创意之星模块化机器人实验程序

1 零件清单- 1.1 创意之星-机器人套件（入门版）- 1.1 创意之星-机器人套件（入门版）由于“创意之星”模块化机器人套件具有多种版本，并有丰富的选购件可供选用，因此您可能会发现您手头的部分零件不足以组装出您所需要的机器人构型。

本手册第6~10页列出了适用于不同版本的构型。

请根据您选购的产品版本来选择适合的组装范例，由于产品升级、配置更改可能导致本手册内容不尽准确，敬请谅解！产品光盘中包含有本手册中所有范例的3D实体模型。

在您动手组装前，您可以使用Unigraphics、ProEngineer、SolidWorks 等软件，在计算机上搭建3D虚拟样机。

这将帮助您熟悉本产品，并对搭建出的样机的外观有直观的体验。

本手册不包含机器人控制方面的教程。

关于如何对机器人进行编程控制，将在配套的《实验指导书》中详细介绍。

关于本手册或者本产品的任何疑问，请登录/，“技术论坛”发帖子请求帮助，博创科技的技术人员将为您及时解答。

技术服务电话：86-10-82114870/4887/4890技术服务邮箱：robot_service@目录1 零件清单 (4)1.1 创意之星-机器人套件（入门版） (4)1.2 创意之星-机器人套件（标准版） (5)1.3 创意之星-机器人套件（高级版） (6)2 本教程适用范围 (7)2.1 适用于入门版的范例 (7)2.1 适用于标准版的范例 (9)1 零件清单- 1.1 创意之星-2.1 适用于高级版的范例.3 准备工作.3.1 工具3.2 安全4 基本构型 (14)4.1 基本连接 (14)4.2 舵机相关 (16)4.3 传感器 (21)4.5 控制器 (21)4.6 机械手 (24)5 初级搭建示例 (25)5.1 3DOF-简易机械臂 (25)5.2 4DOF-简易人型机器人 (29)5.3 4DOF-简易四轮小车 (32)5.4 5DOF-全向四驱车（全向轮） (35)6 高级搭建示例 (40)6.1 7DOF-六关节机械手 (40)6.2 10DOF-四足机器人2 (45)6.3 9DOF-全向四驱车（普通） (49)6.4 8DOF-履带式机器人 (51)6.5 18DOF-六足机器人 (56)6.6 13DOF-蛇形机器人 (60)6.7 16DOF-机器恐龙 (63)- 1.1 创意之星-机器人套件（入门版）1 零件清单- 1.2 创意之星-1.2 创意之星-机器人套件（标准版）机器人套件（高级版）- 1.3 创意之星-2 本教程适用范围 - 2.12 本教程适用范围2.1 适用于入门版的范例- 2.1 适用于入门版的范例2 本教程适用范围- 2.12.1 适用于标准版的范例- 2.1 适用于标准版的范例2 本教程适用范围 - 2.12.1 适用于高级版的范例- 2.1 适用于高级版的范例3 准备工作- 3.1 工具3 准备工作3.1 工具十字螺丝刀,尖嘴钳,工具刀3.2 安全用力过猛可能造成零件崩裂注意尖锐的地方放到婴儿拿不到的地方细小零件防止吞食.4 基本构型- 4.1 基本连接4 基本构型- 4.1 基本连接4 基本构型- 4.2 舵机相关4 基本构型 - 4.2 舵机相关4 基本构型- 4.2 舵机相关4 基本构型- 4.2 舵机相关4 基本构型- 4.2 舵机相关4 基本构型 - 4.3 传感器4.3 传感器4.5 控制器控制卡与底板连接的3种方式4 基本构型- 4.5 控制器4 基本构型- 4.5 控制器控制卡与L型件连接4 基本构型- 4.6 机械手5 初级搭建示例 - 5.1 3DOF-5 初级搭建示例5.1 3DOF-简易机械臂零件清单*以下附件均为实际尺寸。

