创意智能垃圾分类机器人(机器人组装)课件.ppt

智能垃圾分类机器人 机器人组装一、垃圾分类机器人套件 常规赛垃圾分类机器人由官方提供标准套件，其所有材料如图4-1和图4-2所示。图4-1 常规赛垃圾分类机器人所有零件图4-2各型号螺栓和螺母二、准备工作 常规赛机器人在组装前，建议先进行相关模块的性能测试，其中建议测试的模块与测试方法包括：1、Arduino板测试，安装Arduino驱动，并编写程序下载到Arduino板上，看Arduino板是否工作正常。2、红外传感器模块测试，编写红外传感器测试程序并下载到Arduino板上，观察Arduino串口监视器的读数是否正常。3、颜色传感器模块测试，编写颜色传感器测试程序并下载到Arduino板上，观察Arduino串口监视器的读数是否正常。4、舵机测试，需要分别对三个舵机进行测试，编写读取舵机角度的程序并下载到Arduino板上，观察舵机是否转动，同时观察Arduino串口监视器的角度读数是否正常。5、电机（马达）测试，需要分别对四个电机进行测试，可直接给电机的两端提供直流电压，例如可以用一节磷酸铁锂电池作为电机的测试电源。6、接口板测试，由于接口板给红外传感器模块、颜色传感器模块、舵机等模块提供不同的接口，所以在测试这些模块的同时，也完成了接口板的测试工作。三、垃圾分类机器人组装 步骤一：准备好如图4-3所示零件：亚克力底板，4个TT电机，8根M330螺丝，8个M3螺母，8个TT马达固定片，扳手，十字螺丝刀。图4-3 电机组装所需零件图4-4 机器人底板 步骤二：组装电机。如图4-4所示，注意底板的正反面，其中正面朝上。三、垃圾分类机器人组装 如图4-5所示，将一片马达固定片从底板正面穿过。如图4-6所示，将另一片固定片卡进凹槽中。图4-5 安装马达固定片1图4-7 马达安装位置示意图 如图4-7所示，将马达卡在两个固定片之间，注意马达导线方向（有导线的一端朝里），然后用规格为M330的螺丝将马达和马达固定片固定在底片上，详细操作如图4-8所示，注意方向，螺丝由外向里穿过固定片和马达。以同样方法将其他三个马达固定在底片上，四个电机安装完成如图4-9所示。图4-6安装马达固定片2三、垃圾分类机器人组装 步骤三：将车轮装到马达上，操作如图4-10所示，4个车轮安装完成图如图4-11所示。图4-8 安装马达示意图 图4-9 四个马达安装完成示意图图4-10 安装车轮示意图图4-11 四个车轮安装完成示意图三、垃圾分类机器人组装 步骤四：安装“颜色传感器模块固定件”。准备如图4-12所示材料（2根M310螺丝，两个M3螺母，1个模块固定块，扳手，十字螺丝刀）。如图4-13所示，将颜色识别模块固定件与底盘相应的孔对准安装。如图4-14所示，在底盘下固定一个螺母，在上拧紧螺丝，如图4-15为完成图。图4-12 颜色传感器固定件材料图 4-13 固定件对准安装孔图4-14 安装固定件图4-15 颜色传感器固定件安装完成三、垃圾分类机器人组装 步骤五：安装舵盘。准备如图4-16所示材料（38g金属电机圆舵盘，2根螺丝）。步骤六：如图4-17所示，将舵盘放到合适的位置，使舵盘有前后左右四个孔对应底板上的四个孔。图4-16 舵盘材料图4-17 舵盘对准安装孔 图4-18 固定舵盘图4-19 舵盘安装完成三、垃圾分类机器人组装 步骤七：安装红外传感器模块。准备如图4-20所示材料（1块循迹模块，2根双通铜导柱L25，4根M310螺丝），并用螺丝把铜导柱和循迹模块连接起来。并用螺丝将铜导柱和底盘固定，如图1-21所示。