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慧鱼创意组合设计实验指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考

《慧鱼创意组合设计实验》课程
实验指导书

江西理工大学
机械基础实验室慧鱼创意组合设计实验指导书
一、实验目的
本实验主要基于慧鱼创意模型系统（fischertechnik）。实验的目的是经过让学生学习动手组装模型机器人和建造自己设计的有一定功能的机器人模型产品，使学生体会创意设计的方法和意义；同时经过创意实验，使学生了解一些计算机控制、软件编程、机电一体化等方面的基础知识，加深对专业课学习的理解，为后续课的学习做一个很好地铺垫。
二、实验设备介绍
1．慧鱼创意模型系统的组成：
慧鱼创意模型系统（fischertechnik）硬件主要包括：1000多种的拼插构件单元、驱动源、传感器、接口板等。
拼插构件单元：系统提供的构件主料均采用优质的尼龙塑胶，辅料采用不锈钢芯铝合金架等，采用燕尾槽插接方式连接，可实现六面拼接，多次拆装。系统提供的技术组合包中机械构件主要包括：齿轮、联杆、链条、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮）、齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、齿轮箱、铰链等。
驱动源：①直流电机驱动（9V、最大功率1.1W、转速7000 prn），由于模型系统需求功率比较低（系统载荷小，需求功率只克服传动中的摩擦阻力），因此它兼顾驱动和控制两种功能。②减速直流电机驱动（9V、最大功率1.1瓦，减速比50：1/20:1）。③气动驱动包括：储气罐、气缸、活塞、电磁阀、气管等元件。

图1触动开关原理示意图
传感器：在搭接模型时，你能够把传感器提供的信息（如亮/暗、通/断，温度值等）经过接口板传给计算机。系统提供的传感器做为控制系统的输入信号包括：①感光传感器Brightness sensor（光电管）：对亮度有反应，它和聚焦灯泡配合使用，当有光（或无光）照在上面时，光电管 产生不同的电阻值，引发不同信号。
②接触传感器Contact sensor（触动开关）：如图1所示，
当红色按钮按下，接触点1、3接通，同时接触点1、2
断开，因此有两种使用方法：常开：使用接触点1、3，按下按钮＝导通；松开按钮＝断开；常闭：使用接触点1、2，按下按钮＝断开；松开按钮＝导通。③热传感器Thermal sensor（NTC电阻）：可测量温度。温度20°C时，电阻值1.5KΩ。NTC的意思是负温度系数，温度升高电阻值下降。④磁性传感器 Magnetic sensor ：非接触性开关。⑤红外线发射接收装置：新型的运用可控制所有马达电动模型的红外线遥控装置由一个强大的红外线发射器和一个微处理器控制的接收器组成。有效控制范围是10米，分别可控制三个马达。
接口板：自带微处理器，程序可在线和下载操作，用LLWin3.0或高级语言编程，经过RS232串口与电脑连接，四路马达输出，八路数字信号输入，二路模拟信号输入，具有断电保护功能（新版接口），两接口板级联实现输入输出信号加倍。
PLC接口板：实现电平转换，直接与PLC相连。智能接口板自带微处理器，经过串口与计算机相连。在计算机上编的程序能够移植到接口板的微处理器上，它能够不用计算机独立处理程序（在激活模式下）。
慧鱼创意模型系统ROBPRO软件：ROBPRO软件是一种图形编程软件，简单易用，实时控制。用PLC控制器控制模型时，采用梯形图编程。编辑程序的其最大特点是使用系统提供的工具箱中的功能模块就能够建立控制程序（无须其它高级计算机语言的背景做支持），图标式的功能模块简单易懂。模型可用电脑、PLC 或 单片机对其进行控制。

2．控制元件基本原理——控制元件的种类、基本原理、功能及使用
下面主要介绍在模型机器人的组装过程和控制过程中将会遇到的以下几种主要控制单元和其简单的工作原理。
①气动元件相关知识：
在组装气动机器人时会用到气缸作为执行机构，气缸中的空气能够被压缩，压缩得越大，气缸里的压强越大。压强单位是“帕”或“帕斯卡”，压强的计算公式：

