机电一体化实训总结报告.docx

机 电 控 制 实 训 总 结
学 号：035105
姓 名：华锦辉
院 系：成教学院
专 业：机械设计制造及其自动化
年 级：级
指导老师：陈成坤

一、实训目标
1、经过实习，学生应对机电工程学科有一定感性和理性认识，对机械设计、机电技术等方面专业知识做深入了解。
2、经过实习，学生应了解相关程及相关硬件，掌握机电技术相关知识及使用工具，熟练掌握其实际操作和安装技能，

3、经过实习，学生应了解电路图安装和调试技术，掌握电路元件装配、焊接技术及对故障诊疗和排除。
4、经过实习，培养学生理论联络实际能力，提升分析问题和处理问题能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作。
二、实训内容
（一）闪烁灯
1．任务要求
（1）根据电路原理图和PCB线路图，接线和焊接电子元件
（2）接通电源后，绿灯常亮，黄灯闪烁。按下开关，三灯交替闪烁。
2. 电路图及PCB线路图

图1.1 电路图

图1.2 PCB线路图

3. 面包板连接实物图

图1.3 面包板连线图

图1.4 面包板实物图
4. 闪烁灯实物

图1.5 闪烁灯实物
二）LED灯显示器
1. 任务要求
（1）本设计是以单片机为关键控制器件简单图像LED显示系统，系统由单片机、和显示器组成。
（2）设计并实现5*5LED显示，要求单片机和显示器之间接口设计，并编制程序，在显示器上显示英文字母。
2.ArduinoMega2560单片机
ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560(数据手册)微控制器板。它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可用作PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串行端口）、1个16MHz晶体振荡器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。它包含了支持微控制器所需一切；只需经过USB电缆将其连至计算机或经过AC-DC适配器或电池为其供电即可开始。Mega和面向ArduinoDuemilanove或Diecimila盾板大多全部兼容。
（1）概要
微控制器 ATmega2560
工作电压 5V
输入电压（推荐值） 7-12V
输入电压（极限值） 6-20V
数字I/O引脚 54（其中15个提供PWM输出）
模拟输入引脚 16
每个I/O引脚DC电流 40mA
3.3V引脚DC电流 50mA
FlashMemory 256KB，其中8KB被开启加载器占用
SRAM 8KB
EEPROM 4KB
时钟速度 16MHz
（2）编程
能够利用Arduino软件(download)给ArduinoMega编程。
ArduinoMega上ATmega2560预先烧录了开启加载器，从而无需使用外部硬件编程器即可将新代码上传给它。它利用原始STK500协议进行通信。您还能够旁路开启加载器，利用ArduinoISP等经过ICSP（在线串行编程）头为微控制器编程。
Arduino库提供ATmega16U2（或rev1和rev2电路板内8U2）固件源代码。ATmega16U2/8U2配有DFU开启加载器，它能够经过下列方法激活：
在Rev1电路板上：连接电路板后面上焊接跨接线（靠近意大利地图），然后复位8U2。
在Rev2或更新电路板上：有1个电阻器，能将8U2/16U2HWB线路接地，从而更轻松地进入DFU模式。然后，您能够利用AtmelFLIP软件(Windows)或DFU编程器(MacOSXandLinux)（MacOSX和Linux）来加载新固件。或，你也能够使用带有外部编程器（覆写DFU开启加载器）ISP头。
(3)外形

图2.1 ArduinoMega2560
3. 电路图

图2.2 5*5LED电路图
4. 5*5LED焊接实物图

图2.3 焊接实物图
5. 程序
Const row[5]={2,7,5,13,18}
Const int col[5]={6,11,10,3,4};
Int pixels[5][5];
Int x=5;
Int y=5;
Void setup (){
For (int thisPin=0;thisPin<5;thisPin++){
pinMode(col[thisPin],OUTPUT);
pinMode(row[thisPin],OUTPUT);
digitalWrite(col[thisPin],HIGH);
}
For(int x=0;x<5;x++){
For(int y=0;y<5;y++){
Pixels[x][y]=HIGH;
}
}
}
Void loop(){
readSensors();
refreshScreen();
}
Void readSensors(){
Pixels[x][y]=HIGH;
X=7-map(analogRead(A0),0,1023,0,7);
Y=map(analogRead(A1)0,1023,0,7);
Pixels[x][y]=LOW;
}
Void refreshScreen(){
For(int thisRow=0;thisRow<5;thisRow++){
digitalWrite(row[thisRow],HIGH);
for(int thisCol=0;thisCol<5;thisCol++){
int thisPixel=pixel[thisRow][thisCol];
digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);
if (thisPixel==LOW){
digitalWrite(col[thisCol],HIGH);
}
}
6. 外壳
使用三维制图软件设计，经过3D打印技术制作

