“創(chuàng)意之星”模塊化機器人技術服務王鵬內容提要產品介紹配套資源部件介紹結構件控制卡舵機傳感器軟件介紹NorthStar單片機C語言編程比賽介紹

產品介紹UP-InnoSTAR?創(chuàng)意之星?機器人套件是一套用于高等工程創(chuàng)新實踐教育的模塊化機器人套件。是一套具有數百個基本“積木”單元的組合套件包。用這些“積木”可以搭建出各種創(chuàng)新、奇特、實用的機器人，并可為自己搭建出的機器人編程。產品包括：●結構：幾十種、數百個精密高強度ABS材質的結構零件，可以任意拼裝；●控制：一個8位或32位的控制器，32位控制器采用Linux操作系統(tǒng)，可進行語音、圖像處理，可通過無線網絡互聯(lián)，具備USB、以太網等端口；●執(zhí)行：配有多個CDS55xx系列機器人舵機作為執(zhí)行器，可作為機器人關節(jié)動力或者輪子、履帶的動力；●傳感：十多種可選的傳感器，包括紅外、超聲測距、光強、灰度、碰撞等傳感器。●軟件：NorthSTAR集成開發(fā)環(huán)境支持流程圖或標準C語言為機器人編程。

配套資源

源碼全開放結構件及示例構型3D設計圖（“\3D模型”）控制器電路、原理圖（“\控制器資料匯總\電路圖紙”）AVR控制卡源代碼（“\控制器資料匯總\AVR控制卡源代碼”）PXA270控制卡源代碼（“\控制器資料匯總\PXA270控制卡源代碼”）實驗指導書和創(chuàng)意之星搭建手冊詳細介紹了控制器的工作原理以及豐富的例子程序。實驗指導書上各種構型的圖例說明。配套十二五規(guī)劃教材——創(chuàng)意之星：模塊化機器人創(chuàng)新設計與競賽

四足步行機器人翻滾機器人蛇形機器人雙足步行機器人部件介紹套件清單（詳見發(fā)貨配套文檔）各種結構件介紹I型結構件，共有3種、30個，都是灰色，ABS材質，結構特點是長條狀，具有多個標準孔。零件以大孔的數量命名?！癐3”，“I5”，“I7”如下圖所示：L型結構件，字母L形狀，共有6種，60個，都是灰色，ABS材質，結構特點是字母“L”狀，具有多個標準孔。零件以兩側的大孔數量命名。命名如下圖所示：部件介紹U型結構件共有7種，70個，都是灰色，ABS材質，結構特點是字母“U”狀，具有多個標準孔，零件邊緣內側有加強肋。零件的命名規(guī)則如下圖所示：舵機支撐構件，15個?；疑?，ABS材質，安裝舵機容易。部件介紹基礎構件，共有3種，4個；機械手組件共有6種，34個。這部分零件是組裝機械手爪專用的零件；連接件共有18種，408個。輔助零件：包括螺釘、螺母、墊片及其它輔助零件若干?；緲嬓投鏅C動力關節(jié)電機總成機械爪傳感器的安裝 部件介紹MultiFLEX?2-AVR控制卡部件介紹AVR控制卡外部接口及電氣規(guī)范MultiFLEX?2-AVR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz8個機器人舵機接口，完全兼容RobotisDynamixelAX12+8個R/C舵機接口12個TTL電平的雙向I/O口，GND/SIG/VCC三線制8個AD轉換器接口（0~5V）2個RS-422總線接口(可掛接1-127個422設備)1個無源蜂鳴器通過RS-232與上位機通訊，可選無線通訊模組使用USB接口的AVR-ISP下載調試器部件介紹部件介紹MultiFLEX?2-AVR控制器硬件架構AVR接口模塊AVR控制卡部件介紹MultiFLEX?2AVR控制卡硬件架構部件介紹MultiFLEX?2AVR控制卡硬件架構部件介紹MultiFLEX?2-PXA270控制卡部件介紹PXA270控制卡外部接口及電氣規(guī)范MultiFLEX?2-PXA270控制器的詳細功能如下所示：MultiFLEX?2-PXA270控制器：完全支持MultiFLEX?2-AVR控制器的全部功能MarvellXscalePXA270@533MHz，32位處理器，16MNOR-FLASH，128MNAND-FLASH，64MSDRAMLinux操作系統(tǒng)4個USBHost，1個100bps以太網端口、Wifi模塊插槽（Wifi模塊屬選配件）1個麥克風接口，1個立體聲音頻輸出接口支持攝像頭作為視覺傳感器，麥克風作為聽覺傳感器部件介紹部件介紹MultiFLEX?2-PXA270控制器硬件架構PXA270接口模塊AVR控制卡PXA270控制卡部件介紹MultiFLEX?2PXA270控制卡硬件架構部件介紹MultiFLEX?2PXA270控制卡硬件架構部件介紹CDS5516機器人舵機proMOTIONCDS系列機器人舵機屬于一種集電機、伺服驅動、總線式通訊接口為一體的集成伺服單元，主要用于微型機器人的關節(jié)、輪子、履帶驅動，也可用于其他簡單位置控制場合。CDS5516的特點如下所示：大扭矩：10Kgf?cm的持續(xù)轉動輸出扭矩，大于20Kgf?cm位置保持扭矩位置伺服控制模式下轉動范圍0-300°