图4-20 红外传感器模块 图4-21 红外传感器安装完成图三、垃圾分类机器人组装 步骤八：安装颜色传感器模块。准备如图4-22所示材料（1个颜色传感器模块插座，1个颜色传感器模块，2根M310螺丝，2个M3螺母）。将颜色传感器模块插座按如图4-23所示位置摆放。如图4-24所示，用2根M310螺丝将插座与颜色传感器模块固定件固定，安装完如图4-25所示。图4-23 安装模块插座图4-22 颜色传感器模块材料图4-24 固定模块插座图4-25 模块插座安装完成三、垃圾分类机器人组装 按照如图4-26所示，将颜色传感器模块的引脚插到插座中，注意引脚要一一对应，并且要安装正确，安装图如图4-27所示。图4-26 颜色传感器引脚对应图 图4-27 颜色传感器模块安装示意图图4-28 机械臂材料 步骤九：安装机器臂。准备如图4-28所示材料，包括3个38g金属舵机，舵机固定支架A和B，左侧爪和右侧爪，1个齿轮固定片，主动齿，从动齿，2个连接片，两个舵机圆盘，4根自攻螺丝，1个带边轴承，8个M3螺母，2片M3平垫，4根M330螺丝，1根M316螺丝，1个M3尼龙螺母，若干根M310螺丝和M3螺母。三、垃圾分类机器人组装 步骤十：安装3号舵机。具体安装方法为：将38g金属舵机和舵机固定支架B按如图4-29所示的位置安装（注意舵机方向），如图4-30所示，用M310螺丝及M3螺母将其固定，完成安装图如图4-31所示。图4-29 3号舵机安装图1图4-30 3号舵机安装图2 图4-31 3号舵机安装完成图 图4-32 舵机固定架材料 步骤十一：安装舵机固定架。准备如图4-32所示材料（步骤十完成的组装，带边轴承，2片M3平垫，1根M316螺丝）。先将垫圈套进螺丝中，将垫圈和螺丝按如图4-33所示位置穿过固定支架A，如图4-34和图4-35所示，将轴承和垫圈从另一边分别穿过螺丝。三、垃圾分类机器人组装 步骤十二：安装舵机固定支架。准备如图4-36所示材料（步骤十一完成的组装，固定支架B和M3尼龙螺母）。图4-33 舵机固定架安装螺丝与垫圈图4-34舵机固定架安装轴承图4-35 舵机固定架安装垫圈图4-36 舵机固定支架材料 图4-37 舵机固定支架A与B相连图4-38 舵机固定支架安装图4-39 舵机固定支架安装完成三、垃圾分类机器人组装 步骤十三：安装2号舵机，准备如图4-40所示材料，包括上一步骤完成的组装，另加1个38g金属舵机与舵盘，2根自攻螺丝，4根M310螺丝，4个M3螺母。图4-40 安装2号舵机的材料 在安装前建议将2号舵机调试到180度后，再进行安装，可采用2种方法进行角度调试，分别如下：方法一通过编写程序将2号舵机调试到180角度后，再将舵机装入舵盘；方法二先将舵机装入舵盘，再用舵盘带动输出轴逆时针转至末端，不要拆下舵盘，如图4-41所示。用1根M310螺丝将舵盘和舵机固定好。图4-41 利用舵盘使舵机输出轴转到特定角度三、垃圾分类机器人组装 注意：1、由于舵机内部性能的差异性，有时用户通过编程调节角度时，可能存在一定的角度误差，例如当舵机通过编程调节为180度时，可能舵机实际输出轴只有178度。如果遇到这种情况，用户可通过编程进行多次合理调节舵机，使其输出轴能够比较准确的输出预期角度。2、当2号舵机的安装角度调试好后，在后续的组件安装过程中，请勿转动该舵机的舵盘与输出轴。具体安装方法为：将舵机和舵盘组合体、支架摆放到如图4-42所示位置（注意舵机的方向，并且不能转动舵机输出轴或舵盘）。图4-42 放置2号舵机到机械臂上按照如图4-43所示方法，用4根M310螺丝和螺母把舵机和支架A固定好。