图2.4 CATIA三维制图

图2.5 3D打印制作实物图
7. 实物图

图2.6 设计结果
（三）“创意之星”机器人
1.任务要求
要求：完全自主机器人，使用多种传感器来感知本身位置、姿态，实现移动，爬坡，推圆柱，避障等功效
任务计划：
（1）搭建机器人，部署传感器。实现
（2）编制程序，并做练习。
（3）模拟比赛练习。
2.创意之星
（1）“创意之星”是一个模块化机器人组件，其特点是组成机器人多种零件全部是通用、可重组，各个零件之间有统一连接方法，零件之间能够自由组合，从而构建出多种多样机器人构型。为了确保“创意之星”机械结构刚性、牢靠，以下图所表示零件之间采取面接触、键连接、螺钉紧固方法进行组合。

图3.1经典连接方法
3. 控制器
（1）以ATmega128为关键MultiFLEX™2-AVR控制器

图3.2 MultiFLEX 2-AVR控制器功效示意图
（2）以PXA270为控制关键MultiFLEX™2-PXA270控制器。

图3.3 MultiFLEX™2-PXA270控制器
4. 传感器
（1）“创意之星”部署了大量传感器

图3.4“创意之星”传感器类型及电气规范
（2） 红外靠近传感器
红外靠近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束遮挡或反射，由同时回路选通电路，从而检测物体有没有。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再依据接收到光线强弱或有没有对目标物体进行探测。多数光电开关选择是波长靠近可见光红外线光波型，所以也称为红外开关。

图3.5 红外靠近传感器
5.实施器
机器人常见运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。
（5.1） CDS5516机器人舵机
proMOTION CDS系列机器人舵机属于一个集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体集成伺服单元，关键用于微型机器人关节、轮子、履带驱动，也可用于其它简单位置控制场所。

图3.6 CDS5516机器人舵机
（5.2）CDS5516调试设置软件
CDS5516基础参数设置、保护参数调整、性能测试等全部能够经过RobotSevo Terminal软件来实现。

图3.7 RobotSevo Terminal
（5.3）CDS5516机器人舵机外接单片机

6.NorthSTAR 图形化开发环境
（6.1）NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR中，经过鼠标拖动逻辑框控件和对控件做简单属性设置，就能够快捷编写机器人控制程序。程序编辑完后，能够编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境含有操作简便、功效强大特点，能让您在图标拖动中创建复杂逻辑，让您机器人根据您意愿动作。

图3.8 步骤图界面
（6.2） NorthSTAR含有调试和在线监控功效，能够实时查询传感器值、舵机位置，或设置舵机速度和位置。

图3.9舵机调试界面
7.机器人装配（大家共同努力）
整个擂台机器人由1个控制板，12个舵机和3个红外靠近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。4个舵机组成关键四个车轮，由6个舵机组成两个机械臂，2个舵机组成两个机械腿。下列是装配实物图：

