机械创新实验报告(共21页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械创新设计实验指导与报告顾平灿 刘全良 编班级 学号 姓名 同组者 二一二年三月一、实验目的机电综合实验是机电一体化专业的一项大型综合性、设计性实验，是培养学生动手操作能力的重要环节。它综合应用了机械、电气、气动、计算机和自动控制技术。通过实验，可以巩固和加深所学的机电知识，培养学生的创新意识和团结协作精神、提高分析问题和解决问题的能力，锻炼学生不怕挫折、勇于挑战的精神。为毕业设计和今后的工作打下坚实的基础。实验项目类型对应课程内容操作内容要求学 时创新设计基础知识训练及编程训练验证LEGO机器人、LEGO基本部件及搭建技巧介绍RCX、红外发射器、乐高马达、摄像头介

2、绍传感器(温度、角度、光感、触感)介绍ROBOLAB编程整理实验器材。LEGO部件清点、分类，电池充电，RCX初始化。搭建一个单马达驱动的四轮小车和交通指示灯。按搭建手册进行搭建技能训练。按规定要求完成作业，撰写实验报告。熟悉LEGO基本部件的特点及搭建技巧。以内置程序来控制和检验你所搭建的模型，并按要求完成作业。分析你所搭建的模型具有什么功能，其工作原理如何?将程序下载到RCX，用灯、马达来验证你的程序。4实验项目类型参考操作内容要 求创新设计初步技能训练之一综合搭建一辆双马达驱动的小车，装上光电、触动、角度传感器(可以考虑多种方案)。反应速度测试、新型风车1来回竞速车2沿黑线行走机器人1停

3、留在方框内的机器人2避障机器人小车要结实牢固，光电触动传感器要灵活、可靠地感知外界条件的变化。选做一项具体要求见实验报告选做一项具体要求见实验报告4创新设计初步技能训练之二综合寻光机器人、洞穴探密者、走迷宫等双胞胎、电话游戏、你说我做等饮料自动配送机、信号攻击、化学工厂等选做一项具体要求见实验报告4创新设计综合技能训练设计自主设计：说明创意（或灵感）的来源、有分解功能目标，提出设计构思和方案。参考：搭建行走机器人可爱的小狗、臭虫、聪明的蟑螂等要有新意、创意或趣味性，可靠实现功能，动作顺畅、灵巧。4二、实验安排三、实验要求1 掌握LEGO基本部件的性能和特点。2 掌握LEGO部件的基本搭建方法和

4、技巧。要求结构简单传动灵活、牢固可靠。3 搭建过程中，要充分发挥团队合作精神和主观能动性，考虑多种搭建方案。4 掌握RCX、LEGO马达、光电、触动、角度传感器的基本性能和使用方法。5 掌握ROBOLAB的编程方法，熟练运用容器、跳转、多任务等手段进行编程。6 分析你所设计的模型，指出存在问题并提出改进意见。7 及时完成指导老师所布置的任务，包括必要的预习、作业和实验报告。四、基础知识训练及编程训练（一）熟悉RCX和传感器1使用内置程序1，确认马达连到端口A、C按下红色的运行键ON-OFF，发生什么动作？出现静止小人，四个数字0和1.按下程序按钮，直到1显示；你想一下这是什么意思？ 按下运行键

5、运行内置程序1，发生什么动作？马达朝那个方向转动？屏幕机器人怎么动？ 马达转动时，把连接的电线改变180度再连接，发生了什么动作？ 再次按下运行键，发生了什么动作？ 2内置程序2,给机器人加上接触传感器,确认马达连接到输出端口A和C,从搭建的装置上找到两个传感器及两条电线，使用电线把接触传感器接到输入端口1和3上,按下RCX上的开关键。按下程序键，直到液晶上显示2按下运行键，发生什么动作？按下输入端口1的接触传感器的黄色触头，马达发生什么变化？ 松开按钮，又发生什么变化？按下输入端口3的接触传感器的黄色触头，马达发生什么变化？3内置程序3在这题里，你可以使用一些黑色形状的物体来检验你自己的机器

