Arduino 搬运机器人教材

搬运机器人教材———基于Arduino开发平台V1.0目录一、机器人的组装 (1)Arduino 搬运机器人教材1.1. 组装工具 (1)1.2. 部件装配 (1)二、系统概述 (10)2.1.Arduino介绍 (10)2.2.Arduino驱动安装 (14)2.3.Arduino IDE菜单介绍 (20)三、实验操作 (25)3.1 数字舵机实验 (25)3.1.1 舵机介绍 (25)3.1.2 舵机的内部结构 (25)3.1.3舵机的控制协议 (29)3.1.4 舵机实验操作 (30)3.2 模拟舵机实验 (32)3.3 红外避障实验 (36)四、使用说明 (39)4.1.接线端口介绍 (39)4.2.操作说明 (39)注意事项请认真阅读该手册并注意产品功能和用途说明。

本手册在CD光盘上以PDF格式提供，如有需要可以进行复制或打印。

该手册内容可能因产品升级或其他原因而改变，本公司不另行通知客户。

安全防备根据严重程度，安全防备分两种：警告和注意。

在动手安装之前请先通篇阅读警告和注意事项。

安装和操作注意本段包含防止机械损伤方面的内容。

危险！当操作机器人的时候要注意安全。

如果没有正确组装，机器人将不能正常工作甚至会损坏。

组装方法详见第一章机器人组装说明。

在一个足够大的地方进行调试工作警告！远离小孩。

尽管该产品看起来像个玩具，在无人照看的情况下，它可能会对小孩造成伤害。

故障发生时，请立即关闭电源。

如果电池被弄破，暴露在液体，火或其他热源面前，可能会导致电击。

不要拆开或修改充电器和其电缆。

当不充电时，请把充电器从电源上拔下。

不要拆卸或修改电机里面的电路板。

不要在热，潮湿或寒冷的环境下使用，因为该产品包含精密的元件。

如果处在一个极端的条件下，错误可能发生。

充电时请确认充电器插座是牢固的。

请仔细阅读本手册，在调试时注意机器人各关节的方向，尽量避免关节相撞。

注意！机器人的电机需要定期维护以获得和维持恰当的性能。

在一个较大，平整的地方操作时机器人的表现效果会更好。

如果工作空间很小又不平的话，机器人可能会摔倒甚至损坏。

在启动了机器人或操作的时候请不要把住机器人。

在程序的下载过程中不要关闭机器人电源，否则程序会丢失或损坏。

电池！套件里面包含锂离子(Li－Ion)电池做电源。

该锂离子(Li－Ion)电池是高能量可充电的电池，必须妥善保管，充电和使用。

把充电器接入交流电源并把他连到电池的充电接口上。

当充电器接到交流电源后，它上面的电源灯会亮起来并呈红色。

状态指示灯会呈绿色，当电池充电完成，绿色指示灯熄灭。

警告！电池管理：该锂电池在使用时不要把电能全部用光才充电，要保留一点点电量。

如果电池充足电后放置很长一段时间，电池性能会降低。

当不使用时，必须把电池与电路板或充电器断开，把电池存储在阴凉，干燥的环境中。

充电时间。

给电池充分充电需要大约40分钟。

这个时间与充电前电池里原有电量有关。

充电时要注意照看，当电池异常的发烫时应立即停止充电。

过度充电可导致电池损坏。

注意！电池处理：不要拆开或修改电池的连接或更改导线。

不要让物体进入电池的连接头，也不要让导体裸露在外。

不要在高温和极端的环境下使用。

把电池存储在阴凉，干燥的环境中。

在运输或存储时，让电池远离其他导体。

当电池的导线变破旧或磨损时，请更换这个电池。

紧急处理：如果电池造破坏导致电解材料溅到皮肤上，立即用大量水冲洗皮肤。

如果电解材料溅到眼睛里面，请尽快就医。

电池里的电解材料是有毒物质，能对人和家庭环境、家具等造成污染和危害。

如果电池不能再被充电，请按照垃圾的处理方法或本国家的规则妥善处理。

不要通过焚烧来处理报废的电池。

一、机器人的组装1.1. 组装工具工具：尖嘴钳、中号十字螺丝刀等。

1.2. 部件装配1)首先准备好机体如下图所示：此准备进行下一步装配2)在机体上装配4个M3X15mm的六棱铜柱，所用到4个M3X8mm的螺钉如下图所示：我这里为了方便能够清楚看到螺钉与铜柱的连接把它分开了。

3)完成组装4)下一步就是装两个模拟舵机，所用到八个螺钉，八个螺母如下图所示1是分解装配图示2完成装配5)下一步装两个后轮安装好轮子后用黑色螺钉紧固，黑色螺钉在小袋子里装着，取出来安装上即可如图所示：图1为轮子安装好的，还没有紧固图2为轮子紧固后6)这一步是安装宝贝车前轮，用到一个M2X34的螺栓一个M2的螺母，如图所示：7)安装好前轮8)手抓的组装，这里的用到的零件是比较多的，在组装时一定要仔细，准备好零件和M3X20的螺丝、M3X6的螺丝、蓝色圆柱形螺母、M3螺母、6X6塑料支架、3X7塑料支架、红色尼龙垫片9)这些零件我们有些是要先进行部件组装的比如是，两个手抓（用M3X6的螺丝）、齿盘和舵盘的连接（M2X5圆头自攻螺丝）。