P=13.6×103千克/米3×9.8牛/千克×0.76米
＝1.01×105帕
相当于质量为1千克的物体所受的重力在1厘米2 的面积上产生的压强。
②气动活塞（气缸）
运动原理：如图2所示。
A
B
C
D
E
F
左
右
图2 双动气缸
图中：
A、B——进出气口，可与气管连接
C、D——活塞、活塞杆（活塞与活塞杆连接）
E、F——气缸壁、密封圈

活塞C能够在封闭的气缸壁E中运动——当A口开进气，B口开出气时：活塞杆D右移； A口开出气，B口开进气时：活塞杆D左移。
③压缩机压缩机有三部分组成：电动机驱动、空气压缩气缸、储气罐。
工作原理：电机带动曲柄轴转动，活塞杆与曲柄轴连接，使电机的周转运动转变为活塞杆做左右往复运动。活塞杆向右运动时，口吸入空气，当活塞杆向左运动时，使压缩空气压入储气罐。
④手动切换阀
图3 手动切换阀
图4进气阀的回路图
手动切换阀如图3所示：

中间的接头（P）是进气口，左右两个接头（A和B）则用气管接到气缸。下面的接头（R）是放气口，用来释放从气缸回来的气体。这种阀还有三个切换位置（左－中－右），在气动学中，称之为四通三位阀。
图4示意了在不同开关的位置进气阀的回路。

⑤ 传感器
传感器做为一种“感应”元件，能够将物理量的变化转化成电信号，做为输入信号给计算机，经过计算机处理，达到控制执行元件的目的。
接触传感器——作为数字传感器的开关（触动开关）
简单的逻辑电平“0”和“1”能够用一个开关来描述。当触动开关被按下与松开时，在电路中意味着导通与断开，在逻辑电路中就意味着“0”和“1”两种状态。触动开关的工作原理如图5所示：常闭
常开
2
3
1
图5 触动开关工作原理图
触点1与按钮的机械结构是杠杆机构，在切换动作中，当按下按钮，触点切换发出轻微的滴答声时，你能够清晰地感到一个压力点，当触点1与触点2断开时与触点3接通。如果我们慢慢地松开开关，必须让杠杆充分地回位，机械开关接通和断开的位置之差称为滞后。触点或其它电子开关的切换滞后是一个重要的特性。如果不存在滞后作用，在开关上的微小抖动就会导致一些意想不到的触头动作，可能导致不可预测的事件。这里的开关设计成了一个过变型开关。
做为输入模块（INPUT），0 －表示按钮没有按下，1 －表示按钮已被按下；
0
1
0
1
0-1上升沿
1-0下降沿
图6 触发信号示意图
做为脉冲模块（Edge），0－1或1－0切换，称之为触发沿。如图6触发信号示意图所示：
b
e
c
图7光电三极管示意图

感光传感器——利用光电效应原理制成，用光电三极管检测光线。
光电三极管是一种半导体器件，其电气特性取决于光线。一个常见的三极管有三个极：
基极b、发射极c、集电极e，如图7所示，其主要功能在于放大弱电信号。流进三极管基极的弱电流，能够在集电极产生大得多的电流，电流放大系数能够达到1000倍以上。慧鱼模型使用的光电三极管能够理解为一个光电池和三极管的组合，光电池负责将光信号变成弱电信号，三极管承担放大电流的功能。
光电三极管既能够用做数字传感器，也能够用在模拟传感器。在第一种情况下，它作为检测光线明暗的转换（0－1），作为数字传感器工作；第二种情况下，它能够分辨光线的强弱，这样就作为模拟量传感器来工作。
超声波距离传感器——反映传感器与障碍物的距离，测量距离约为4m，相应的检测数值以cm在程序检测界面显示。直接将其连接到D1或D2端即可。
颜色传感器——不同颜色表面的反射光波长不同。以0-10V电压的形式输出。反射光的强弱与环境光、物体表面与传感器的距离等因素有关。你能够在程序检测界面的A1或A2中得到相应0-1000的数值。传感器的一端接到信号A1或A2端，另一端接到9V电源端及公共端。
轨迹传感器——能够寻找到白色表面的黑色轨道。（传感器检测表面应为5mm-30mm，它包含两个发射和两个接收装置，连接该传感器你需要有两个数字量输入端和9V电源端。
⑥白炽灯——用作信号输出
白炽灯用来输出简单的光信号，称之为光执行器。白炽灯结构非常简单，钨丝在真空玻璃种由两极引出，当电流流过灯丝，钨丝加热直到变白。用白炽灯作光源，三极管就能分辨触由不同波长的光反射而成的彩色光信号，慧鱼组合包里的白炽灯有一个显著的特点，光线在玻璃灯泡中被集中，这样就提高了光线的聚焦性，而且能够更准确地检测光信号。
⑦直流电机——作为动力源
模型系统中，直流电机是重要的执行器。直流电机由一个旋转的“转子”和一个固定的“定子”组成，转子原理上能够理解为一个处在定子磁场中的导体线圈，如果电流流过线圈，就产生了转矩，能够使导体在磁场中移动。很多直流电机用永磁铁物质来产生所需的磁场，叠成定子的磁板。电流是用滑动连接电刷传到转动的转子上的，这些电刷使同一时间在线圈的电流反向，以使旋转运动不会中断，正常电机的转速在每分钟几千转。
模型系统的更多内容参见实验室提供的设备说明书和模型样本。
三、实验内容及任务
创意设计实验由两个实验模块组成，其模块间的关系如图8所示：

