实验的非常有用， 对我们的许多小问题， 并不是那么的简单， 所以这次实验对我们的帮助很 大，非常感谢老师和同学们的帮助。八 对本课程建议或意见(选作题)学习这门课程， 锻炼了同学们的动手能力、 协作能力及解决问题的能力等。 在此，我们非 常感谢韦老师的热情帮助和

12、悉心指导，让我们增长了见识，学到了对机器人的许多相关知识。 通过对本课程的学习，我们非常满意，无任何意见。对于今后的该类课程，我们有如下几点建议：1.指导学生如何运用编程软件，加强编程能力。2.改为半命题的开放性课题，让学生自由发挥，锻炼学生的创新能力。3. 给学生播放与实验相关的实验视频，加强学生对实验的了解，明白自己该怎么做。4. 让学生小组之间进行比赛， 看最终的实验结果谁的最优， 用笔或笔记本做奖品， 调动学 生的积极性，增强老师与同学，同学与同学之间的互动性。 附录(设计文件、工程图、代码等)小灯闪烁程序：int ledPin=13;void setup()pinMode(ledPi

13、n,OUTPUT);void loop()digitalWrite(ledPin,HIGH);delay(1000);digitalWrite(ledPin,LOW);delay(1000);呼吸灯程序：void setup() pinMode(11,OUTPUT);void loop() for(int a=0;a=0;a-)analogWrite(11,a); delay(8);delay(300);串口通信监视程序： void setup() pinMode(11,OUTPUT);(9600);void loop() for(int a=0;a=0;a-)analogWrite(11,a

14、);delay(8);(a);delay(300);红外线对管程序：int d;void setup() pinMode(A0,INPUT);(9600);void loop()d=analogRead(A0);(d);delay(100);超声波测距程序：int TrigPin=2;int EchoPin=3;float distance=0;void setup() pinMode(TrigPin,OUTPUT);(9600); pinMode(EchoPin,INPUT);/(Ultrasonic sensor);void loop()digitalWrite(TrigPin,LOW);

15、 delayMicroseconds(2); digitalWrite(TrigPin,HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(TrigPin,LOW); distance=pulseIn(EchoPin,HIGH)/; (distance);(cm);();delay(1000); 矩形循迹程序： #include AF_DCMotor M2(2,MOTOR12_1KHZ); AF_DCMotor M3(3,MOTOR12_1KHZ); int a,d;void setup()pinMode(A0,INPUT);pinMode(A1,INPUT)

16、;/put your setup code here,to run once:void loop()/put your main code here,to run repeatedly: a=analogRead(A0);d=analogRead(A1);(250);(250);if(a=20&d=20)(FORWARD);(FORWARD);else(BACKWARD);(BACKWARD); delay(2000); (FORWARD);(RELEASE); delay(800); 最终循迹程序： #includeAF_DCMotor M2(2,MOTOR12_1KHZ);AF_DCMot

17、or M3(3,MOTOR12_1KHZ); int a,d;void setup()pinMode(A0,INPUT); pinMode(A1,INPUT);/put your setup code here,to run once:void loop()/put your main code here,to run repeatedly: a=analogRead(A0); d=analogRead(A1);(200);(200); if(a300&d300)(FORWARD);(FORWARD);else if(a300)(50);(250);(FORWARD);(FORWARD);else if(a300&d300)(250);(50);(FORWARD);(FORWARD);else(RELEASE);(RELEASE);