第一次实验：MultiFLEX控制卡编程实验蜂鸣器实验#include <avr/io.h>#define BEEP_ON PORTG |= _BV(PG3) #define BEEP_OFF PORTG &= ~_BV(PG3) int main(void){inti,j;PORTG = 0;DDRG = 0xff;while(1){for(i=0;i<0xFF;i++){for(j=0;j<0xFF;j++);}BEEP_ON;for(i=0;i<0xFF;i++){for(j=0;j<0xFF;j++);}BEEP_OFF;}}IO口控制实验#include "Public.h"#include "Usertask.h"void user_task(void){uint8 io_in;uint8 io_out;uint8 temp8;uint16 temp16;gpio_mode_set(0x00FF);write_gpio(0xFF00);while(1){temp16 = read_gpio();io_in = (uint8)(temp16>>8);temp8=(io_in&0x80);if(temp8==0){io_out=0x01;while(io_out){write_gpio(~((uint16)io_out));delay(5);//延时5×20MS=0.1sio_out<<=1;write_gpio(~((uint16)io_out));delay(5);}}else write_gpio(0xFF00);}}第二次实验：多自由度串联式机械手#include "Public.h"#include "Usertask.h"void user_task(void){uint8 array_rc[23]={0};//舵机控制数组长度为24，可控制12路舵机，舵机运动函数要求array_rc[偶数]为舵机目标角度值，array_rc[奇数]为舵机运动速度值array_rc[0]=90; //舵机1，中位为0度（对应数值90），目标角度+20度。

v1.0 可编辑可修改创意之星机器人说明书目录1结构套件简介 ............................................................................ .. (3)结构件概述 ............................................................................ (3)C o n n F L E X连接结构 ............................................................................ (3)不同版本 ............................................................................ . (4)使用零件3D模型 ............................................................................ . (6)2控制器及电源 ............................................................................ .. (7)M u l t i F L E X™2-A V R控制器 ............................................................................ (8)M u l t i F L E X™2-P X A270控制器 ............................................................................ (9)电池和直流电源 ............................................................................ (12)3传感器............................................................................. .. (12)传感器的信号类型及电气规范 ............................................................................ (13)“创意之星”传感器接口 ............................................................................ (14)接近传感器 ............................................................................ .. (16)测距传感器 ............................................................................ . (19)声音传感器 ............................................................................ . (24)碰撞传感器 ............................................................................ . (26)倾覆传感器 ............................................................................ . (26)温度传感器 ............................................................................ . (27)光强传感器 ............................................................................ . (27)灰度传感器 ............................................................................ (28)视觉和语音传感器 ............................................................................ (28)4执行器............................................................................. (29)C D S5516机器人舵机 ............................................................................ .. (29)C D S5401大扭矩R/C舵机 ............................................................................ .. (32)B D M C1203电机驱动模块 ............................................................................ (33)F a u l h a b e r大功率减速电机............................................................................. .. (34)5N o r t h S T A R图形化开发环境 ............................................................................ (35)安装及使用介绍 ............................................................................ . (35)使用流程图开发 ............................................................................ (39)手写代码开发 ............................................................................ . (46)调试与在线监控 ............................................................................ (47)6其它部件............................................................................. (54)U P-D e b u g g e r下载调试器 ............................................................................ .. (54)W i F i无线网卡或以太网线缆............................................................................. (55)Z i g B e e无线模组 ............................................................................ .. (56)1结构套件简介结构件概述“创意之星”是一种模块化机器人组件，其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的，各个零件之间有统一的连接方式，零件之间可以自由组合，从而构建出各种各样的机器人构型。