实验二
实验一

创意模型设计与调试
提高学习 16个学时
样品模型制作与软件学习
基础学习 8个学时

图8实验模块关系图

1．.实验一 ——样品模型制作与软件学习
创意模型系统提供以下样本模型，供初学者看图制作，实现对机器人模型的计算机控制。
机械与结构组合包: 认识汽车内的动力传动方式;汽车中的档位变换—剖析变速器，各个档位的变速比计算;汽车转向的实现—转向装置的结构;后轮驱动与四轮驱动;差动齿轮的工作原理。
电子技术包：经过电子控制和机械结构的结合，拼接成体现电子控制技术各种模型，让学生了解电子技术的相关原理和工作工程。模型典型有：电梯；交通指示灯；自动烘手机；防盗报警系统；自动分配器。
机器人技术入门包：主要传授机器人控制入门知识。利用说明书，学生能在很短的时间里组合8种模型，其中有烘手器、停车场栏杆控制器、焊接机器人等。模型和PC是经过智能接口板连接起来的，能很方便很快速地用图形化编程语言ROBO Pro对模型编程。该组合包包含数量众多的fischertechnik构件、马达、灯泡、传感器及齿轮箱。经过编程控制红绿灯，移动门、自动冲压机、停车栏杆，不断创新，不断改进你的程序，使之达到最佳效果。
工业机器人：提供模型包括翻转机、柱式机械手、全自动焊接机、四自由度机械手等。模型在工业加工中都能够找到原型，表现了工件被翻转、运送、焊接的各个过程，这四种模型既可单独使用，也可联合起来，组成一套闭环加工系统。
气动机器人：提供模型包括气动门、分拣机、加工中心等，经过电脑编程控制各类气动元件的组合动作，完成工件的传递、加工、转移、归类等系列动作。
移动机器人：模型包括可检测边沿的机器人，躲避障碍的机器人，光线追踪者，AGV小车，电子飞蛾，无人驾驶运输系统。小车可追踪光源、轨迹，两个大功率马达分别控制两个前轮，实现前进、后退及转向动作。
仿生机器人：仿生技术是一门新兴技术，经模拟自然界万事万物的运动方式，提高各种实用机器的速度和效率。慧鱼创意组合模型也将注意力转向了这饶有兴趣的课题，运用智能接口板、LLWin软件，并结合“四连杆机构”开发出各种活灵活现的机器人。它们模仿甲壳虫、螃蟹等动物，用四条腿或多条腿来行走，经过软件编程控制，不但能够前后左右运动，而且还能躲避障碍物。在这样一个妙趣横生的仿生动物世界里，你将会成为一名优秀的专业编程员。
探索机器人：世界中不为人知的领域需要用到机器人来完成测量距离、追踪轨迹等任务。闪烁的信号是表示驾驶的方向，识别颜色，测量温度，躲避障碍物，识别白天和黑夜，头顶上面的灯自动调节开关和警报器等等。ROBO探险家传感器能做许多的事情。负温度系数传感器、光敏传感器、超声波距离传感器、红外线传感器、彩色传感器以及特殊的轨道传感器都是它的标准装备。在两个两个大功率电动马达和履带驱动的作用，即使崎岖不平的路面也可畅行无阻，完成给定的任务。作为一种模型，还包括一个鸣蜂器和营救机器人。
实验任务：此实验模块主要以熟悉系统功能为主要任务,在一定时间段内完成模型的组装，实现模型的全部逻辑运动，并能编写简单的控制程序；理解机器人的工作原理。本次实验搭接以下六种模型：《机械与结构组合包》中的 “汽车差动模型”、“塔吊模型”，《电子技术包》中的“冲压机模型”、“砖块分送机模型”，《机器人技术入门包》中的“移动门模型”、“烘干机模型”。
实验方法与步骤：
1) 针对所选用的模型包类型，根据实验室提供的模型范例拼装图册,检查所用模型包内零件的完整性。
2) 在进行模型的每一步搭建之前，找出该步所需的零件，然后按照拼装图把将这些零件一步一步搭建上去。在每一步的搭建基础上，新增加的搭建部件将用彩色显示出来，已完成的搭建部分标上白色。
3) 按拼装顺序一步一步做。注意需要拧紧的地方（比如说轮心与轴）都要拧紧，否则模型就无法正常运行。
4）模型完成后，检查所有部件是否正确连接，将执行构件或原动件调整在预定的起始位置, 实现模型的全部逻辑运动。
5）借助《机器人技术软件手册》，学习手册中所介绍的程序范例来迅速掌握ROBOPro软件的作用，你也能够根据自己的需要来修改或扩充这些范例程序。
6) 实验完毕后必须清理所使用模型包中零件的数量，并向实验指导教师报告模型包的完好情况，然后将模型包及实验资料锁进抽屉。特别提醒：实验过程中不能丢失任何一件零件。若有丢失，照价赔偿。
实验考核：演示操控模型，提交实验报告。

