轮式机器人控制技 术实训 赵世彧 2023-01-26
轮式机器人控制技 术实训 赵世彧 2023-01-26
内容提要 ·轮式机器人组件 ·轮式机器人电控系统 ·轮式机器人常用传感器 ●轮式机器人简易开发软件 ·轮式机器人基本运行控制 ·轮式机器人寻迹运行控制 ·轮式机器人避障运行控制 。·轮式机器人跟踪运行控制
内容提要 ● 轮式机器人组件 ● 轮式机器人电控系统 ● 轮式机器人常用传感器 ● 轮式机器人简易开发软件 ● 轮式机器人基本运行控制 ● 轮式机器人寻迹运行控制 ● 轮式机器人避障运行控制 ● 轮式机器人跟踪运行控制
轮式机器人组件 轮式机器人的基本结构如图所示。 轮式机器人主要由电控系统（主控系统及其 扩展板、电机驱动、电池、稳压模块、直流测速 电机及其支架等)、车轮、底板、固定件等组成
轮式机器人组件 轮式机器人的基本结构如图所示。 轮式机器人主要由电控系统（主控系统及其 扩展板、电机驱动、电池、稳压模块、直流测速 电机及其支架等）、车轮、底板、固定件等组成
轮式机器人电控系统 1.Arduino2560R3系统控制 板 Arduino2560R3系统控制板 如图所示。 Arduino2560R3系统控制板 核心处理器是ATmega2560, 560 具有16MHz晶振、16路模拟 MFGA 量输入、USB接口、ICSP接口 电源接口、复位按键、54个数 字输入/输出IO接口等 e
轮式机器人电控系统 1.Arduino 2560 R3系统控制 板 Arduino 2560 R3系统控制板 如图所示。 Arduino 2560 R3系统控制板 核心处理器是ATmega 2560， 具有16MHz晶振、16路模拟 量输入、USB接口、ICSP接口、 电源接口、复位按键、54个数 字输入/输出IO接口等
轮式机器人电控系统 2.Arduino2560R3系统扩展板 Arduino2560R3系统扩展板如图 所示。 马109202 为增加引脚使用的方便，通过 Arduino2560R3系统扩展板将 Arduino2560R3系统控制板的各 个引脚引出。 6 20 0 实用时，供电控制引脚的焊点处须 使用绝缘胶带隔离。 NALOG e
轮式机器人电控系统 2.Arduino 2560 R3系统扩展板 Arduino 2560 R3系统扩展板如图 所示。 为增加引脚使用的方便，通过 Arduino 2560 R3系统扩展板将 Arduino 2560 R3系统控制板的各 个引脚引出。 实用时，供电控制引脚的焊点处须 使用绝缘胶带隔离
轮式机器人电控系统 数字10口D0-D53 Arduino2560R3系统 13期ED 扩展板引脚对应关系如图所 示。 ● ●● 田田 37 39 4 电源接口 RESET A3 4 4》 复位按键 4449A9A Arduino MEGA 0utaa再 51 Sensor Shield 。◆。口+▣。●●●。口 3C2 v1.0 AMNLOG IN 。●。 超声被接口 SD卡接口 o●●o ●●●●●● 电源指示灯 ICSP楼▣ 蓝牙模块接口 APC220无线模块接口 核拟IO口A0-AI5 ●●●●●●+ 名E8百名生 ●●●●●● R38石89
轮式机器人电控系统 Arduino 2560 R3系统 扩展板引脚对应关系如图所 示
轮式机器人电控系统 3.轮式机器人执行部件 (1)编码电机 JGA25-370型直流编码减速电机如图所示。 JGA25-370型直流编码减速电机广泛应用于智能自平衡双轮 车、智能循迹小车、轮式机器人、小型智能家电等产品中。 其工作电压最高可达24V、空载转速最高可达2000rpm、最 大转矩可达9.7KG.cm、额定功率3W、堵转电流最大2.6A、 霍尔测速输出11个脉冲/圈。 JGA25-370型直流编码减速电机接线方式：红色-电机控制 端+、黑色-编码器电源负极、黄色-测速信号输出端A、绿 色-测速信号输出端B、蓝色-编码器电源正极、白色-电机 控制端-。 JGA25-370型直流编码减速电机及其机械组件如图所示