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。

综合实验搭建一个四轮小车，在单片机控制器上接入IO传感器、AD传感器、指示灯等，做一个自主避障小车。

综合检查各种传感器的掌握和运用能力。

8单片机原理课程设计综合电子系统设计设计擂台赛机器人以综合性的机器人项目，验证学生C语言、单片机、自动控制等等学科的知识掌握程度。

考察学生解决实际工程问题的能力和思路。

设计爬楼梯机器人设计工业AGV自主导引机器人其它实验内容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。

创意之星说明书创意之星说明书第一章: 产品概述1.1 产品介绍1.2 主要特点1.3 技术规格第二章: 安全须知2.1 使用前的准备2.2 电源和电池使用注意事项2.3 使用环境要求2.4 使用过程中的安全注意事项第三章: 快速开始3.1 组装和拆卸3.2 电源连接和开关机3.3 连接方式或电脑3.4 软件和安装第四章: 产品功能详解4.1 运动功能4.2 语音交互功能4.3 视觉识别功能4.4 玩耍互动功能4.5 编程控制功能第五章: 常见问题解答5.1 如何进行故障排除5.2 常见问题及解决办法第六章: 附件6.1 配送清单6.2 附件列表法律名词及注释：1：版权法：保护原创作品的法律法规，防止他人擅自复制、修改或传播作品。

2：商标法：保护商标的法律法规，防止他人擅自使用相同或相似的商标进行商业活动。

3：专利法：保护发明创造的法律法规，防止他人擅自利用发明创造进行生产和销售。

4：侵权：侵犯他人权益的行为，包括侵犯知识产权、商业秘密等。

本文档涉及附件：1：使用手册（附件1）2：编程教程（附件2）3：电池充电器（附件3）本文所涉及的法律名词及注释：1：版权法：保护原创作品的法律法规，防止他人擅自复制、修改或传播作品。

2：商标法：保护商标的法律法规，防止他人擅自使用相同或相似的商标进行商业活动。

3：专利法：保护发明创造的法律法规，防止他人擅自利用发明创造进行生产和销售。

4：侵权：侵犯他人权益的行为，包括侵犯知识产权、商业秘密等。

创意之星机器人套件适用领域■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。

■作为大学生参加校内、省级、全国机器人比赛的实训平台。

【创意之星的定义：教具、实验器材、快速原型、模块化套件、比赛平台】UP-InnoSTAR™创意之星™机器人套件是一套用于高等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。

几十种、数百个精密高强度ABS材质的结构零件包括轮子、杆件、法兰、L形、U形零件等多个结构件，提供了强大的结构扩展创意空间，可以任意组装；提供了10多个不同原理、功能各异的传感器，以及十多个数字舵机（电机）用作执行器可作为机器人关节动力或者轮子、履带的动力；这些部件通过一块功能强大的MultiFLEX2控制卡连接起来，开发环境流程图与C语言混合编程支持Microsoft VPL，源代码和电路图开放，提供全部组件的三维实体模型（IGES格式），可用于PRO/E等软件搭建机器人3D虚拟样机，或用于3D CAD、CAM课程、以及模具设计课程教学实例。

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，便于学习，并可用于搭建虚拟样机；可以根据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！● NorthSTAR集成开发环境支持流程图编程,无需编写代码即可开发机器人程序。

流程图和Ansi C混合编程，完整支持数组、位操作、指针、结构体等特性。

同时支持流程图中自定义函数和自定义代码，流程图编程也能拥有手工编程的灵活性！●流程图产生的程序为编译执行。

模块化机器人实验指导书目录实验1机器人的机械系统及单模块运动 (3)实验2 机器人示教编程与再现控制 (8)实验3 机器人的搬运装配实验 (10)实验4 机器人链接库VC编程实验 (12)附录A MAC-3003SSI2运动函数列表 (15)附录B S6S1机器人动态连接库 (18)实验1 机器人的机械系统及单模块运动1.1实验目的1、了解机器人机械系统的组成；2、了解机器人机械系统各部分的原理及作用；3、掌握机器人单模块运动的方法。