按照如图4-44所示方法，用2根自攻螺丝将舵盘和支架固定好，选择四个孔斜对角的两个孔进行固定，切勿选择相邻的两个孔，完成如图4-45所示组装。注意安装时这两个对接的机械臂必须保持同一直线，以确保舵机转动范围与机械臂运作范围相符。图4-43 固定2号舵机图4-44 固定2号舵机的舵盘图4-45 2号舵机安装完成三、垃圾分类机器人组装三、垃圾分类机器人组装步骤十四：安装1号舵机。准备如图4-46所示材料，包括步骤十三完成的组装部分，1个齿轮固定片，1个38g金属舵机，4根M330螺丝，4个M3螺母。图4-46 安装1舵机的材料在安装前建议读者将1号舵机调试到0度后，再进行安装，可采用2种方法进行角度调试，分别如下：方法一可参考本书“第3.4.4 机器人多个舵机设计及调试”的方法，通过编写程序将1号舵机调试到0角度后，再将舵机装入舵盘；方法二先将舵机装入舵盘，再用舵盘带动输出轴顺时针转至末端，不要拆下舵盘。三、垃圾分类机器人组装注意：1、由于舵机内部性能的差异性，有时用户通过编程调节角度时，可能存在一定的角度误差，例如当舵机通过编程调节为90度时，可能舵机实际输出轴只有87度。如果遇到这种情况，用户可通过编程进行多次合理调节舵机，使其输出轴能够比较准确的输出预期角度。2、当1号舵机的安装角度调试好后，在后续的组件安装过程中，请勿转动该舵机的舵盘与输出轴。具体安装步骤为：如图4-47所示将安装好舵盘的舵机放到固定架上（注意舵机摆放方向），再将齿轮固定片按如图4-48所示位置摆放。如图4-49所示，用4根M330螺丝和4个M3螺母将齿轮固定片，支架和舵机固定，完成组装后如图4-50所示。图4-47 1号舵机安装图 图4-48 齿轮固定安装图 图4-49 齿轮固定片固定图4-50 1号舵机安装完成图三、垃圾分类机器人组装 步骤十五：安装机器人夹子。准备如图4-51所示材料，包括左右爪，主动齿，从动齿，连接片2个，8根M310螺丝，2根自攻螺丝，七个M3尼龙螺母等。将连接片从如4-52所示位置插入左爪对应的孔中，再将从动齿从如图4-53所示位置插入连接片对应的孔中。图4-51 安装夹子的材料 图4-52 连接片与左爪相连图 图4-53 从动齿安装图三、垃圾分类机器人组装如图4-54和图4-55所示，用两根M310螺丝和两个M3螺母分别把左爪和连接片，连接片和从动齿固定好，完成组装后如图4-56所示。以同样的方法将右爪、连接片和主动齿连接起来。图4-54 安装左爪与连接片的螺丝图4-55 安装从动齿与连接片的螺丝图4-56 机器人左边夹子安装完成图三、垃圾分类机器人组装步骤十六：安装机器人夹子。按照如图4-57所示，用2根M310螺丝分别将左右爪和齿轮固定片固定。如图4-57所示，将左爪与右爪的齿轮对接在一起，并一起安装在齿轮固定片中，安装图如图4-58所示，其中左爪对准固定片左边的安装孔，右爪对准舵机的舵盘，并用1根M310螺丝拧进舵机中，以固定右爪。机器人夹子安装完成图如图4-59所示。图4-57 左右爪固定图图4-58 左右爪安装图图4-59 左右爪安装完成图三、垃圾分类机器人组装步骤十七：安装机械臂。安装机械臂就是把下方舵机（3号舵机）的输出轴安装到机器人底板前端的舵盘上，由于机械臂要完成夹取和放置垃圾块的任务，所以3号舵机的安装角度至关重要。调试好机械臂（即3号舵机）的安装角度后，将3号舵机的输出轴按照图4-60所示方向插入机器人底板的舵盘中（注意机械臂的方向），并在机器人底部拧进M310螺丝将机械臂固定，如图4-61所示。图4-60 安装机械臂 图4-61 固定机械臂三、垃圾分类机器人组装步骤十八：安装电池盒。