轮式机器人电控系统 3.轮式机器人执行部件 （1）编码电机 JGA25-370型直流编码减速电机如图所示。 JGA25-370型直流编码减速电机广泛应用于智能自平衡双轮 车、智能循迹小车、轮式机器人、小型智能家电等产品中。 其工作电压最高可达24V、空载转速最高可达2000rpm、最 大转矩可达9.7KG.cm、额定功率3W、堵转电流最大2.6A、 霍尔测速输出11个脉冲/圈。 JGA25-370型直流编码减速电机接线方式：红色-电机控制 端+、黑色-编码器电源负极、黄色-测速信号输出端A、绿 色-测速信号输出端B、蓝色-编码器电源正极、白色-电机 控制端-。 JGA25-370型直流编码减速电机及其机械组件如图所示
轮式机器人电控系统 (2)直流电机驱动模块 采用双路H桥直流电机驱动模块，如图所示。 双路H桥直流电机驱动模块具有3-18V的供电范围，单路持续输出电流10A,单路输出峰值电流达 15A,PWM控制频率在2KHz以内，逻辑控制如表所示。 电机 电机状态 IN1 IN2 IN3 IN4 N8-2 Motor A 正转（调速） High/PWM Low 反转（调速） Low High/PWM 停止 Low Low 刹车 High High Motor_B 正转（调速） High/PWM Low 反转（调速） Low High/PWM 龄 停止 Low Low A / 刹车 High High
轮式机器人电控系统 （2）直流电机驱动模块 采用双路H桥直流电机驱动模块，如图所示。 双路H桥直流电机驱动模块具有3-18V的供电范围，单路持续输出电流10A，单路输出峰值电流达 15A，PWM控制频率在2KHz以内，逻辑控制如表所示。 电机 电机状态 IN1 IN2 IN3 IN4 Motor_A 正转（调速） High/PWM Low 反转（调速） Low High/PWM 停止 Low Low 刹车 High High Motor_B 正转（调速） High/PWM Low 反转（调速） Low High/PWM 停止 Low Low 刹车 High High
轮式机器人电控系统 500 4.轮式机器人电源部件 (1)航模锂电池 轮式机器人所采用容量为1500mAh/25C的航模锂电池如图所示。 航模锂电池的容量以mAh（毫安时)为单位，放电率以C为单位。简单的说，1C是指电池用1C放电可 以持续工作1小时。1C针对不同容量电池是不一样的，如某电池容量为1500mAh/10C,以1.5A的电 流可持续放电1小时，其1C所代表的值为1.5A,其放电倍率为10C,即最大输出电流可达 10*1.5A=15A。 航模锂电池的另一常见参数为输出电压，一般用数字直接标注在电池体表面，也常用S来表示，如2S、 3S等。1S表示使用单块锂电池，其输出电压为3.7-4.2V之间；2S表示将两块锂电池串联使用，其输 出电压即为7.4-8.4V之间，依此类推
轮式机器人电控系统 4.轮式机器人电源部件 （1）航模锂电池 轮式机器人所采用容量为1500mAh/25C的航模锂电池如图所示。 航模锂电池的容量以mAh（毫安时）为单位，放电率以C为单位。简单的说，1C是指电池用1C放电可 以持续工作1小时。1C针对不同容量电池是不一样的，如某电池容量为1500mAh/10C，以1.5A的电 流可持续放电1小时，其1C所代表的值为1.5A，其放电倍率为10C，即最大输出电流可达 10*1.5A=15A。 航模锂电池的另一常见参数为输出电压，一般用数字直接标注在电池体表面，也常用S来表示，如2S、 3S等。1S表示使用单块锂电池，其输出电压为3.7-4.2V之间；2S表示将两块锂电池串联使用，其输 出电压即为7.4-8.4V之间，依此类推
轮式机器人电控系统 (2)ZS-Q5型稳压模块 ZS-Q5型稳压模块如图所示。 ZS-Q5型稳压模块是一款功率达200W的DC- DC高压大功率同步降压模块，8-55V宽电压 输入，1-36V无级可调输出，持续输出电流 10A,最大输出峰值电流可达15A,转换效率 高达94%。 ZS-Q5型稳压模块中，蓝色电位器用来调节输 出电压值。如图放置时，电位器调节旋钮逆时 针旋转时，输出电压逐渐变大；电位器调节旋 钮顺时针旋转时，输出电压逐渐变小
轮式机器人电控系统 （2）ZS-Q5型稳压模块 ZS-Q5型稳压模块如图所示。 ZS-Q5型稳压模块是一款功率达200W的DCDC高压大功率同步降压模块，8-55V宽电压 输入，1-36V无级可调输出，持续输出电流 10A，最大输出峰值电流可达15A，转换效率 高达94%。 ZS-Q5型稳压模块中，蓝色电位器用来调节输 出电压值。如图放置时，电位器调节旋钮逆时 针旋转时，输出电压逐渐变大；电位器调节旋 钮顺时针旋转时，输出电压逐渐变小