1.2实验设备1、模块化机器人一台；2、模块化机器人控制柜一台。

1.3设备介绍本课程所使用的机器人为6自由度模块化可拆卸串联机器人，整体组合后其轴线相互平行或垂直，能够在空间内进行定位，采用伺服电机和步进电机混合驱动，它是一个多输入多输出的动力学复杂系统。

整个系统包括机器人1台、控制柜1台、实验附件1套（包括轴、套）和机器人控制软件1套。

机器人采用模块组合式串联开链结构，即机器人各连杆由旋转关节模块或移动关节模块组合串联连接，如图1-1所示。

各关节轴线相互平行或垂直。

连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。

关节的作用是使相互联接的两个连杆产生相对运动。

各模块的传动采用可视化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。

机器人各模块采用步进电机驱动（模块2采用伺服电机驱动），并通过Windows环境下的软件编程对机器人控制，使机器人任意组合成2～6自由度机器人后能够在工作空间内任意位置精确定位。

图1-1 机器人结构机器人技术参数如表1-1所示。

表1-1 机器人技术参数机器人各模块机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。

基本机械结构连接方式为原动部件→传动部件→执行部件。

原动部件包括步进电机和伺服电机两大类，模块2采用伺服电机驱动方式，模块1、3、4、5、6采用步进电机驱动方式。

本机器人中采用了同步齿型带传动、谐波减速传动、行星减速传动、锥齿轮传动、涡轮蜗杆等传动方式。

一、实验目的创意之星机器人套件可以作为您进入工程学（尤其是控制学）殿堂的有效入门工具。

虽然您可能需要具备大学本科二年级或者专科的知识基础，才能顺利理解全部项目的核心方法，但是只要具备以下知识基础，您也可以通过各章节充满乐趣和挑战的项目实践，逐渐了解工程学；并通过这些项目中的一些重要原则和实践，发现工程学带给您的乐趣和成就感：初中毕业或者更高的知识水平；一定的动手能力，包括结构组装能力、读图能力和一定的空间想象能力；初步的机械结构知识基础，以及初步的力学、物理学常识；熟悉个人电脑使用，具备 Windows XP 或更高版本环境下的一般操作能力。

初步的计算机程序设计思想，理解循环、条件转移、变量等基本概念。

如果具备以下基础，并且认真完成本书的各个项目，您将能够深入理解现代工程学的几个核心思想，并将能够举一反三，制造出更多具有反应、思考和自我行动能力的机器人（或自动化系统）：大学工科专科的知识水平；熟练掌握 Pro/E、SolidWorks 等至少一样3D CAD 软件，具备建模和虚拟装配能力；要顺利完成各项目中的扩展任务，需要读者具备一定的工学基础，包括电子电路、C 语言编程、自动控制基础（如PID 控制等）；如果不使用图形化集成开发环境而要自行编写程序代码，必需具备 ANSI C 编程基础。

如果要对“创意之星”的控制器进行二次开发，至少需要高中水平的英语基础及一定的电子电路基础。

机器人上采用的大量传感器、电子元器件的数据手册(Datasheet)大多是以英文撰写的，因此一定的英语基础是必要的。

如果用户要在MultiFLEX™2-PXA270 控制器上进行深入的二次开发，需要具备ARM-Linux 方面的开发经验。

二、结构套件“创意之星”结构件根据功能可以分为7 大类：LUI 型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件。

LUI 型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其组合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向轮结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。

实训项目一熟悉“创意之星”机器人套件一、实训目的（1）熟悉“创意之星”机器人结构套件及控制器、传感器、执行器等部件（2）熟悉NorthSTAR 图形化开发环境及UP-Debugger下载调试器的应用二、实训器材计算机，“创意之星”机器人套件，配套光盘等三、实训内容1、结构套件“创意之星”结构件根据功能可以分为7大类：LUI型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件，详见图1.1。

LUI型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其结合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。