2．实验二 创意模型设计与调试
实验方法与步骤：
1）根据教师给出的创新设计题目或范围，经过小组讨论后，拟定初步设计方案。
2）将初步设计方案交给指导教师审核。
3） 审核经过后，按比例缩小结构尺寸，使该设计方案可由慧鱼创意组合模型进行拼装。
4） 选择相应的模型组合包。
5） 根据设计方案进行结构拼装。
6） 安装控制部分和驱动部分。
7） 确认连接无误后，上电运行。
8） 必要时连接电脑接口板，编制程序，调试程序。步骤为：先断开接口板、电脑的电源，连接电脑及接口板，接口板通电，电脑通电运行。根据运行结果修改程序，直至模型运行达到要求。
9） 运行正常后，先关电脑，再关接口板电源。然后拆除模型，将模型各部件放回原存放位置。
实验考核：演示操控模型；提交实验创意报告。
四． ROBO接口板介绍
1、概述
ROBO接口板能够使电脑和模型之间进行有效的通信，如图9。它能够传输来自软件的指令,比如激活马达或者处理来自各种传感器的信号。

图9 ROBO接口板
2、ROBO接口板的构成
电源输入端口：
1）、用慧鱼9V电源适配器连到DC插座，
2）、用可充电电源连到+/-插座。
当采用前一种方案时，连接充电电池的插座就自动断开。电源连通之后，电源指示LED自动点亮而且两个绿色的LED交替闪烁，表明接口板能够正常工作。
空载电流：接口板的空载电流消耗为50毫安。
USB接口和串口：
接口板可经过串口和USB接口和电脑相连接。每块接口板都配备了相应的连接电缆。它兼容了USB1.1和2.0的规范，其数据传输率为12MB/S。
微处理器和存储器：
16位处理器，型号M30245，时钟频率16MHZ，128K RAM，128K flash。
数字量输入I1-I8：
可连接传感器，比如按钮、光电传感器和磁性传感器。电压范围9伏，ON/OFF的切换电压值为2.6伏，输入阻抗为10K欧。
输出M1-M4或者O1-O8：
可连接四个9V直流马达（向前，向后，停止，八级调速），连续运行电流250毫安，带短路保护;另外也能够连接8个灯或者电磁线圈到单个的输出O1-O8.(用电器的另一端可连接到接地端,灯或电磁线圈的分布情况在接口板上已标出)
模拟阻抗输入AX和AY：
可连接电位器、光敏和热敏电阻。测量范围为0—5.5k。
模拟电压输入A1和A2：
可连接输出为0—10伏电压的模拟传感器,例如慧鱼的颜色传感器。
距离传感器输入D1和D2：
专门用来连接慧鱼的两个距离传感器。
红外线（IR）输入：
利用红外线接收二极管，手持式红外线发射装置上各个键能够用做数字式输入。用键来激活的某项功能，则能够用ROBOPro软件来编程。
26针插槽：
这个插座提供了所有输入和输出的引脚，因此能够经过带状电缆和1个26针插头来将模型和接口板相连。
I/O扩展板用插槽：
使用ROBO I/O扩展板，输入和输出的数量都能够得到扩展。扩展板上能够有额外的四路带速度控制的马达输出，八路数字量输入和一个0—5.5k欧的模拟阻抗输入。
无线射频通信模块用插槽：
无线射频通信模块是一个可选的无线接口模块。有了它，电脑和接口板之间的电缆连接不再是必须的。射频数据链接能够与电脑的USB端口通讯，范围为10米。

