创新设计说明书

创新设计

题目：小车循迹实验

小车的寻光和避障实验

小车平衡实验

小车翻越障碍物实验

姓名：张林森、张容恺、张文彬

学号：20110029 、20110030、20110031 专业：机械工程及自动化

日期：2014/11/19

课程成绩评价表

学号姓名年级专业平时成绩总成绩20110029 张林森11级机械

20110030 张容恺11级机械

20110031 张文彬11级机械

整体评价性能（80%）美观与创意（20%）评语：

小车循迹实验

一、设计要求与方案选择

使用了光感传感器组成的小车可以实现自动循迹行走的功能，由于光感

传感器对黑线和白板的读数不同，能够实现循迹行走。

二、模型搭建

循迹机器人搭建的时候，需要考虑机器人能够轻松的直行和转向，能够

正常的行驶，光感传感器能够准确的测量下方的光信号。

三、控制程序

#pragma config(Sensor, S2, guang, sensorLightActive)

#pragma config(Motor, motorB, b, tmotorNXT, PIDControl, encoder)

#pragma config(Motor, motorC, c, tmotorNXT, PIDControl, encoder)

//*!!Code automatically generated by 'ROBOTC' configuration wizard !!*//

task main()

{

int x=SensorValue[guang];

while(1)

{

if(SensorValue[guang]>x+5)

{

motor[b]=20;

motor[c]=-20;

}

else if(SensorValue[guang]

{

motor[b]=-20;

motor[c]=20;

}

else

{

motor[b]=20;

motor[c]=20;

}

启动时小车测出初始位置的光感强度，即黑线与白板中间的位置，当小车偏向黑线或者白板的时候光感强度会发生变化，使小车向左或向右做出位置调整并沿着轨迹行走。

四、小结

小车可以沿着黑色轨迹直行和拐弯，如果开始放置小车的时候位置没有放好，小车可能无法沿轨迹正常行走。解决方法是继续完善程序。

小车的寻光和避障实验

一、设计要求与方案选择

使用了光感传感器和超声波传感器组成的小车，能够实现往寻找光最强的行走躲避障碍物并继续往光最强的地方行走。通过光感和超声波传感器对信号的识别通过程序来实现小车的转向和行走。

二、模型搭建

小车在搭建的时候，需要考虑机器人能够轻松的直行和转向，能够正常的行驶，光感传感器能够测量小车前方的光信号，超声波传感器能够测量小车前方的声波信号。

三、控制程序

#pragma config(Sensor, S2, guang, sensorLightActive)

#pragma config(Sensor, S3, sheng, sensorSONAR)

#pragma config(Motor, motorB, b, tmotorNXT, PIDControl, encoder)

#pragma config(Motor, motorC, c, tmotorNXT, PIDControl, encoder)

//*!!Code automatically generated by 'ROBOTC' configuration wizard !!*//

task main()

{

int x=SensorValue[guang];

int max=0;

int cishu=50;

while(1)

{

while(cishu>0)

{

if(SensorValue[guang]>max)

max=SensorValue[guang];

motor[b]=30;

motor[c]=-30;

wait1Msec(25);

cishu--;

}

while(SensorValue[guang]

{

motor[b]=-30;

motor[c]=30;

wait1Msec(25);

}

motor[b]=30;

motor[c]=30;

while(SensorValue[sheng]>20)

{

motor[b]=30;

motor[c]=30;

wait1Msec(25);

}

motor[b]=-30;

motor[c]=30;

wait1Msec(500);

motor[b]=30;

motor[c]=30;

wait1Msec(1000);

}

}

小车旋转半圈每过25毫秒测量一次光感强度测量50次，并记录下来最大的数值，使小车向着光感强度最大的方向行驶，当超声波传感器测量数值小于20即即将撞到障碍物时小车向右旋转，1秒后继续重复寻光最强的地方行驶。

四、小结

小车旋转半圈能够寻找光最强的方向并行走，躲避障碍物后能够继续寻找光最强的方向行走。缺点是躲避障碍物后可能会偏离小车原始行驶的路线，需要继续完善程序。

小车平衡实验

一、设计要求与方案选择

使用光感传感器组成的两轮小车，能够实现使用两个小轮保持平衡站立，利用小轮正反转使小车尾部光感传感器始终保持一个数值的原理是小车保持平衡。

二、模型搭建

自平衡机器人搭建时候，需要考虑传感器距离桌面（地面）的距离，对机器人运行的影响，重心是否过转轴对运行的影响等等。

三、控制程序

#pragma config(Sensor, S2, guang, sensorLightActive) #pragma config(Motor, motorB, b, tmotorNXT, PIDControl, encoder)

#pragma config(Motor, motorC, c, tmotorNXT,

PIDControl, encoder)

//*!!Code automatically generated by 'ROBOTC' configuration wizard !!*//

task main()

{

int ph=SensorValue[guang];

float v=0;

int cha=0;

float pi=0;

float pf=0;

int last;

float k1=15,k2=1.5,k3=2.5;

while(1)

{

cha=ph-SensorValue[guang];

pi=pi+cha;

pf=cha-last;

v=cha*k1+pi*k2+pf*k3;

last=cha;

if(v>100) v=100;

if(v<-100) v=-100;

motor[B]=-v;

motor[C]=-v;

wait1Msec(15);

}

}

程序启动时测量记录光感传感器距离地面的位置，当小车摆动时计算出当前位置与初始位置光感强度的差值，加大比例控制，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度。积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但是若太大时，积分作用太弱，以至不能减小稳态误差。微分控制可以改善动态性能，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。

四、小结

小车基本能够保持平衡站立并保持一段时间，局限性是地面必须亮度相同否则可能会对光感传感器测量修正时产生影响。

小车翻越障碍物实验

一、设计要求与方案选择

六爪机器人，要求机器人采用一定的机械结构实现使用足交替步进运

动。以曲柄滑块结构为模型加以改进形成每侧三足交替步进运动方式的机器人。

二、模型搭建

程序初始化，设定平衡位置光感

采样目前光感值 算出偏差，积分和微分

设定速度上下限

驱动机器人

四、小结

该结构可以简单实现交替步进运动，不过由于材料和时间有限，曲柄杆长度之间的配合不是很到位，导致结构不是很稳定。

第一章：设计要求与方案选择

提示：用什么设备，设计什么，达到什么效果；原理分析，可行方案比较与选择等

第二章：模型搭建

简单说明搭建过程，与注意事项，本章需要贴机器人模型图。

例如：自平衡机器人搭建时候，需要考虑传感器距离桌面（地面）的距离，对机器人运行的影响，重心是否过转轴对运行的影响等等。

第三章：控制程序

如果有控制程序，需要粘贴程序，并用文字说明程序原理；如果程序结构复杂，还需要画程序流程图示意程序结构。

第四章：小结

主要写设计效果、可能存在的问题或局限性，以及解决方法。