图1.1 “创意之星”零件汇总2、控制器及电源1）MultiFLEX TM2-A VR控制器MultiFLEX TM2-A VR控制器的处理器是ATMEL公司出品的A VR系列ATmega128单片机。

MultiFLEX TM2-A VR控制器功能高度集成，具有众多IO、AD接口，能够控制R/C舵机、机器人舵机，具有RS-232接口和RS-422总线接口，能够胜任常规机器人控制。

对照图示1.2，MultiFLEX TM2-A VR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz8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转接器接口(0-5V)2个RS-422总线接口（可连接1-127个422设备）1个无源蜂鸣器通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组使用USB接口的A VR-ISP下载调试器图1.2 MultiFLEX TM2-A VR控制器功能示意图MultiFLEX TM2-A VR控制器的电气规范如下表所示：表1.1 MultiFLEX TM2-A VR控制器的电气规范2） 直流稳压电源“创意之星”配置了一个直流稳压电源，电源的输出为8V/5A ，峰值电流可达8A 。

机器人创新实验三机器人名称：仿生蛇形机器人四足爬行机器人实验目的：①加强对运动中的“创意之星”四足爬行机器人重心变化的理解和认识，将“创意之星”机器人套件进行搭建和装配，构建出一个“创意之星”四足爬行机器人。

②了解仿生蛇形机器人的概念，仿生蛇形机器人的动作规划，步态规划的基本知识。

③在保证整个稳定的前提下，将程序写入控制卡，熟悉UP-MRcommander 软件调试机器人运动步态的技巧，熟悉直流电机的控制，并实现提前设定好的动作步骤，并使机器人能够平稳的爬行。

④熟悉掌握各种搭建元件的使用方法和电机舵机的使用技巧。

⑤学会对学习知识的应用到实际中的能力，提高自身动手能力。

实验任务：设计并实现完整的机器人系统，如四足爬行机器人、挖掘机器人、仿生蛇形机器人等，以“创意之星”模块化机器人教学套件为实验平台。

设计方案：应用创意之星模块化机器人教学套件组装仿生蛇形机器人，UP-MRcommander软件对动作控制实现机器人运动：用四足爬行机器人，并实现前行动作，左前右后向前，左后右前向后，然后左前右后向后，左后右前向前，便能实现四足爬行机器人前行。

了解：博创科技刚刚推出了最新的UP-InnoSTAR™ 创意之星™机器人套件产品，以替换上一代“创意之星”产品。

该套件是一套用于开展机器人创新实验的模块化机器人套件。

熟悉四足爬行机器人向前爬行时的运动方式和运动特点。

熟悉舵机动力关节、基本结构件、控制卡、直流电机、传感器、UP-MRcommander，掌握搭建和调试要领。

实验过程：本实验共分为12学时，分为3个阶段。

第一阶段：老师对我们介绍实验内容，对需要用到的配件、软件环境进行讲解，为使我们对实验内容更加熟悉，对软件环境的熟悉。

第二阶段：开始动手阶段，为了能使我们更好的完成创新实验课程，首先进行了对“创意之星”仿生蛇形机器人必备配件舵机的装配工作。

图1 图2 图3完成整机装配：完成一个关节之后，重复上述过程，再完成其余的4 个关节。

创意之星模块化机器人实验指导书电子科技大学机械电子工程学院工程训练中心目录实验一 MULTIFLEX控制卡编程实验 (1)实验二多自由度串联式机械手 (9)实验三简易四足机器人 (15)实验四轮式机器人运动控制实验 (20)实验五机器人传感系统实验 (25)实验六自主避障机器人实验 (28)实验七追光的机器爬虫 (37)实验八开放性实验：设计自己的机器人 (46)实验一MultiFLEX控制卡编程实验一实验目的1.了解MultiFLEX控制卡的基本结构；2.了解WinA VR+A VRStudio编译环境的使用；3.了解C 语言环境下编写控制程序，并编译、下载到MultiFLEX 控制器中执行的流程4.熟悉关于A VR 单片机的I/O口有关的寄存器的概念、作用5.理解函数gpio_mode_set()，write_gpio()，read_gpio()的定义，掌握其用法6.熟悉并掌握利用5中的3 个函数控制MultiFLEX 控制卡的16 路IO 口二实验原理A VR 单片机与I/O 口有关的寄存器有3 个：PORTX，DDRX，PINX（X 为端口编号）。

