智能循跡避障小車(chē)制作01元件介紹02工作原理03接線演示04編程講解05實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目錄元件介紹PARTONE01Componentintroduction硬件清單元件名稱型號(hào)參數(shù)規(guī)格數(shù)量參考實(shí)物圖Arduino開(kāi)發(fā)板UnoR31

面包板840孔無(wú)焊板1

智能小車(chē)

/1

智能小車(chē)簡(jiǎn)介

智能小車(chē)簡(jiǎn)介工作原理PARTTWO02Workingprinciple系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

紅外循跡原理紅外循跡傳感器示意圖接線演示PARTTHERE03Wiringdemonstration

智能小車(chē)實(shí)驗(yàn)-紅外循跡接線編程講解PARTFOUR04Programmingexplanation編程講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象PARTFIVE05Experimentalphenomena實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象智能平衡車(chē)01元件介紹02工作原理03接線演示04編程講解05實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目錄元件介紹PARTONE01Componentintroduction硬件清單元件名稱型號(hào)參數(shù)規(guī)格數(shù)量參考實(shí)物圖控制芯片UNO1

平衡小車(chē)

/1

陀螺儀60501

霍爾減速電機(jī)/2

電機(jī)選擇

電機(jī)驅(qū)動(dòng)（DRV88332路）

電源模塊TB6612FNG特性：發(fā)熱小，無(wú)需散熱片，

支持高達(dá)100KHz的PWM輸入，外圍器件少。最大輸入電壓：15V最大輸出電流：1.2A（平均）/3.2A（峰值）

電機(jī)接線

電源模塊與單片機(jī)接線

電源穩(wěn)壓模塊LM2596開(kāi)關(guān)電源模塊---輸出5V穩(wěn)定電壓給單片機(jī)及傳感器供電

藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊

智能小車(chē)簡(jiǎn)介工作原理PARTTWO02Workingprinciple

小車(chē)保持平衡原理

小車(chē)保持平衡原理PID參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律

小車(chē)平衡調(diào)節(jié)流程圖接線演示PARTTHERE03Wiringdemonstration

智能平衡小車(chē)接線編程講解PARTFOUR04Programmingexplanation編程講解MPU6050是6自由度或6軸的IMU傳感器小車(chē)位姿控制小車(chē)位姿控制小車(chē)位姿控制小車(chē)位姿控制積分比例+++PAngleDAngle1/Tg++角度θ角速度ω+-相加相減+++積分PSpeedDSpeed+電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度給定+--相加+M左輪電機(jī)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)M右輪電機(jī)+加速度計(jì)速度測(cè)量脈沖信號(hào)+DDIR+CROT轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺儀零點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量陀螺儀+-相減++-++相減相加-相減陀螺儀小車(chē)平衡總框圖平衡小車(chē)構(gòu)成圖小車(chē)位姿控制參數(shù)整定尋最佳，從大到小順序查；先是比例后積分，最后再把微分加；曲線振動(dòng)很頻繁，比例系數(shù)要放大；曲線浮漂繞大彎，比例系數(shù)往小扳；曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)；理想曲線兩個(gè)波，調(diào)節(jié)過(guò)程高質(zhì)量。小車(chē)位姿控制積分比例+++PAngleDAngle1/Tg++角度θ角速度ω+-相加相減+++積分PSpeedDSpeed+電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度給定+--相加+M左輪電機(jī)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)M右輪電機(jī)+加速度計(jì)速度測(cè)量脈沖信號(hào)+DDIR+CROT轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺儀零點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量陀螺儀+-相減++-++相減相加-相減陀螺儀小車(chē)位姿控制#include"BluetoothSerial.h"#include<MPU6050_tockn.h>#include<Wire.h>#defineIN15#defineIN26#defineIN37#defineIN48intsda_pin=A4,scl_pin=A5;floatBalance_Angle_raw=-0.8;//測(cè)試出的靜態(tài)機(jī)械平衡角度。intleftMotorPwmOffset=36,rightMotorPwmOffset=39;//測(cè)試出的左右輪的啟動(dòng)pwm值，pwm達(dá)到一定電壓馬達(dá)才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。floatENERGY=3.5;//設(shè)定的前進(jìn)后退傾倒角度幅度（越大，前沖后退越快）floatturn_ENERGY=600;//設(shè)定的轉(zhuǎn)向幅度，轉(zhuǎn)向的角速度幅度。floatkp=12,ki=0.7,kd=0.8;//根據(jù)調(diào)試測(cè)試得到設(shè)置kpkikd的值/*---調(diào)試和控制變量--------*/floatKeep_Angle,bias,integrate;//保持角度，角度偏差，偏差積分變量floatAngleX,GyroX,GyroZ;//mpu6050輸出的角度值為浮點(diǎn)數(shù)，兩位有效小數(shù)intvertical_PWM,turn_PWM,PWM,L_PWM,R_PWM;//各種PWM計(jì)算值floatturn_kp,turn_spd;//轉(zhuǎn)向pwm比例向，轉(zhuǎn)向速度設(shè)定BluetoothSerialSerialBT;//實(shí)例化esp32的藍(lán)牙串口對(duì)象MPU6050mpu6050(Wire);//實(shí)例化mpu6050對(duì)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象PARTFIVE05Experimentalphenomena實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)物圖智能機(jī)械臂制作01元件介紹02工作原理03接線演示04編程講解05實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目錄元件介紹PARTONE01Componentintroduction硬件清單元件名稱型號(hào)參數(shù)規(guī)格數(shù)量參考實(shí)物圖步進(jìn)電機(jī)57

