机器人创新设计作品说明材料学校名称：景德镇高等专科学校作品名称：探索者机器人创新设计作品设计成员：作品设计时间：二零一二年十月十九日摘要本文主要介绍了一个基于ARM7 LPC2138，32 位的高性能主控芯片控制的探索者机器人的创新设计，该设计包括C语言编程，声控、振动、触碰、光强、闪动、黑标、白标、近红外等多种传感控制，图形化编程及便携式编程三种编程模式，能满足任何软件水平的用户实现简单或复杂的自动化控制程序及其他功能实现。
在设计中，详细的展现了探索者机器人的各个功能模块、传感器的属性功能工作状况。
最后，实现整个实验功能创新设计。
目录摘要 (1)第一章引言 (1)1.1 探索者机器人创新设计概述 (2)1.2 探索者机器人创新设计特点 (2)1.3 探索者机器人创新设计目的 (3)1.4 探索者机器人创新设计意义和前景 (4)第二章、主控板 (5)第三章、红外接收头 (5)第四章、语音模块 (5)第五章、LED 模块 (6)第六章、舵机 (6)第七章、传感器 (7)7.1 黑标/白标传感器 (8)7.2 近红外传感器 (8)7.3 姿态传感器 (9)7.4 闪动传感器 (9)7.5 声控传感器 (10)7.6 触碰传感器 (10)7.7 振动传感器 (11)7.8 触须传感器 (11)7.9 光强传感器 (11)第八章、编程手柄说明 (12)第九章、C 语言编程基础指南 (13)9.1 安装编程环境 (13)9.2 第一个ARM 软件 (18)9.3 烧写程序 (21)9.4 ARM 主控板端口列表 (22)9.5 库函数 (24)lib_io.c………………………………….…………………….…………24lib_irq.c………………………………...…………………….…………26lib_arm.c………………………………...…………………….…………27第十章、Robottime Robotway Studio 指南 (28)10.1 准备运行环境 (28)10.2 RRS 使用流程………………………………………………….…..……28第十一章、扩展模块指南 (29)11.1 蓝牙模块……………………………………………………….……..…2911.2 语音识别模块………………………………………………….…..……2911.3 自平衡模块 (30)第一章、引言1.1、探索者机器人创新设计概述“探索者”机器人创意设计是机器时代推出的一种机器人创新设计理念。
探索者采用了世界先进的仿生和欠驱动设计理念，机械结构设计概念明显，传动结构突出，可以满足绝大部分的机械原理构造。
金属机械零件美观耐用，除了可以的搭建常规的机器人机构，还可以组合成各种仿真动物以及智能家居品。
探索者主控板采用了32 位高性能主控芯片，拥有C 语言编程、图形化编程及便携式编程三种编程模式，能满足任何软件水平的用户实现简单或复杂的自动化控制程序。
包装箱里更配备了多种常见传感器，能让用户搭建的机器人活起来，使它们能够听到、看到、触摸到人类世界。
1.2、探索者机器人创新设计特点Ⅰ、突出机构设计。
探索者的设计思路是采用多种具备“积木”特点的基础机械零件，搭建出各式各样的机械结构。
包含大量传动机构零件，引入欠驱动设计思路。
除了可搭建出各种典型的机器人机构以外，更可以激发想象力，设计出无数种创意独特的机器人机构。
Ⅱ、控制能力优越。
探索者控制器采用ARM7 LPC2138，32位的高性能主控芯片，是一款专为智能机器人和小型智能设备设计的多功能控制器。
拥有巨大的缓冲区空间和强大的处理功能，可同时控制6 路舵机，2路直流电机，4路传感器，并可串联协同工作，非常适合作为智能机器人的主控制器。
Ⅲ、开放电子端口。
探索者开放了包括控制器和多种传感器在内的所有电子部件I/O 接口，并提供所有电子元件电路图，供用户学习使用，可进行单片机、传感器、数字/模拟电路等课程的各种实验。
极大方便了有二次开发需求的用户。
1.3、探索者机器人创新设计目的探索者机器人是一个典型的自动化系统，是目前世界各国进行工程训练、教学实验和研究的最为理想的平台。
随着自动化技术的发展，许多创新的工程专业都有了共同的专业基础课程，那就是电子电路、检测技术与传感器、控制原理与控制工程。
可以说这些专业基础课程是现代创新工程专业普遍性原理，也就是可以将其称为现代创新工程之道。
许多国内外的知名公司都相继在开发各种教育与娱乐机器人，为现代创新工程专业教育提供共同的教育平台，引导学生学习电子电路、检测技术与传感器、控制原理和控制工程等基础课程。
因此，采用机器人作为计算机、检测与控制技术的教学实验平台是各相关工程专业的最佳选择，这就是探索者机器人的目的和动因。
教学常用机器人大致可以分为三大类：轮式机器人、仿生机器人和人形机器人。
目前，人形机器人是世界上最为看好也是技术含量最高的一款。
机器人创新设计将紧密结合主要面向大学生进行课程实验与实践（包括嵌入式微控制器、数电和模电、数字逻辑、工业传感器和工业控制、基础机器人等课程），同时照顾部分优秀学生开展机器人创新竞赛等要求进行建设，满足机器人基础创新课程实验和实践以及高级机器人创新竞赛两个层次的教学要求。
机器人创新设计能满足大量学生进行基础课程实验，掌握电子电路、嵌入式微控制器、检测与控制技术等工程基础课程的内容，又能组织大量学生观摩智能机器人平台和部分优秀学生代表学校参加各种创新竞赛，激励学生投身科技的热情和提高学校的知名度。