准备如图4-62所示零件（2根M310螺丝，2个M3螺母，1个电池盒）。将电池盒放到如图4-63所示位置，再用两根M310螺丝将其与底盘固定，如图4-64所示。完成电池盒组装如图4-65所示。图4-62 安装电池盒材料图4-63 电池盒摆放位置示意图图4-64 电池盒安装螺丝图 图4-65 电池盒安装完成图三、垃圾分类机器人组装步骤十九：安装垃圾桶。准备如图4-66所示材料（3个垃圾桶，3根双通铜导柱L50，3根平头螺丝M38，3根M310螺丝）。具体安装过程为：将蓝色垃圾桶T型凸体插入红色垃圾桶T形槽中，如图4-67所示，再将绿色垃圾桶以同样方法插入蓝色垃圾桶T形槽中，完成如图4-68所示的组装。图4-66 安装垃圾桶材料图4-67垃圾桶安装图 图4-68 垃圾桶安装完成图三、垃圾分类机器人组装用3根M38平头螺丝分别将三根铜导柱和三个垃圾桶固定起来，完成如图4-69所示的组装图。用M310螺丝按如图4-70所示方法固定铜导柱和垃圾桶，以同样方法固定其他两个垃圾桶，完成后如图4-71所示。图4-69 垃圾桶安装完成图图4-70 安装垃圾桶到底板上 图4-71 垃圾桶安装完成图三、垃圾分类机器人组装步骤二十：安装arduino板与接口板。准备如图4-72所示材料，包括主板，接口板，7根尼龙螺丝M36，4根双通尼龙导柱L10。如图4-73所示，将尼龙导柱对准底盘上正确的孔，从底盘下面用尼龙螺丝将底盘和导柱固定好。以同样方法固定其他三根导柱，如图4-74所示。图4-72 安装控制板材料图4-73 安装控制板导柱图 图4-74 控制板导柱安装完成图三、垃圾分类机器人组装按如图4-75所示方法把主板和尼龙导柱固定，以同样方法将其他两处固定好。将接口板照如图4-76所示位置插到主板上。图4-75 控制板安装图 图4-76 接口板安装图三、垃圾分类机器人组装步骤二十一：接口板与其他模块连线。接口板与颜色传感器的连线，准备一条7pin排线，一头接到颜色传感器模块如图4-77所示位置，另一头接到接口板如图4-78所示位置。接口板与红外传感器模块的连线，准备一条9pin排线，一头接到红外传感器模块如图4-79所示位置，另一头接到接口板如图4-80所示位置。图4-77 颜色传感器模块连线 图4-78 颜色传感器与接口板的连线图4-79 红外传感器模块连线图4-80 红外传感器与接口板的连线三、垃圾分类机器人组装步骤二十二：机器人电源连接。将电池盒导线接到接口板如图4-81所示位置。步骤二十三：舵机连线。将3号舵机的导线接到接口板的相应位置（注意黄线对着电池部分）如图4-82所示。采用同样的方法，将2号舵机和1号舵机的导线分别接到接口板如图4-83所示位置（3、2、1号舵机导线分别接到面向舵机方向从左到右的插座）。图4-81 电池盒与接口板的连线图4-82 3号舵机连线图4-83 3个舵机连线完成图三、垃圾分类机器人组装步骤二十四：电机连线。如图4-84所示，将左轮电机的两根红色导线穿过底盘圆孔连接到如图4-85所示位置，用一字螺丝批将其固定。以同样方法将如图4-86所示左轮两个马达的黑色导线连接到如图4-87所示位置，并将其固定。图4-84 左轮2个电机的红色导线图4-85 左轮电机红色导线连接图图4-86 左轮2个电机的黑色导线 图4-87 左轮电机黑色导线连接图三、垃圾分类机器人组装如图4-88所示，将机器人右轮两个电机的黑色导线和红色导线分别接到第三和第四个接线柱中。完成机器人最终组装如4-89所示，完成后请再三检查接线情况，确保接线正确。图4-88 左右轮电机导线连接完成图图4-89 机器人组装完成图