机器人技术基础与应用实践——基于模块化的机器人创意设计与实现 课件 第1章 初识始机器人组件.pptx

初识机器人组件

半导体器件的应用分析

目录

CONTENT

1

机器人零件的特点

2

基本零件及其连接

1.1机器人零件的特点

探索者零件的特点

探索者零件的特点

由高度综合与抽象的几何元素构成。

借鉴“积木”拼装组合的设计思路。

具有构建“点、线、面、体”的基本元素。

能设计出丰富多彩的机械结构。

与标准零件、自主设计加工零件的可结合性强。

从创意到设计实现

学习阶段

主要熟悉探索者的各种零件及其连接方式，学习如何使用各种零件、控制元件以及编程基础，学习经典机构的设计思路与搭建方法

模仿阶段

仿，是为了做；做，是为了创造。锻炼动手实践能力，激发兴趣和创造力

改进阶段

尝试改进原作品的机构或功能，优化并制作新的机器人，培养对知识的灵活运用能力和创造力。

创新阶段

摆脱范例的框架约束，灵活运用已学知识或待学知识，自主构思设计具有独特的新机构、新功能的创意作品

总结阶段

从感性认知上升到理论认识。总结经验，优化设计方案，活跃思维，提高工程设计能力和逻辑思维能力，也是培养分析、归纳、总结，撰写科技写作能力的重要步骤。

2.创意到实现的主要阶段

1.2基本零件及其连接

基本零件

零件是主要用来设计探索者创意机器人的机械结构

基本零件

零件孔

孔提供了“点”单位。探索者基础零件设计了大小形状各异的槽孔，如图所示。常用的零件孔是3mm和4mm两种尺寸

连杆类

连杆提供了“线”单位。连杆类零件可用于组成平面连杆机构或空间连杆机构。

基本零件

平板类

平板构成“面”单位。矩形平板主要用于搭建底板、立板、背板、基座、台面、立体结构等；圆形平板常用于盘面，或者轮、滚筒、半球或球状结构的支撑圆面。

框架类

框架常用于转接，是将“线”和“面”连接成“体”的主要元素，也是具有一定的立体特征独立“体”

辅助零件

传动件

是传递动力和运动的重要零件。根据传递方式分为机械传动件、液压传动件、电力传动件和磁力传动件。这里只介绍机械传动件，如齿轮、偏心轮、传动轴

支架

主要起固定电机的作用，也是电机与其他机械结构连接的主要零件之一

输出头

输出头是电机轴伸与其它动作机构建立连接关系的零件

联轴器

主要用于连接轮（胎）与输出头或电机轴伸（步进电机）。不同的轮或电机需要配不同的联轴器，如图１－９所示。

轮&标准件

构件的基本连接

固定连接

铰链连接

零件的空间关系

1.3设计与装配

常规设计与装配

常规设计与装配——以智能道闸为示例介绍简单机构的装配方法与步骤

选配所需要的零件

组装构件

组装舵机

组装横杆

整体装配

自主设计与装配

了解基本零件的特点、常用的基本零件及组合装配方法，然后根据设计需要将不同基本零件进行自由组合装配创作出不同的机构

分析被控对象（机器人或机械机构）基本功能及工作环境、预期动作或工作姿态、运动轨迹、运动算法等，依此设计主体机构的雏形。

借助计算机辅助设计软件构建机构主体或模拟装配步骤。

设计方案可行性评估。

非标准件的设计加工。

优化整体结构设计。

自主设计与装配

1.4控制装置及其功能简介

初识Arduino/Barsh主控板

通用数字I/O端口0~13、14~19

复用功能：

ADC输入A0~A5

PWM口（3、5、6、9-11）

串口通讯RX/TX（0、1）、SPI总线通讯、I2C通讯

电源

输入：USB、VIN、DC电源

输出：5V、3.3V

接地：GND与电源负极相连

BigFish扩展板

探索者为Basra主控板提供了功能强大的扩展板-BigFish，如图1-25。BigFish扩展板为核心板提供可靠稳定的外围电路（如8*8点阵）及接口，可连接传感器、电机、输出模块、通信模块等。

电路连接方法

Bigfish扩展板与Basra主控板堆叠连接

外电源连接

锂电池连接在１处的Basra的电池接口，并通过旁边

２处的电源开关控制电池接入或断开，长时间不用时记得将电源关闭

与计算机ＵＳＢ连接。

通过microUSB口与计算机连接

传感器连接

多数传感器可通过４芯输入线与Bigfish扩展板的红色４针接口相连

电机连接

扩展板自带驱动，能同时驱动6路舵机和２路直流电机

1.5配置编程环境

配置配置编程

配置编程环境

下载安装ArduinoIDE

登陆官方网站https://www.arduino.cc/en/software

找到与自己电脑操作系统匹配的软件版本，点击下载安装IDE开发环境

显示安装协议，如图1-30所示，点击IAgree。

选择安装内容，如图1-31所示，可按照默认的勾选，点击Next。

选择安装路径，点击Install开始安装，并显示安装进度。

安装结束，点击C