DDRX 说明X 端口的输入输出状态，例如：如PORTA=0x0F=0000 1111，则引脚PA0-PA3均为输出（1 为输出），引脚PA4-PA7 均为输入(0 为输入)。

PORTX 说明X 端口的输入输出的具体信息，例如：当PORTA=0x0F 时，若PORTA=0X33=00110011，则引脚PA0、PA1 为输出，且输出信号为高（1）；引脚PA2、Pa3 为输出，但输出信号为低（0）；PA4、PA5 为输入且输入有效；至于PA6、PA7 虽然DDRA 已经将其设置为输入，但是PORTA 使其输入无效，所以PA6、PA7 的输入信号读不出来。

PINX 为输入端口的具体信息（PINX 只能读取不能写入），例如：当DDRA=0x0F，PORTA=0x33时，如果读取PINA 即char temp=PINA，则temp=--XX0011，其中为输入的引脚只有PA4-PA7，PA4 与PA5 状态为XX，X 为输入信号，而PA6、PA7 的输入为--，-为一个不确定的数。

“创意之星”机器人竞赛及实训平台研发作者：曾妍来源：《科技资讯》 2012年第32期曾妍(四川信息职业技术学院电子工程系四川广元 628017)摘要:机器人竞赛普遍开展各类院校以锻炼学生的思维能力、创造能力、合作能力等。

此实训平台的研发是实现通过数百个基本“积木”单元的组合,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,为学生提供一个基础又灵活多变的实验平台。

关键词:机器人竞赛实训平台方案研究中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(b)-0171-01机器人竞赛是教育和高科技的结合,由于机器人自身的特点和对未来社会的影响,机器人不仅仅是全面素质教育的好教材、好办法,而且是科普教育的重要园地。

随着机器人技术的发展和信息技术普及深入,机器人教育及竞赛已广泛深入高校甚至中小学校,成为培养学生创新能力、设计能力、动手能力、综合应用能力和学习兴趣的重要手段。

机器人竞赛实际上是高技术的对抗赛,从一个侧面反映了学校信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平。

机器人竞赛使研究人员能够利用各种技术,获得更好的解决方案,从而又反过来促进各个领域的发展,这也正是开展机器人竞赛的深远意义,同时也是机器人竞赛的魅力所在。

1 项目分析与研究方案1.1 机器人系统的组成功能方面来分:机器人主要由构架系统、感知系统、执行系统、决策系统、能源系统等几大部分组成,如图1所示。

构架系统:相当于人体的躯干和骨骼,它承载着机器人的所有部件,是机器人的根本和基础。

感知系统:相当于人的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等,可以感知外界的各种信息,如:距离、声音、气味、温度、湿度、形状、颜色等。

