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川教版(2019)九年级下册第1节 城市建设机器人一等奖课件ppt
展开在前一单元的学习中,我们已经认识了机器人,知道了机器人的强大能力。机器人具备智能、高效的特性,能更好地建设城市,服务人类,是未来城市的组成部分。本单元我们将以案例的形式进一步探索机器人在未来城市多场景下的应用,从而更深入地理解它。
欢欢和同学对“末来城市” 主题厅进行了深入探索,主题厅里展示了各式各样的机器人,这些机器人建设着城市,保护着城市,关爱着城市里的每个人。
自动化是指机器或装置在无人千预的情况下,按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。在生产和生活中,你见过哪些机械自动化的案例?
1.需求分析
通过对未来城市建设机器人的深人了解、分析,欢欢组也想制作一个机械臂,以实现简单搬运物品的功能,即将机械臂右侧的物体夹持后,移动到机械臂的左侧,如图2-1-3所示。
(1)机械臂结构机械臂根据结构形式的不同分为多关节机械臂、直角坐标系机械臂、极坐标机械臂、柱坐标机械臂等。图2-1-4为常见的机械臂结构示意图。
(2)驱动机构舵机可以作为机械臂的驱动机构,是一种位置(角度)伺服的驱动器,用于需要角度不断变化并保持相应位置(角度)的控制系统。在飞机模型、潜艇模型、遥控机器人等模型中应用普遍。
舵机主要是由外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器构成,转动的角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号控制的,其转角范围为10 ~1800。因为要使用PWM信息控制转动角度,所以在接线时舵机的引脚只能接Arduin 上带“~”标志的3、5、69 10、11号端口。
在你见到的机械臂中,除了使用舵机驱动外还有其他驱动结构吗?说说它们的使用场合。
在了解机械臂的相关知识后,按设计目标制作一个简易的三自由度机械臂,确定的方案如下。
1.结构构建
机械臂的结构可以选用亚克力板为材料,借助CAD设计图和激光切割机制作实现。
三自由度机械臂主要由机械爪、前摆臂、后摆臂和底部转盘构成,由四个舵机控制。夹持舵机控制机械爪的开合;左侧舵机控制前摆臂的摆动,主要影响机械爪的前后移动;右侧舵机控制后摆臂的摆动,主要影响机械爪的上下移动:底盘舵机控制底部转盘的转动,影响机械爪水平方向的转动。
根据结构构建,设计出电路连接图,如图2-1-10所示。将舵机与Arduin控制器连接好,并记好器件针脚对应表,如表2-1-2所示。
在Mixly里面,舵机控制模块有两个控制参数,分别是转动的角度和延时时间。
掌握了舵机的使用方法后,对机械臂各个“关节”转动的角度进行调试和校对。图2-1-12以夹持动作闭合为80°、放开为160°作为转角范围举例,设计机械臂的夹持动作函数。
请将机械臂舵机转角的范国调试出来,填写在表2-1-13中。
在搭建好机械臂的结构和调试完舵机的转角范围后,根据图2-1-13的任务模型,设计程序,完成搬运任务。
请完善如图2-1-13所示的流程图,编写程序,调试机械臂以完成任务。
1.使用电位器控制机械臂
电位器是阻值随电刷滑动变化的电阻,通常由三个引脚、电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与电刷的位移量成一定关系的电阻值或电压。
欢欢他们用程序完成了抓取物品的任务,伹机械臂只能按既定程序重复执行一个动作。在此基础上,欢欢组进一步研究使用信号输人器件控制机械臂运动。
电位器的输人值可以作为舵机转动角度的依据,如图2-1-15所示选用一个电位器来控制机械臂底部转盘的运动。机械臂其余部件的控制方法与之类似。
Arduin通过模拟端口(A0至A5)读人电位器的模拟数值,读取的模拟数值的取值范围为0~1023。
因为电位器输人的数值范围为0~1023,而舵机转动的角度范围为0° ~ 180°,所以用电位器控制能机转动时,需要使用map( )映射两数,将读取的电位器的值映射为舵机转动的角度范围。
请你根据图2-1-17的程序示例,增加3个电位器,以操控机械臂的另外3个舵机。
请使用其他控制器件(如双轴按键摇杆)替换电位器,以更加灵活地控制机械臂。
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