Настоящее учебное пособие ставит целью ознакомить студентов с двумя наиболее популярными в образовательной среде робототехническими наборами (Lego Mindstorms 2.0 и Bioloid Premium Kit), их ПО и способами программирования. Помимо этого, пособие содержит ряд примеров программирования моделей роботов и их законов управления с применением методов современной теории управления.
Пособие ориентировано на студентов старших курсов, обучающихся по программе бакалаврской подготовки по направлению 221000.62 «Мехатроника и робототехника». При изложении материала авторы исходили из того, что читатель знаком с основами программирования на языке С, электроники, цифровой техники и теории автоматического управления в рамках дисциплин «Информатика», «Общая электротехника и электроника», «Микропроцессорные устройства систем управления» и «Теория автоматического управления», изучаемые при подготовке бакалавров на более ранних курсах.
Author(s): Кремлев А.С., Зименко К.А., Боргуль А.С.
Publisher: НИУ ИТМО
Year: 2013
Language: Russian
Tags: Автоматизация;Робототехнические системы (РТС);
Введение…………………………………………………………………… . 5
1. Робототехнический комлекс LEGO MINDSTORMS ………………. . 7
1.1 Обзор сред программирования для LEGO MINDSTORMS NXT...... . 9
1.2 Использование пакета EMBEDDED CODER ROBOT NXT для
графического моделирования и генерации кода на платформе
nxtOSEK…………………………………………………………………………. 11
1.2.1 Установка и основы работы с пакетом ECRobot…………………. 12
1.2.2 Функционирование пакета ECRobot……………………………….. 15
1.2.3 Основные блоки ECRobot NXT……………………………………. 17
1.3 Моделирование и программирование робототехнических комплексов
на основе набора LEGO MINDSTORMS……………………………………. 26
1.3.1 Модель одноколейного двухколесного робота «Мотобот»……. 30
1.3.1.1 Математическая модель робота «Мотобот»…………………… 30
1.3.1.2 Нахождение параметров линеаризованной модели движения
робота…………………………………………………………………………… 32
1.3.1.3 Расчет параметров регулятора…………………………………. 33
1.3.1.4 Физические параметры модели…………………………………. 34
1.3.1.5 Описание программы Motobot’а……………………………….. 35
1.3.1.6 Результаты эксперимента………………………………………… 39
1.3.2 Модель робота «Segway»………………………………………….. 40
1.3.2.1Расчет математической модели………………………………….. 40
1.3.2.2 Расчет регулятора………………………………………………… 44
1.3.2.3 Управление сервоприводами……………………………………. 45
1.3.2.4 Физические параметры модели…………………………………. 46
1.3.2.5 Описание программы Segway…………………………………… 47
1.3.2.6 Результаты моделирования……………………………………… 55
1.3.3 Модель робота «Болбот»………………………………………….. 56
1.3.3.1 Расчет математической модели………………………………….. 56
1.3.3.2 Расчет регуляторов………………………………………………. 59
1.3.3.3 Физические параметры модели…………………………………. 61
1.3.3.4 Описание программы Ballbot………………………………….. 61
1.3.3.5 Результаты моделирования……………………………………… 67
2 Робототехнический комлекс BIOLOID PREMIUM KIT…………….. 69
2.1 Возможности сервоприводов Dynamixel…………………………… 71
2.1.1 Система управления сервоприводами Dynamixel……………….. 74
2.1.2 Технические характеристики серводвигателей Dynamixel………. 75
2.2 Обзор программного обеспечения………………………………….. 76
2.3 Программирование робототехнического комплекса BIOLOID на
2.3.1 Карта портов микроконтроллера CM-510……………………….. 84
2.3.2 Таблица управления сервоприводами Dynamixel………………. 85
2.3.3 Управление портами………………………………………………. 88
2.3.4 Получение входного сигнала с кнопки…………………………… 88
2.3.5 Последовательная передача данных………………………………. 89
2.3.6 Управление динамиком…………………………………………….. 91
2.3.7 Работа с микрофоном………………………………………………. 92
2.3.8 Работа с инфракрасным сенсором………………………………… 92
2.3.9 Управление сервоприводом Dynamixel…………………………… 94
2.3.10 Синхронное управление двигателями…………………………… 95
2.3.11 Удаленное управление посредством Zigbee передатчика………. 98
2.3.12 Пример организации ходьбы гуманоидного робота Bioloid по
номинальной траектории…………………………………………………….. 101
Литература….…………………………………………………………… 113
Приложение….…………………………………………………………… 115