4233

分頻器

TB6600DRV882511

控制芯片Mega25601

機(jī)械臂3D打印件/1套工業(yè)相機(jī)海康威視1套

分頻器模塊

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

電機(jī)選擇

電機(jī)驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)板選擇工作原理PARTTWO02Workingprinciple

機(jī)械臂工作原理接線演示PARTTHERE03Wiringdemonstration

系統(tǒng)接線編程講解PARTFOUR04Programmingexplanation編程講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象PARTFIVE05Experimentalphenomena實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)物圖任務(wù)5-2機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)分析課前回顧提問(wèn)：1.工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖由哪些關(guān)節(jié)組成？a）直角坐標(biāo)型b）圓柱坐標(biāo)型c）極坐標(biāo)型d）多關(guān)節(jié)型提問(wèn)：2.什么是工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)？

從幾何關(guān)系講，手指的位置和關(guān)節(jié)變量之間的關(guān)系。提問(wèn)：3.正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分別解決了什么問(wèn)題？

關(guān)節(jié)變量到位置，位置到關(guān)節(jié)變量問(wèn)題。

項(xiàng)目2.4工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析認(rèn)知目標(biāo)能力目標(biāo)掌握并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征；掌握工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制；掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析計(jì)算能夠區(qū)別串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人；能夠正確繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；能對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析求解學(xué)習(xí)目標(biāo)這是什么機(jī)器人？課程導(dǎo)入按機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接布置形式分類(lèi)串聯(lián)機(jī)器人：桿件和關(guān)節(jié)是通過(guò)串聯(lián)方式進(jìn)行連接的，是一種開(kāi)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)在于：工作空間較大、工作空間內(nèi)精度一致性較高、對(duì)裝配精度要求較低。串聯(lián)機(jī)器人課程導(dǎo)入按機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接布置形式分類(lèi)并聯(lián)機(jī)器人：桿件和關(guān)節(jié)是通過(guò)并聯(lián)方式進(jìn)行連接的，是一種閉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)剛度較高、運(yùn)動(dòng)精度較高、響應(yīng)速度快。并聯(lián)機(jī)器人課程導(dǎo)入

在電子、輕工、食品和醫(yī)藥等行業(yè)中，需要以很高的速度完成插裝、封裝、包裝等操作（pick-and-place）。外轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)械手特別適合上述操作，以著名的并聯(lián)機(jī)械手——Delta機(jī)構(gòu)為代表。

本次課重點(diǎn)以Delta機(jī)構(gòu)的平面機(jī)器人為研究對(duì)象進(jìn)行講解。課堂認(rèn)知項(xiàng)目2.4工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1、平面二自由度機(jī)械手1、主動(dòng)臂2、從動(dòng)臂（長(zhǎng)平衡臂）3、平東盤(pán)4、減速機(jī)(減速比1:33)5、平衡桿（短）溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系并聯(lián)機(jī)器人的連桿機(jī)構(gòu)1.1、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析78機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制以運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和運(yùn)動(dòng)學(xué)反解為基礎(chǔ)。

所謂運(yùn)動(dòng)學(xué)正解就是：知道機(jī)器人每根軸的旋轉(zhuǎn)角度，推算出機(jī)器人的空間姿態(tài)以及工作端的空間位置。以串聯(lián)式機(jī)器人為例：已知每個(gè)手臂的長(zhǎng)度、角度，則能逐個(gè)計(jì)算出每個(gè)手臂前端的空間位置，直至末端的空間位置。(見(jiàn)下圖)θ1θ2θ3θ4(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)XY已知：θ1、θ2、θ3、θ4;L1、L2、L3、L4求解：(X4,Y4)L1L2L3L479根據(jù)θ1、θ2;Lt、Lb計(jì)算出⊙1、⊙2的圓方程聯(lián)立這兩個(gè)圓方程，計(jì)算出(X,Y)