高轉速：最高0.16s/60°輸出轉速在速度控制模式下可連續(xù)旋轉，調速

DC6.5V～12V寬電壓范圍供電總線連接，理論可串聯(lián)254個單

0.32°位置分辨率高達1M通訊波特率雙端輸出軸，適合安裝在機器人關節(jié)

0.25KHz的伺服更新率高精度全金屬齒輪組，雙滾珠軸承兼容RobotisDynamixel通訊協(xié)議連接處O型環(huán)密封，防塵防濺水具備位置、溫度、電壓、速度反饋8個CDS5516接口部件介紹

UP-Debugger多功能調試器集成了USB-232，半雙工異步串行總線、AVRISP三種功能，體積小巧、功能集成度高，是一種可靠且方便的調試設備。通過功能選擇按鈕可以讓調試器的工作模式在RS232、AVRISP、數字舵機調試器之間相互切換?？梢詫VR控制器進行串口通訊調試和程序下載，可以對proMotionCDS5516數字舵機進行調試和控制。部件介紹傳感器

I/O：

紅外接近傳感器霍爾接近傳感器聲音傳感器碰撞傳感器傾覆傳感器

SIG/VCC/GND三線制接口，TTL電平，可以連接到控制器的數字量輸入通道。把該通道配置為“輸入模式”即可

A/D:紅外測距傳感器溫度傳感器光強傳感器灰度傳感器SIG/VCC/GND三線制接口，可以連接到控制器的模擬量輸入通道部件介紹

其他傳感器:超聲波測距傳感器視覺傳感器語音傳感器軟件介紹MultiFLEX?2-AVR控制器軟件的編譯和運行用戶代碼代碼庫GNUGCC編譯、連接HEX目標代碼USB接口用戶計算機多功能調試器調試接口功能：ISP程序下載RS232調試通過ISP下載將HEX文件燒錄到控制器中，復位后開始運行。軟件介紹通過FTP將可執(zhí)行程序傳輸到控制器中，用戶計算機將控制控制器，使程序開始運行MultiFLEX?2-PXA270控制器軟件的編譯和運行用戶代碼代碼庫GNUG++編譯、連接可執(zhí)行文件以太網接口用戶計算機軟件介紹NorthStar的使用軟件的安裝流程圖編輯流程圖保存流程圖編譯流程圖下載功能選項軟件介紹安裝流程軟件介紹新建工程工程設置模塊介紹 模塊操作