图3.10 机器人机构图
8. 程序
（1）下面是图形化程序语言：

图3.11 NorthSTAR图形化程序
（2） 源程序以下：
#include "Apps/SystemTask.h"
uint8 SERVO_MAPPING[12] = {10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17};
int main()
{
MFInit();
MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],12);
MFSetPortDirect(0x00000FF0);
MFSetServoMode(10,0);
MFSetServoMode(3,0);
MFSetServoMode(4,0);
MFSetServoMode(8,0);
MFSetServoMode(19,0);
MFSetServoMode(20,0);
MFSetServoMode(1,0);
MFSetServoMode(16,0);
MFSetServoMode(18,1);
MFSetServoMode(2,1);
MFSetServoMode(9,1);
MFSetServoMode(17,1);
//爬坡动作序列
while (1)
{
//收拢手臂
MFSetServoPos(10,512,1000);
MFSetServoPos(3,512,1000);
MFSetServoPos(4,512,300);
MFSetServoPos(8,512,300);
MFSetServoPos(19,512,300);
MFSetServoPos(20,512,300);
MFSetServoPos(1,512,300);
MFSetServoPos(16,512,300);
MFSetServoRotaSpd(18,-500);
MFSetServoRotaSpd(2,500);
MFSetServoRotaSpd(9,-500);
MFSetServoRotaSpd(17,500);
MFServoAction();
DelayMS(1000);
//爬坡动作1—前进
MFSetServoPos(10,512,1000);
MFSetServoPos(3,512,1000);
MFSetServoPos(4,400,300);
MFSetServoPos(8,400,300);
MFSetServoPos(19,400,300);
MFSetServoPos(20,400,300);
MFSetServoPos(1,620,300);
MFSetServoPos(16,400,300);
MFSetServoRotaSpd(18,-500);
MFSetServoRotaSpd(2,500);
MFSetServoRotaSpd(9,-500);
MFSetServoRotaSpd(17,500);
MFServoAction();
DelayMS(1000);
//爬坡动作2—前倾
MFSetServoPos(10,512,1000);
MFSetServoPos(3,512,1000);
MFSetServoPos(4,273,300);
MFSetServoPos(8,285,300);
MFSetServoPos(19,178,300);
MFSetServoPos(20,722,300);
MFSetServoPos(1,493,300);
MFSetServoPos(16,512,300);
MFSetServoRotaSpd(18,-500);
MFSetServoRotaSpd(2,500);
MFSetServoRotaSpd(9,-500);
MFSetServoRotaSpd(17,500);
MFServoAction();
DelayMS(1000);
//爬坡动作3—后倾
MFSetServoPos(10,512,1000);
MFSetServoPos(3,512,1000);
MFSetServoPos(4,273,200);
MFSetServoPos(8,285,200);
MFSetServoPos(19,178,200);
MFSetServoPos(20,722,200);
MFSetServoPos(1,360,200);
MFSetServoPos(16,652,200);
MFSetServoRotaSpd(18,-500);
MFSetServoRotaSpd(2,500);
MFSetServoRotaSpd(9,-500);
MFSetServoRotaSpd(17,500);
MFServoAction();
DelayMS(1000);
//收拢手臂
MFSetServoPos(10,512,1000);
MFSetServoPos(3,512,1000);
MFSetServoPos(4,273,300);
MFSetServoPos(8,285,300);
MFSetServoPos(19,178,300);
MFSetServoPos(20,722,300);
MFSetServoPos(1,360,300);
MFSetServoPos(16,652,300);
MFSetServoRotaSpd(18,-500);
MFSetServoRotaSpd(2,500);
MFSetServoRotaSpd(9,-500);
MFSetServoRotaSpd(17,500);
MFServoAction();
DelayMS(1000);
}
}
9. 自豪设计成品

图3.12 不太完美“擂台机器人”
三、实训心得
机电一体化实训，两周，转眼就过了。实训，在我看来是一个练习或说复习，是为了巩固以前学知识和增强自己动手能力，所以，每个实训我全部很重视，全部全力以赴，全部有很大收获。
我们实训训练不仅是锻炼个人技能，一样还有些人和人之间合作能力，所以，分组，分任务，这是必不可少。在短暂大学学习和实习过程中，我深深感觉到自己所学知识肤浅和在实际利用中专业知识匮乏。此次试验控制系统编程对我是一个很大挑战，平时接触编程方面知识不是很多。不过，幸运是有了NorthSTAR图形化编程界面，能够方便直观实现正确编程控制，为我们提供了很大便利性。这次实训因为有用到电烙铁，所以安全方面不得不强调。电烙铁用是220V电压，通电以后本身又有高温，所以，一不小心就是烧物，伤人。我发觉在实训场里很多东西全部是伤痕累累，桌子有很多一块块伤疤，更恐怖是电烙铁电线上也是充满伤疤，这能够看出来，我们同学对这个安全问题还不是很重视，相信不少同学全部有烫伤体验。我认为，不管是在哪里，不管是做什么东西、什么事情，安全全部是前提，耐心、细心很关键。
实训完了，我们作品也出来了，看着手中不太完美作品，我们也是充满了自豪感。实训是大学一个很关键、很有必需学习方法，它能让我们学到课堂学不到知识，谢谢老师为我们付出汗水。