6、人，给机器人加上一个光电传感器，确认一下马达连到输出端口A、C在输入端口2加上一个光电传感器，注意光电传感器朝地面。把机器人放到已经布置好的场所在房间里开动机器人，用传感器控制它的运动。选择程序3。运行程序3，发生了什么动作？ 当光电传感器朝光时，马达怎么运转？当光电传感器朝黑时，马达怎么运转？ （二）、编程练习1启动连接于端口A和C的马达，并使它们的转向相反，运行4秒钟后关闭。2向前开动马达A，运行一个随机时间后，再关闭。 3向前开动马达A，运行2秒钟后关闭，蜂鸣器鸣叫一声，再反向开动C，运行2秒钟后关闭，蜂鸣器鸣叫二声。4蜂鸣器鸣叫随机次。5向前开动马达A，先以能量1运行1秒钟，再以能量2

7、运行1秒钟，依次类推，最后以能量5运行1秒钟后关闭。6向前开动马达A，运行3秒钟后关闭，再向前开动C，运行3秒钟后关闭，并不断重复以上动作。7向前开动马达A，当压下触动传感器时A反转，松开触动传感器时A停止。8开始时，光线传感器处于白纸上，当光线传感器移到黑纸上，马达A向前转动，当光线传感器移回到白纸上时，马达A关闭。9当角度传感器转过1/4转后，蜂鸣器鸣叫一声，重复10次。10当触动传感器压下时，向前开动马达A，到角度传感器转过1/2转时关闭。11当光感值大于45时，仅有A转动；当光感值小于45时，仅有C转动，如此重复执行。 12开始时马达A转动，当角度传感器转过3转时，A停止，程序结束；否

8、则，蜂鸣器鸣叫一声，等待1秒钟后，继续检测角度传感器。13当光感值大于45，若此时压下触动传感器，马达A向前转动，否则A向后转动。当光感值小于45，若此时压下触动传感器，马达C向前转动，否则C向后转动。14编写一个2任务程序：第一个任务是：每当按下第一个触动传感器时，蜂鸣器鸣叫一声，第二个任务：每当按下第二个触动传感器时，马达A向前转动1秒钟后停止。15编写一个3任务程序：第一个任务是：蜂鸣器鸣叫4声；第二个任务是：马达A向前运行2秒钟后关闭；第三个任务是：马达C向后运行5秒钟后关闭。16蜂鸣器准确地鸣叫5秒钟。17该程序需要2个触动传感器，要求能记住第一个传感器按下的次数，当第二个传感器按下

9、时，蜂鸣器鸣叫的次数等于第一个传感器按下的次数。18程序开始时，将光线传感器测得的数值保存起来，8秒钟后，若光感测得的数值大于保存值，弹奏一下升调。若光感测得的数值小于保存值，弹奏一下降调。五、初步技能训练题目1：来回竞速车1、任务：竞速比赛的场地宽50cm，跑道总长350cm，主跑道长270cm，为白色区域，起跑区30cm，折返区50cm，机器人从起跑区出发，直线行驶至折返点，并绕过折返点，返回起跑区。2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2） 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问题：1） 硬件部分：2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2）

10、 软件部分：8、评定方法：1如果你的机器人中途掉零件。-不及格2如果你的机器人只能走直线，不能折返。-及格3如果你的机器人折返时超出折返区。-中等4能较好实现折返动作，但速度较慢。-良好5如果你的机器人能成功完成折返动作且速度很快。-优秀题目2：沿黑线行走机器人1、任务：从比赛场地始点出发，小车沿黑线行驶，直到终点。起跑时，小车不得越过起跑线，行进时小车须随时保持在行进路线上，若小车整体脱离黑线，但能在规定的时间内找到脱离点，并继续前进至终点，成绩有效。2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2） 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问题：1） 硬件部分：

11、2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2） 软件部分：8、评定方法：1）如果你的机器人对黑线完全没有反应。-不及格2）只能走直的黑线，不能辨别弯道。-及格3）能走弯道，但走到中途停下来。-中等4）驶离黑线后，能在规定时间内找到脱离点，并继续前进至终点。-良好5）能很好地完成任务。-优秀题目3：停留在盒子里的机器人1、任务：给你的机器人编写一个程序，使它可以停留在地面用带子贴出的正方形里，带子为白色，与黑色的地面形成对比。你必须LEGO工具包建造一个具有自主能力的机器人，它能根据地面四根线的指示而停留在一个盒子里。完成这个任务有多种方法，最常用的是给你的LEGO机器人装一个光电传感器，在