軟件介紹工程設置非自定義構型具有3D功能模擬舵機ID：224-231AD：0——7

IO：0——11控制器、構型選擇舵機設置AD設置IO設置軟件介紹模塊介紹

程序模塊自定義模塊功能模塊外掛模塊模塊庫軟件介紹流程圖編輯：模塊操作斷開連接復制、粘貼添加變量創(chuàng)建、刪除設置屬性操作軟件介紹保存文件打開文件流程圖文件的格式為.ns軟件介紹編譯成功編譯出錯編譯結果軟件介紹硬件連接正常下載下載出錯下載軟件介紹功能選項編輯功能串口連接網絡連接柵格設置控制器網絡配置語言切換模塊調試軟件介紹流程圖操作導出hex文件編輯代碼代碼管理查詢傳感器調試舵機自定義函數查看幫助軟件介紹網絡連接網絡連接軟件介紹柵格設置柵格設置軟件介紹硬件連接配置網絡網絡配置軟件介紹流程圖調試單步模式連續(xù)模式運行終止流程圖操作軟件介紹導出HEX文件導出hex文件軟件介紹編輯代碼編輯代碼軟件介紹加載代碼保存代碼軟件介紹MultiFlex2——AVRMultiFlex2——PXA270查詢傳感器軟件介紹MultiFlex2——AVRMultiFlex2——PXA270調試舵機軟件介紹添加函數編輯函數保存函數加載函數使用函數軟件介紹查看幫助查看幫助軟件介紹MultiFlex2——AVR控制器程序開發(fā)示例名稱：感應燈功能：遮住光敏，LED燈開啟；正常光線下，LED燈關閉；邏輯分析：讀取光敏所在通道的AD值，判斷若低于某個閾值L時，LED開啟；否則LED關閉；設備需求：MultiFlex2-AVR控制器一臺，電源，光敏一個，LED燈一個；軟件介紹編程步驟：1.啟動NorthStar；2.新建工程，工程設置中控制卡選擇“MultiFlex2-AVR”，構型選擇自定義；舵機設置可以跳過；AD設置、IO設置如圖，注意需要把IO中相應的通道設置為輸出；本例中光敏接在AD通道2，LED燈接在IO通道2；軟件介紹編程步驟：1.啟動NorthStar；2.新建工程，工程設置中控制卡選擇“MultiFlex2-AVR”，構型選擇自定義；舵機設置可以跳過；AD設置、IO設置如圖，注意需要把IO中相應的通道設置為輸出；本例中光敏接在AD通道0，LED燈接在IO通道0；軟件介紹3.創(chuàng)建“條件循環(huán)”和“循環(huán)結束”模塊，設置條件循環(huán)模塊屬性如圖軟件介紹4.創(chuàng)建“變量”模塊，設置屬性如圖軟件介紹5.創(chuàng)建“模擬輸入”模塊，設置屬性如圖軟件介紹6.創(chuàng)建“條件判斷”和“條件結束”模塊，設置“條件判斷”模塊屬性如圖（條件按實際情況可調整參數）軟件介紹7.創(chuàng)建“數字輸出”模塊，設置其屬性和連接模塊如圖；軟件介紹8.創(chuàng)建“數字輸出”模塊，設置其屬性如圖軟件介紹9.創(chuàng)建“延時”模塊，設置屬性如圖；軟件介紹10、代碼如圖；軟件介紹11.編譯、下載后運行程序 運行結果參見實物演示效果軟件介紹MultiFlex2——PXA270控制器程序開發(fā)示例

名稱：播放MP3。 功能：循環(huán)播放一首指定的歌曲； 邏輯分析：在程序中創(chuàng)建一個死循環(huán)，循環(huán)中調用mp3模塊播放歌曲；設備：MultiFlex2-PXA270控制器一臺，電源，音箱一臺；軟件介紹編程步驟：1.啟動NorthStar程序；2.從NorthStar的“文件”菜單或者工具欄選擇“新建”，將會彈出工程設置對話框，如下圖，控制卡選項里點選“MultiFlex2-PXA270”，構型選項點選“自定義”；軟件介紹3.點擊“下一步”按鈕進入舵機設置，此處可以設置構型用到的舵機個數和ID，由于本范例實現的功能和舵機無關，可以不用設置直接點擊“下一步”，如下圖；用戶實際使用時可以根據自己的需要進行設置；軟件介紹4.點擊“下一步”按鈕進入AD設置，和上一步相同，可以不用設置直接點擊“下一步”，如圖：軟件介紹5.和前一步相同，可以不用設置IO，直接點擊“完成”完成工程設置，如下圖；軟件介紹6.在控件窗口點擊“程序模塊”，點選“條件循環(huán)”拖動到編輯窗口創(chuàng)建“條件循環(huán)”模塊，“循環(huán)結束”模塊會同時創(chuàng)建，點擊“外掛設備模塊”，點選“MP3”圖標并拖動到編輯窗口，創(chuàng)建MP3模塊，如下圖；軟件介紹7.在“條件循環(huán)”模塊上點擊右鍵選擇“設置屬性”或者直接雙擊，打開屬性對話框設置屬性；打開“MP3”模塊屬性對話框，點擊“選擇mp3”按鈕，從打開文件對話框選擇mp3文件，選擇的mp3文件名稱將出現在編輯框中（選擇的mp3文件會被拷貝到MultiFlexNG文件夾下）按圖設置“MP3”模塊屬性；軟件介紹8.創(chuàng)建“延時”模塊，根據歌曲時長設定，單位毫秒，設置屬性如圖軟件介紹9.從“start”模塊連接到“mp3”模塊，再從“mp3”模塊連接到“End”模塊，如圖軟件介紹10.完成上一步后，代碼窗口將會出現完成的程序代碼，如圖軟件介紹11.從菜單工具?編譯，或者直接從工具欄選擇編譯，編譯結果信息將出現在輸出窗口中，如圖軟件介紹12.如果上一步編譯結果沒有錯誤，就可以從菜單工具?下載，或者從工具欄選擇下載，即可將程序下載到控制卡中并自動運行，如圖所示；軟件介紹13.上一步結束后控制卡中將會播放指定的mp3文件。運行結果參見實物演示效果軟件介紹

控制器的編程環(huán)境創(chuàng)意之星機器人套件的控制程序的編寫方式很靈活，用戶可以根據學習使用NorthSTAR圖形化集成開發(fā)環(huán)境進行機器人控制程序的編寫。在NorthSTAR環(huán)境下編程不要求