机器人创新设计可以引领科技走向进步，实现科学、便捷、安全、效率、自动化、智能化等多功能设计。
为打造世界知名的民族机器人品牌、探索全人类机器人梦想而努力。
造福人类，贡献社会。
1.4探索者机器人创新设计意义和前景㈠、为电子设计，自动化、机械制造、计算机、机器人等主要工程专业的学生提供一个以机器人为实验对象的创新基地，课程教学内容、方法和手段全面引进先进教学实验模式，使学生能在“做中学、学中做”，提高学生的创新能力和动手能力，提升整个教学实验水平，并不断的扩展和延伸，使之能够广泛适用于各个专业教学实践和创新要求。
㈡、与机器人技术发展趋势相结合，用机器人取代传统的电子、电路、单片机等分立式实验仪器，增强实验的开放程度和系统性，为学生提供一个可以发挥自己想象力、创造力和展现才能的空间。
㈢、为学校参加国内、国际各种机器人大赛等提供配套的硬件和软件支持，激励学生投身工程科技的热情和提高学校的知名度。
对于学生结束学业后走上工作岗位更好的适应市场需求奠定基础，对于学校招生也起到一个助推作用。
㈣、达到教育部提出的“高等教育要重视培养大学生创新能力、实践能力和创业精神”的创新教育的要求。
㈤、智能机器人玩具的研发与设计。
㈥、通过探索者机器人的创新设计可以投入到实际工程项目设计，制造出用于生活、商业、工业、军工、航空、航天、探险等多种领域的工具。
第二章、主控板（晶振：11.0592M）1、输入端口A，连接传感器2、输入端口B，连接传感器3、输入端口C，连接传感器4、输入端口D，连接传感器5、红外接收端口，连接红外接收头6、通道选择键，对应手柄的通道选择键，分为ABC三个通道7、程序写保护口，1为正常工作状态，当按钮拨向ON时才可以进行程序下载8、程序下载端口，连接下载线9、舵机端口1～6，连接舵机，从左起竖排4针接口为一组，共分为6组。
(注意：具体连接方式在操作说明中会用图示详细说明，在没有看过操作说明之前请不要连接电机)10、输出端口7～8，连接LED、语音模块等执行部件，从左起竖排4针接口为一组，共分为2组。
（注意：具体连接方式在操作说明中会用图示详细说明，在没有看过操作说明之前请不要连接LED以及语音模块）11、电源端口，接入电池或适配器连接12、复位键，对单片机进行重启，会清除单片机内所有未保存的动作13、电源开关14、电源指示灯，当开关打开后，指示灯长亮并且呈红色第三章、红外接收头红外接收头主要用于接收来自手柄控制发出的红外信号。
工作电压：4.7～5.5V 工作电流：1.2mA频率：37.9KHZ 有效距离：5米①、红外接收元件，用于接收手柄发出的红外信号②、固定孔，便于用螺丝将接收头固定于机器人上③、三芯输入线接口，连接三芯输入线第四章、语音模块可录制、存储和播放50分贝以上，最长20秒的音频。
①、录音键，一直按下可以录音，白色LED长亮，录音完毕松开录音键，LED灯熄灭②、四芯输出线接口，用于连接四芯输出线③、播放键，按下，可以播放录音，播放完毕后LED闪动一下④、固定孔，便于用螺丝将模块固定于机器人上⑤、音频输入口，可插入音频输入线进行录音⑥、麦克风，录制声音时需要将音源对准麦克风⑦、音频输出口，可以连接外放设备（音箱、耳机等）第五章、LED模块工作电压：4.7～5.5V 工作电流：1.2mA①、固定孔，便于用螺丝将模块固定于机器人上②、双色LED灯，颜色为红色与绿色③、四芯输出线接口，用于连接四芯输出线第六章、舵机1、圆周舵机正反转控制见光盘资料例程/舵机控制/ServoCode，可直接烧录hex文件，该程序控制输出端口1的舵机转动，速度由大至小-改变转动方向-速度由小至大。
2、在硬件上，圆周舵机是由标准舵机改造，拆除标准舵机中电位器与减速箱之间的反馈电路，致使标准舵机的电机无法判断自身转动角度而持续转动。
因此圆周舵机在软件控制原理上与标准角度舵机相同，都是PWM 控制。
3、舵机控制函数Servo(uint8 Num,uint16 Ang)，第一个参数为插接在主控制板上的输出端口的序号，第二个参数的范围在0～180之间，该参数对标准舵机而言，对应的是标准舵机的转动角度为0～180度，标准舵机的默认角度（复位角度）为90度；对圆周舵机而言，该参数越接近0或180，舵机转动速度越快，反之越慢，参数等于90时圆周舵机停止转动，但是由于舵机硬件误差，舵机停止转动的参数往往不等于90，而是在90左右浮动。
因此，需要人为设定圆周舵机的停止参数值大小，对圆周舵机的控制也要以此值为中心。
在使用指南手柄控制主控制板编程中，有关于手柄对圆周舵机微调的说明，以帮助理解圆周舵机的编程控制技巧。
黑色插线连接最外插针。
第七章、传感器7.1 黑标/白标传感器黑标/白标传感器可以帮助进行黑线/白线的跟踪，可以识别白色/黑色背景中的黑色/黑色区域，或悬崖边缘。
寻线信号可以提供稳定的输出信号，使寻线更准确更稳定。
有效距离在0.7cm～3cm 之间。
工作电压：4.7～5.5V 工作电流：1.2mA①、固定孔，便于用螺丝将模块固定于机器人上②、四芯输入线接口，连接四芯输入线③、黑标传感器元件，用于检测黑线信号注意事项：黑标传感器的安装应当贴近地面且与地面平行，这样才能更加灵敏并且有效的检测到信号。