执行系统:相当于人的肌肉和四肢,可以使机器人具有行走、移动等功能,并完成特定的任务,如取物、灭火、营救、排爆、踢球等人们设计的各种动作。

决策系统:相当于人的大脑,它将机器人从感知系统感知的各种外界信息进行处理、判断,然后做出决策,并发出信号控制执行系统按照程序预设的方式进行处理。

一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术逐渐成为我国智能制造领域的重要支撑。

模块化机器人作为一种新型机器人技术，具有灵活、高效、可扩展等特点，广泛应用于工业、医疗、教育等领域。

为了提高我国模块化机器人的研发和应用水平，本实训报告将对模块化机器人的基本原理、实训内容、实训过程及心得体会进行详细阐述。

二、模块化机器人基本原理1. 模块化机器人定义模块化机器人是指将机器人系统分解为多个功能模块，每个模块具有独立的功能和接口，模块之间通过接口实现互联互通。

这种设计理念使得机器人具有高度的可定制性和可扩展性。

2. 模块化机器人结构模块化机器人主要由以下模块组成：（1）驱动模块：负责为机器人提供动力，如电机、伺服电机等。

（2）执行模块：负责执行具体任务，如抓取、搬运、焊接等。

（3）感知模块：负责获取机器人周围环境信息，如视觉、触觉、力觉等。

（4）控制模块：负责协调各个模块协同工作，实现机器人任务。

（5）接口模块：负责连接各个模块，实现数据传输和通信。

3. 模块化机器人优势（1）高度可定制性：用户可以根据实际需求，选择合适的模块进行组合，满足个性化需求。

（2）高效性：模块化设计使得机器人系统易于升级和扩展，提高生产效率。

（3）可靠性：模块化设计降低了系统复杂度，提高了系统可靠性。

（4）易用性：模块化机器人易于操作和维护，降低了使用门槛。

三、实训内容1. 模块化机器人系统搭建实训过程中，我们首先学习了模块化机器人的基本原理，然后根据实际需求，选择了合适的模块进行组合。

具体步骤如下：（1）选择合适的驱动模块：根据任务需求，选择合适的电机或伺服电机。

（2）选择合适的执行模块：根据任务需求，选择合适的执行器，如抓取器、搬运器等。

（3）选择合适的感知模块：根据任务需求，选择合适的传感器，如视觉传感器、触觉传感器等。

（4）选择合适的控制模块：根据任务需求，选择合适的控制器，如PLC、单片机等。

（5）连接各个模块：按照接口要求，将各个模块连接起来。

创意机器人实践课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机器人基本结构、原理及编程方法。

2. 学生能了解并描述创意机器人的设计过程，包括需求分析、方案设计、程序编写和调试。

3. 学生能掌握与机器人相关的基础物理知识，如电路、传感器等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并搭建具有创意的机器人作品。

2. 学生能够运用编程软件对机器人进行编程，实现基本功能。

3. 学生能够通过团队合作，解决实际问题和挑战，提高动手实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的热爱，激发对机器人技术的兴趣。

2. 学生培养创新思维，敢于尝试，勇于挑战，增强自信心。

3. 学生在团队合作中学会互相尊重、协作，培养良好的沟通能力和团队精神。

4. 学生关注机器人技术在现实生活中的应用，认识到科技对生活的改变，培养社会责任感。

本课程针对小学高年级学生，结合学生好奇心强、动手能力强、喜欢挑战的特点，注重实践性和创新性。

课程目标明确，分解为具体的学习成果，以便于后续教学设计和评估。

通过本课程的学习，学生将掌握机器人相关知识，提高实践能力，培养创新精神，为未来科技人才奠定基础。

二、教学内容本课程教学内容分为五个部分，确保科学性和系统性。

1. 机器人基础知识：- 机器人发展史- 机器人基本结构及原理- 常见传感器及其应用2. 机器人编程：- 编程语言基础- 编程环境与软件使用- 机器人编程实例3. 创意机器人设计：- 需求分析- 方案设计- 创意机器人搭建4. 机器人实践操作：- 电路连接与调试- 程序编写与下载- 功能测试与优化5. 团队合作与展示：- 团队组建与管理- 项目实施与分工- 成果展示与评价教学内容与课本紧密关联，按照教学大纲逐步展开。

课程进度安排如下：第一周：机器人基础知识学习第二周：编程语言与编程环境介绍第三周：创意机器人设计及搭建第四周：机器人实践操作与调试第五周：团队合作与成果展示三、教学方法本课程采用多样化的教学方法，旨在激发学生学习兴趣，提高主动性和实践能力。