(1)首先我们看一下手抓的组装(2)组装完成（3）下面是组装齿盘和舵盘这里用到M2X5的自攻螺丝（4）完成组装10)现在部件安装就完成了，接下来是进行手抓机构的全部组装，组装时需要用到M3X20的螺丝，圆柱形蓝色螺母、尼龙垫片、塑料支架、M3X6的螺丝11)完成装配见下图12)这一步就是夹持装置与机体的组装，这里用到的是M3X10mm的螺丝、M3的螺母13)组装完成二、系统概述2.1.Arduino介绍要了解arduino就先要了解什么是单片机，arduino平台的基础就是A VR指令集的单片机。

1、什么是单片机？它与个人计算机有什么不同？一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。

在个人计算机（PC）上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。

而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。

2、单片机有什么用？实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用酷睿处理器吗？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。

如果一台冰箱都需要用酷睿处理起来进行温度控制，那价格就是天价了。

单片机通常用于工业生产的控制、生活中与程序和控制有关（如：电子琴、冰箱、智能空调等）的场合。

下图就是一个Atmega328P-PU单片机，基于A VR指令集的8位处理器，频率20MHz，存储器空间32KB。

3、什么是Arduino？Arduino是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。

它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。

Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。

Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。

Arduino板你可以选择自己去手动组装或是购买已经组装好的；Arduino开源的IDE可以免费下载得到。

Arduino的编程语言就像似在对一个类似于物理的计算平台进行相应的连线，它基于处理多媒体的编程环境。

4、为什么要使用Arduino？有很多的单片机和单片机平台都适合用做交互式系统的设计。

例如：Parallax Basic Stamp，Netmedia’s BX-24，Phidgets，MIT’s Handyboard 和其它等等提供类似功能的。

所有这些工具，你都不需要去关心单片机编程繁琐的细节，提供给你的是一套容易使用的工具包。

Arduino同样也简化了同单片机工作的流程，但同其它系统相比Arduino在很多地方更具有优越性，特别适合老师，学生和一些业余爱好者们使用：∙便宜－和其它平台相比，Arduino板算是相当便宜了。

最便宜的Arduino 版本可以自己动手制作，即使是组装好的成品，其价格也不会超过200元。

∙跨平台－Arduino IDE可以运行在Windows，Macintosh OSX，和Linux操作系统。

大部分其它的单片机编译软件都只能运行在Windows上。

∙简易的编程环境－初学者很容易就能学会使用Arduino编程环境，同时它又能为高级用户提供足够多的高级应用。

对于老师们来说，一般都能很方便的使用Processing 编程环境，所以如果学生学习过使用Processing 编程环境的话，那他们在使用Arduino开发环境的时候就会觉得很相似很熟悉。

∙软件开源并可扩展－Arduino软件是开源的，对于有经验的程序员可以对其进行扩展。

Arduino编程语言可以通过C++库进行扩展，如果有人想去了解技术上的细节，可以跳过Arduino语言而直接使用A VR C 编程语言（因为Arduino语言实际上是基于A VR C的）。

类似的，如果你需要的话，你也可以直接往你的Arduino程序中添加A VR-C 代码。

∙硬件开源并可扩展－Arduino板基于Atmel 的ATMEGA8 和ATMEGA168/328 单片机。

Arduino基于Creative Commons 许可协议，所以有经验的电路设计师能够根据需求设计自己的模块，可以对其扩展或改进。

甚至是对于一些相对没有什么经验的用户，也可以通过制作试验板来理解Arduino是怎么工作的，省钱又省事。

TX、RX指示灯USB插孔稳压芯片外部电源供电插孔模拟端口0~5ICSPArduino基于A VR平台，对A VR库进行了二次编译封装，把端口都打包好了，寄存器啦、地址指针之类的基本不用管。

大大降低了软件开发难度，适宜非专业爱好者使用。

优点和缺点并存，因为是二次编译封装，代码不如直接使用A VR代码编写精练，代码执行效率与代码体积都弱于A VR直接编译。

性能：Digital I/O 数字输入/输出端口0—13。

Analog I/O 模拟输入/输出端口0-5。

支持ICSP下载，支持TX/RX。

输入电压：USB接口供电或者5V-12V外部电源供电。

输出电压：支持3.3V级5V DC输出。

处理器：使用Atmel Atmega168 328处理器，因其支持者众多，已有公司开发出来32位的MCU平台支持arduino。

arduino板子上基本端口如描述，对几个比较特殊的端口下面详细说明下：VIN端口：VIN是input voltage的缩写，表示有外部电源时的输入端口。

如果不使用USB供电时，外接电源可以通过此引脚提供电压。

（如电池供电，电池正极接VIN端口，负极接GND端口）AREF:Reference voltage for the analog inputs(模拟输入的基准电压）。