12、哪里或怎样装由你自己设计，机器人的形状和重量都没有限制，唯一的限制是你的机器人在移动过程中不能停留秒以上的时间，要求ROBOLAB软件编程。 2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1）功用：2）工作原理：3）搭建说明：4）程序：6、存在问题：1）硬件部分：2）软件部分：7、未来改进：1）硬件部分：2）软件部分：8、评定方法：1）如果你的机器人不能完成任务。-不及格2）在地板上沿一条线向前开，一旦遇上线就停止，然后掉头开，直到遇到另一根线再掉头。-及格3） 开动你的机器人，面向任何方向，当他找到线时，一直沿着线的边缘走。-中等4）将机器人面向任何方向开动，在正方形内能避开浅色障

13、碍物。-良好5）发挥你的想象力，创建更为复杂的东西来完成这项工作。-优秀题目4：避障机器人1、任务：搭建一个机器人并用ROROLAB软件编程，使它在桌子上行驶时能避开各种障碍。桌子上有许多障碍物，如可能受到重物的阻挡、不能触到黑色区域或驶出桌外，常用的一种解决方法是用触动传感器判断是否碰到障碍物，用光电传感器判断是否到了桌子的边缘。2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2） 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问题：1） 硬件部分：2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2） 软件部分：8、评定方法：1）你的机器人完全不能避障-不及格2）只能避开重

14、物的阻挡- -及格3）能避开黑色区域和边缘-中等4）能避开重物的阻挡、黑色区域和边缘-良好5）能以各种不同的动作避开重物的阻挡、黑色区域和边 -优秀题目5：光线跟踪者1、任务：机器人应较慢的速度移动，机器人的轮子可以采用黄色的轮毂加中等尺寸的轮子，这有利于减小摩擦力。机器人首先对周围环境进行扫描，寻找最亮的光点，找到光点后机器人再快速趋近它，知道失去最亮的光点。重复上述动作，机器人就能跟踪亮光。注意：采用合适的方法来寻找光点，否则寻光速度很慢。搭建时要注意保持机器人的平衡。2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2） 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问

15、题：1） 硬件部分：2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2） 软件部分：8、评定方法：1）你的机器人完全不能寻光和跟踪。-不及格2）你的机器人只能找到前方的光点和向前行走的。-及格3）你的机器人只能找到某一侧的光点和转弯。-中等4）你的机器人能找到两侧的光点和转弯。-良好5）你的机器人能找到前方和两侧的光点，能直线行走和转弯。-优秀题目6：双胞胎1、任务：搭建两辆小车，使两辆小车的红外发射/接收部分相对，通过邮件实现一个RCX对另一个RCX的控制。在红外发射/接收部分相对的情况下，小车可以模仿另一辆小车的动作。2、主要部件：3、特殊部件： 4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2）

16、 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问题：1） 硬件部分：2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2） 软件部分：8、评定方法：1）你的机器人完全不明白。-不及格2）你的机器人可以模仿部分动作，但有些动作不会模仿。-及格3）你的机器人较好地模动作。-中等4）你的机器人能完全地模仿。-良好5）不仅能完全模仿动作，而且在收到邮件时还有所反应。-优秀六、综合技能训练题目7：狗1、任务：搭建机器狗，要求能够模拟狗的跑步动作，回忆一下狗在跑步是四条腿的动作顺序。考虑采用什么机构来实现狗的跑步动作，如何来保证四条腿有正确的动作次序，并要注意在跑动过程的平衡问题。2、主要部件：3、特殊部件

17、：4、编程语言：5、详细资料：1）功用：2）工作原理：3）搭建说明：4）程序：6、存在问题：1）硬件部分：2）软件部分：7、未来改进：1）硬件部分：2）软件部分：8、评定方法：1）不能跑动。-不及格2） 能跑动，但不能保持平衡。 -及格3）能跑动和保持平衡，但动作不协调。-中等4）能很好地跑动。-良好5）在能很好跑动的基础上，对之进行适当装饰，使它更有趣。-优秀题目8：臭虫1、任务：搭建一个臭虫状机器人，它有六条腿，在两侧各放置三条腿，因此有较好的稳定性，但保持稳定的条件是这六条腿必须要有合理的动作次序。想一想，应采用什么机构来实现。2、主要部件：3、特殊部件：4、编程语言：5、详细资料：1） 功用：2） 工作原理：3） 搭建说明：4） 程序：6、存在问题：1） 硬件部分：2） 软件部分：7、未来改进：1） 硬件部分：2） 软件部分：8、评定方法：1）不能跑动。-不及格2）能跑动，但不能保持平衡-及格3）能跑动和保持平衡，但动作不协调-中等4）能很好地跑动-良好3） 在能很好跑动的基础上，对之进行适当装饰，使它更有趣。-优秀专心-专注-专业