2013中国教育机器人大赛智能搬运比赛演示程序说明

2013中国教育机器人大赛智能搬运竞赛演示程序说明

深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司

2013年7月

目录

第一章智能搬运比赛简介 (3)

1.1 比赛任务介绍 (3)

第二章组装智能搬运机器人 (4)

2.1 智能搬运机器人零件 (4)

2.2 智能搬运机器人安装说明 (4)

第三章超声波传感器测试说明 (7)

3.1 超声波传感器技术参数介绍 (7)

3.2 超声波测试程序 (8)

第四章QTI线跟踪传感器测试说明 (10)

4.1 QTI传感器技术参数介绍 (10)

4.2 QTI传感器测试程序 (10)

第五章智能搬运算法说明及程序 (12)

5.1 智能搬运算法说明 (12)

5.2 智能搬运程序 (13)

第一章智能搬运比赛简介

智能搬运是“中国教育机器人比赛”的一个比赛项目，智能搬运比赛是基于8位单片机的小型机器人比赛项目。在比赛场地里移动，并将不同颜色的色块分类搬运到对应的位置。比赛的记分根据机器人搬运物体安置位置的精度和完成任务时间来决定分值的高低。该比赛模拟了工业自动化过程中自动化物流系统的实际工作过程，使参赛队员在实践中了解自动化物流系统的制作过程。

1.1 比赛任务介绍

图1.1 智能搬运场地图

如图1.1所示绿色区域为智能搬运场地的出发区。机器人从出发区出发，到达物料储存区后，分拣其赛前1小时抽签决定好的任务，即先从5个预知颜色色块（黄、白、红、黑、蓝）按照顺序抽取4个颜色色块分别依次放到A，B，D，E位置，然后将剩下的1个色块通过抽签放到F、G、H和I中的一个位置。在1小时内修改和调整程序，控制机器人运动，以便将5个颜色色块准确地搬运到对应的5个颜色中心区域内，最后回到出发区。

第二章组装智能搬运机器人

2.1 智能搬运机器人零件

⏹宝贝车车体一套

⏹搬运手爪一个

⏹超声波传感器一个

⏹QTI线跟踪套件四个

⏹C51+AVR教学板一个

⏹导线和连接线若干

⏹螺钉、螺母、铜柱和固定架若干

⏹5-8V电源一个

以下为部分智能搬运机器人零件的实物图。

图2.1 宝贝车车体图图2.2搬运手爪图图2.3 C51+AVR教学板图

图2.4 QTI线跟踪套件图图2.5超声波传感器图

2.2 智能搬运机器人安装说明

参照《基础机器人制作与编程》文档第29至32页的要求组装宝贝车和C51+AVR教学板（注：该文档的宝贝车上装BASIC Stamp 微控制器，将BASIC Stamp 微控制器换成C51+AVR教学板即可，安装要求教学板上的面包板在车体前方。）。以下用表格描述各传感器与教学板的电路连接方式。

机，如图2.6所示。4个QTI 线跟踪传感器的命名顺序是从右边第一个开始为QTI1，第二个为QTI2，第三个为QTI3，第四个为QTI4。

图2.6 智能小车左右电机标明图

按照上面描述的安装方法完成智能小车安装，安装完成的小车效果图，如图2.7、图2.8、图2.9所示。

图2.7 智能小车安装效果俯视图 图2.8 智能小车安装效果正面图

图2.9 智能小车安装效果小车下方图

第三章超声波传感器测试说明

3.1 超声波传感器技术参数介绍

DM-S28018-B超声波提供了精确的、非接触式的距离测量，测量范围从2cm 到5m，它非常方便的与单片机连接，只需要两个IO口就可以控制。

(1) 使用方法为：

a)采用IO触发测距，给TRIG至少10us的高电平信号。

b)模块自动发送8个40KHz的方波，自动检测是否有信号返回。

c)有信号通过ECHO返回，ECHO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声

波从发射到返回的时间。

(2) 产品特性：

a)使用电压：DC 5V；

b)静态电流：小于2mA；

c)电平输出：高电平VCC>0.2V，低电平<0.2V；

d)感应角度：不大于15度；

e)探测距离：0.02m-5m；

f)探测精度：3mm 。

(3) 电气参数：

a) 工作电压：DC 5V；

b) 工作电流：10mA；

c) 工作频率：40Hz；

d) 最远射程：5m；

e) 最近射程：2cm；

f) 输入触发信号：10uS的TTL脉冲；

g) 输出回响信号：输出TTL电平信号，与射程成比例；

h) 规格尺寸：43*20*15mm 。

(4) 管脚定义

图3.1 模块时序图

(6) 使用时注意事项

测量距离是注意事项：

a) 在测量距离超过3.3m 时，测量误差会增大，可能使得测量距离不是准确

等。

b) 如果超声波传感器与障碍物的倾角大雨45度使得没有接受信号等。 c) 测量物体大小，可能无法测量真实值。

环境温度带来的影响：如果考虑较高的精度，就不能忽略温度的影响，下面将给出具体计算超声波传输速度公式。

s m T C c air /)6.0(5.331⨯+= （式1）

3.2 超声波测试程序

假设测试程序的定时器计数值(high + low)，则该值除于58就是转换为cm 为单位的测量距离。超声波传感器和C51教学板的连接方式与表2.1相同。 #include #include #include #include

#define TrigL P2_0 //左超声波触发信号

#define EchoL P2_1 //左超声波echo 引脚信号

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

uchar timer_cnt=0; // 记录进定时器中断次数 uint sonar_used_time=0; // 定时器初始化

void InitTimer(void) {

TMOD |= 0x01; TH0 = 0x0; TL0 = 0x0; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 0; }

// 定时器0溢出中断

void Interrupt(void) interrupt 1 {

TR0 = 0; }

// 测距函数