3、接口板工作模式
在线模式：
接口板始终和电脑相连（经过USB，串口或者无线射频通信模块）。程序在电脑上运行，显示器作为用户界面。
下载模式：
在这种模式下，程序被下载到接口板上且独立于电脑运行。两个不同的程序能够同时下载到FLASH存储器中，而且断电后程序也能够保存在内。也能够将程序下载到RAM中，一旦电源中断或者启动FLASH中的程序，原先RAM中程序就被删除。
1）接口板与电脑连接端口的选择
接口的选择可经过编程软件来实现。接口板自动访问正在接收数据的接口，然后分配到的端口对应的LED点。如果未收到任一接口的数据，则这两个灯交替闪烁。
2）红外测试功能
如果你多次按动“port”按钮，使得IR LED点亮，那么你能够经过手持式红外线发射装置来控制接口板的输出，而不需要直接将接口板连到电脑上。如果这个功能被激活，那么USB和串口会被关闭。你还能够再多次按动“port”按钮，使得USB和串口的LED交替闪烁来回到自动选择端口状态
3）FLASH存储区中程序的选择和启动
按下并保持“prog”按钮，按钮旁的绿色LED指明了所选的程序（1或者 2）。LED只在FLASH区中确实存储有程序才会点亮。选择所需程序释放 按钮。再按一下“prog”按钮，程序就会启动了。在程序运行时，LED闪动。再按一下“prog”按钮，程序就会停止。在程序停止时，LED持续点亮。
4）RAM存储区中程序的选择和启动
按下并保持“prog”按钮，直至按钮旁的两个绿色LED同时点亮，然后松开按钮。只有RAM中有程序两LED才会同时点亮。再按一下“prog”按钮，程序就启动。在程序运行时，两个LED都闪动。再按一下“prog”按钮，程序就停止。在程序停止时，两个LED持续点亮。
注意:
在测试阶段，程序只需要先装载到RAM中。比较理想的是，把最终的程序存储到FLASH中。这样，能够延长FLASH的寿命，它的极限大约是擦写10万次。

五．图形化的编程语言ROBPRO软件相关基本知识
为了更好和更快地编程，下面将介绍一些基本的编程和操作知识。
1．软件程序的作用
你很想知道机器人是如何准确地完成预定任务的，象是有一种超自然的力量在控制它们。其实，不但仅在机器人领域，在其它很多地方我们都会碰到控制和自动化技术。
当你将制作好的机器人模型与智能接口板、电源和计算机相连接好以后，她们彼此之间就建立了一种联系（或称为通讯），机器人上的状态信号经过接口板传递给计算机，人们的控制意图也要经过计算机，再经过接口板传递给机器人，以达到控制和自动化的目的。计算机就需要有一种能力和方式接受和处理这些信息，其能力的体现靠计算机硬件支持，而方式的体现就依赖软件来解决。
关于计算机软件的基础知识请同学自学《计算机基础》。
2．安装ROBPRO
PC机的最低配置：
² 处理器100MHz,32M内存，20MB可用硬盘空间；
² 微软操作系统：Windows95/98/ /NT/xp;
² 可用的RS232串口（COM1~COM4）或打印口（LPT1~LPT2）。
² 打开计算机，把安装软盘放入光驱，安装程序会自动运行，在每个对话框中输入相应内容即可。
3． ROBPRO用户界面 （简略）
采用弹出下拉式中（英）文菜单，所有操作软件所需的命令都在菜单中，除了对程序进行管理、编程、调试的命令，还有有关编程选项和在线帮助的命令。工具条中的图标是最重要和常见的命令。用工具箱中的功能模块就能够在屏幕上建立控制程序流程图了。
学生自学和体验用户界面的功能。
4．编程前的简短硬件测试（重要提示）
必须先连接好接口板，检查硬件连接是否正确，连接方法请参见《模型装配指导书》。
为了使电脑和接口板的连接工作正常，ROBOPro必须对当前使用的接口板进行设置。在工具栏中选择 弹出图10窗口，选择与电脑的连接端口和接口板的类型。