1.2、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-正解未移動(dòng)時(shí)：已知θ1與Lt，求出⊙1的圓心（-Lt*cosθ1-0.5*L1，-Lt*sinθ1）已知θ2與Lt，求出⊙2的圓心（Lt*cosθ2+0.5*L1，Lt*sinθ2）移動(dòng)至平動(dòng)盤(pán)中心點(diǎn)時(shí)：求出⊙1的圓心（-Lt*cosθ1-0.5*L1+0.5*L2，-Lt*sinθ1）求出⊙2的圓心（Lt*cosθ2+0.5*L1-0.5*L2，Lt*sinθ2）1.2、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-正解(X-(-Lt*cosθ1-0.5*L1+0.5*L2))2+（Y-(-Lt*sinθ1)）2=Lb2(X-(Lt*cosθ2+0.5*L1-0.5*L2))2+（Y-(-Lt*sinθ2)）2=Lb2通過(guò)解方程，得到（X,Y）。1.2、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-正解1.2、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-逆解反解解法思路：已知:機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸左主臂長(zhǎng)Lt左從臂長(zhǎng)Lb軸間距L1平動(dòng)盤(pán)長(zhǎng)度L2末端中心坐標(biāo)(X,Y)求解：左電機(jī)角度θ1右電機(jī)角度θ2可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法解出θ1、θ2。例如列舉方程式求解等等，得到相應(yīng)解的算式。1.3、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間1.4、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)用1、對(duì)攻機(jī)械手1

2、小球3、桌面4、對(duì)攻機(jī)械手2

5、視覺(jué)傳感器6、視覺(jué)光源12348556網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖NJ301-1100R880-KN04H-ECT-Z*2NS8-TV01PC（Formonitorandcontrol)86FH-1050*1控制回路圖：NJ301-1100伺服驅(qū)動(dòng)NS8-TV01伺服電機(jī)中間繼電器抱閘抱閘急?？傞_(kāi)關(guān)87坐標(biāo)應(yīng)用思路以下是編程時(shí)由預(yù)設(shè)目標(biāo)位置坐標(biāo)到控制電機(jī)實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的大致應(yīng)用思路：實(shí)、虛軸上電MC_Power實(shí)、虛軸建立原點(diǎn)MC_Home實(shí)、虛軸運(yùn)動(dòng)同步MC_SynMoveAbsolute虛軸軸組運(yùn)動(dòng)（直線、圓弧插補(bǔ)等）啟動(dòng)保持反解

算式啟動(dòng)保持正解

算式實(shí)軸電機(jī)同步虛軸運(yùn)動(dòng)得到實(shí)軸角度位置注：虛軸運(yùn)動(dòng)位置用的是用戶自己建立的X-Y坐標(biāo)系坐標(biāo)。機(jī)器人處于機(jī)械原點(diǎn)位置監(jiān)控機(jī)器人實(shí)際位置，重新上電后獲取機(jī)器人當(dāng)前位置2、平面二自由度機(jī)械手-移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)實(shí)物圖2.1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制2.2工作空間分析工作空間為一個(gè)矩形!2.3運(yùn)動(dòng)學(xué)分析2.3運(yùn)動(dòng)學(xué)分析3、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制（a）直接驅(qū)動(dòng)型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）平面型本節(jié)小結(jié)重點(diǎn)：并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)用思考練習(xí)D-H在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的應(yīng)用？智能倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施01元件介紹02工作原理03系統(tǒng)結(jié)構(gòu)04編程講解05應(yīng)用場(chǎng)景目錄元件介紹PARTONE01ProductintroductionRC522RFID模塊OLED模塊工作原理PARTTWO02WorkingprincipleRC522RFID模塊實(shí)物連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PARTTHERE03Wiringdemonstration

智能倉(cāng)儲(chǔ)智慧管理

智能倉(cāng)儲(chǔ)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖編程講解PARTFOUR04Programmingexplanation

智能倉(cāng)儲(chǔ)拓?fù)鋱D

智能倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景PARTFIVE05Experimentalphenomena應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)物圖智能水表的設(shè)計(jì)與實(shí)施01元件介紹02工作原理03系統(tǒng)組成04編程講解05應(yīng)用場(chǎng)景目錄元件介紹PARTONE01SystemintroductionArduinonanoYF-S201型水流量

水泵工作結(jié)構(gòu)PARTTWO02Workingprinciple

智能水電管理系統(tǒng)系統(tǒng)組成PARTTHERE03Wiringdemonstration

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

智能水表、IC或鍵盤(pán)控制注水系統(tǒng)編程講解PARTFOUR04Programmingexplanation

智能水表程序流程圖應(yīng)用場(chǎng)景PARTFIVE05Experimentalphenomena應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)物圖農(nóng)業(yè)智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施01組網(wǎng)方式02工作原理03系統(tǒng)組成04編程講解05應(yīng)用場(chǎng)景目錄組網(wǎng)方式PARTONE01Systemintroduction基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田滴灌系統(tǒng)構(gòu)建基于