图10 选择接口板端口

与电脑连接无误后，应该用工具栏中的“ 　”来检查接口板和模型硬件情况。

图11 测试接口板

出现图11窗口 。窗口显示了在接口板上可用的输入输出端口，底下的绿条指示接口板与计算机之间的连接状态：
Simulation mode——定义接口板未选择计算机端口，模拟状态；No connection to interface——没有准确连接，状态条变红；Connection to interface O.K——已可靠连接。为了改变接口板和连接的设置，点击菜单“Settings-setup – Interface”,出现窗口，在“port”选择计算机端口COM1或COM2。如果选择“None”,系统在模拟状态。
5．检查接口板各输入和输出端口
连接没有问题后，我们用“Check interface”来检查接口板和所连接的模型状态。
输入端口
I1~I8是数字量（指0或1状态）输入端口，AX、AY、A1、A2是模拟量输入端口。传感器连接在输入端口，如：按钮、开关、光电三极管等。
图12按钮接线图
常闭
常开
2
3
1
做一个小试验：如图12所示，用一个按钮来检查输入，把按钮的接线端1、3接到I1上（常开状态），当你按下按钮时，接线端1与3（常开变成闭合）接通，屏幕上对应I1输入的显示从0变成1，如果换接线端1、2，那么先显示1，按下后显示0。

输出端口
接口板的输出是M1~M4,执行机构就在上面，如马达、电磁铁和灯等。
做一个实验：接一个电机在接口板输出口M1上，将鼠标移到图标M1部位，按下左健，电机顺时针转动，按下右键，电机右转，如果先按“Ctrl”键，再按下鼠标电机将保持转动，再按鼠标键，电机停止。
6．设计控制程序
我们将要使机器人模型能够被控制，使它自动连续地完成任务，因此需要把每一步动作都按顺序储存，为此，使用专门语言进行编程序。
ROBO为用户提供了1-4级的编程功能,用户可根据由浅入深的学习过程或自身编程需要进行选择。

图13 软件界面

7．功能模块
ROBO是一个能创立、测试控制程序的功能强大的工具，而且编程模块化，简单易学。在功能模块工具箱中有功能模块18个，如图14所示：（看屏幕说明）
16
18
11
14
12
13
15
17
2
4
6
8
1
10
3
5
7
9
19
图14 功能模块示意图
⑴“输入 “功能模块
⑵“输出”功能模块
⑶“结束”功能模块
⑷“开始”功能模块
⑸“显示”功能模块
⑹“终端”功能模块
⑺“赋值”功能模块
⑻“变量”功能模块
⑼“文本”功能模块
⑽“延时”功能模块
⑾“脉冲”功能模块
⑿“定位”功能模块
⒀“复位” 功能模块
⒁“紧停”功能模块
⒂“信息”功能模块
⒃“显示值”功能模块
⒄“比较”功能模块
⒅“发声”功能模块
⒆“子程序入口/子程
序出口”功能模块
8．程序的调试及下载
程序编好之后可先在线运行，以便调试。点击工具栏“ ”运行程序 。 正在运行的程序步骤会以红色显示，用户可据此观察程序运行过程，调试程序。如需中断程序可点击工具栏 。
图15程序调试

如果调试程序无误，而且确保接口板与电脑的端口连接正确的话，即可点击工具栏 进行程序下载。此时系统弹出图16窗口：

选择存储区域、程序启动形式
等相关项目之后点击“OK”即进
入下载过程。下载完成系统将
给予提示。此时用户即可断开
电脑与接口板之间的连线，在
下载模式下运行慧鱼模型了！

图16 程序下装

六、常见故障排除
实验是有趣的，因为所有的东西都运转起来了。大多数时间是这样的，但也有不顺畅的时候。只有当模型不正常行走时，你才会反省自己是否真正理解了机械结构，是否能很快的找出症结所在。出现机械故障时，能比较直观的用眼看到（装配错误）或者感觉到（移动困难）。但如果是电的问题同时发生，那就有些棘手了。
通畅检查电路问题有一些专门的工具，比如万用表或示波器。可并非每个人手边都有这些工具。因此，我们用一些简单的方法解除这些故障，搞定它。
1．制作电器连线
从实验开始前，我们首先就准备了一些慧鱼创意组合模型的构件。比如电源接头、电线等。首先，我们把电线按一定尺寸截断。然后在电线两端剥去塑料皮，弯折后插入接头，固定。每个连接做好后，都要用电池和灯泡检测一下。如果通电后，灯泡亮，连线肯定没问题。我们再检查标记颜色处是否准确，红色接头接红线，绿色接头接绿线。
2．接口板检测
如果连接模型后，程序（甚至是范例程序）不能控制模型，我们就要进行接口板的检测了。这一步对于我们分别检测输入输出情况非常有效。传感器正常么？马达是否按照正确方向旋转？我们所有的移动机器人的电机都是按照同一种方式连接的，即旋转方向=ccw时，车轮或机器人的腿向前移动。如果电器连接没问题，那么就要排除机械故障。
3．接触不良
接触不良可是件讨厌的事情。接触不良有以下两种情况：
1）金属插头和插座松动；解决办法：用螺丝刀把金属头撑大一点，注意不要太用力，调整到能和插座紧密接触即可。
2）插头连接电线处松动：解决办法：拧紧固定螺丝，并检查铜线是否有折断。
4．短路
发生短路时，电流过大或温度过高，电池组的内置保险丝会切断电路，保护接口板和电池不受损坏。接口板的输出端口过热过流，电路也会自动切断。
可能导致短路的原因：
1）电源正负极直接连接了；
2）输出负载损坏；
3）不同连接头之间的固定螺丝接触上了
解决方法：切记电源正负极不能直接连接；保证输出负载的完好无损；确保固定接头的螺丝拧到位。
5．电源
如果在运行过程中程序总发生莫名其妙的中断，这可能是由电源引起的；原因是输出加上负载后（比如启动马达）引起了工作电压瞬间下降；这就会引起接口板处理器的重新启动。ROBO接口板的红灯LED亮着，说明电源的电压已经很低了，电池需要充电了。
6．编程错误
如果错误处在你自己编写的程序中，而你无法解决，为保险起见，你能够调用一个和你的程序非常接近的范例程序，这可不失为一个好办法。你就能排除电或机械方面的故障。在线模式下你能够追踪屏幕上的程序流程，如果程序在某一点堵塞了，那就是该寻找原因的地方。你有可能选择了一个错误的输入或输出，或者在分支查询了一个不正确的数值，或者Y/N连接转变了。

慧鱼创意组合设计实验报告
班 别 学 号 姓 名
日 期 成 绩 教师签名

创新设计作品

设计
人员

思考题：
1、简要说明所拼装模型的功能及工作原理，并用机构运动简图表示“Differential gear”、“Planetary gear”两个模型的运动。
2、观察“Differential gear”（差动齿轮）模型，思考以下问题。
1）单独旋转一个车轮，另一个车轮有什么反应？
2）启动电机，两个车轮为什么以相同的速度旋转。如果使一个车轮受阻停止旋转，另一个会怎么样？
3）冬天时，如果其中一个车轮在冰上旋转时为什么汽车无法向前行驶？
3、观察“Planetary gear” （行星轮系）模型，思考以下问题。
1）移动滑块到什么位置，该模型为行星轮系？
2）请计算行星轮系从主动轴到输出轴的传动比？
3）若将滑块移动到另一位置，轮系有什么变化？