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中国教育机器人大赛智能搬运竞赛演示程序说明深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司 2014 年 8 月

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司目录第一章教育机器人智能搬运比赛简介......................................................................1 1.1 学习背景........................................................................................................1 1.2 竞赛任务介绍................................................................................................1 第二章智能搬运机器人的组装..................................................................................3 2.1 智能搬运机器人零件及组成........................................................................3 2.2 智能搬运机器人安装及接线说明................................................................4 第三章智能搬运机器人的传感器说明......................................................................8 3.1 超声波传感器................................................................................................8 3.2 QTI 线跟踪传感器......................................................................................10 3.3 颜色传感器.................................................................................................. 11 第四章根据比赛任务设计算法................................................................................13 第五章各功能模块及算法整合程序........................................................................15 5.1 超声波传感器测试程序及说明..................................................................15 5.2 颜色传感器测试程序及说明......................................................................16 5.3 运动控制函数..............................................................................................19 5.4 利用 QTI 线跟踪传感器循线行走测试程序及说明.................................21 5.5 算法整合程序及说明..................................................................................22

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司第一章教育机器人智能搬运比赛简介 1.1 学习背景中国教育机器人大赛的智能搬运竞赛是模仿无人搬运车（AGV）的工作过程，要求它们在规定的时间内将指定的物料精确搬运到特定的位置，整个搬运过程不需要驾驶员的操作，而且当物料块的位置改变时，机器人能重新规划路径完成搬运任务。通过机器人智能搬运竞赛，将综合应用本书学到的各种 C 语言知识，并进一步体会算法作为程序灵魂、数据作为程序处理对象的重要性。 1.2 竞赛任务介绍机器人智能搬运是中国教育机器人大赛设立的趣味比赛项目，基本任务是设计一个基于 8 位单片机的小型轮式移动机器人，从比赛场地的起始点出发，在比赛场地中移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置位置的精度和完成时间来决定成绩的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。机器人智能搬运比赛场地如图 1-1 所示。这是一个 1.5m×1.6m 的长方形场地，场地材质为灯布，场地上的图案采用彩色喷绘一次成形。场地内圆为原料物料存放区，内圆上有 A、B、C、D、E、F、G、H、I 九个特定的物料存放区。物料使用 5 个直径和高度均为 40mm 的圆柱，颜色分别为黄色、白色、红色、黑色、蓝色。外侧的多边形上有 5 个颜色的圆环点，每个点都有固定的颜色，只能堆放对应颜色的物料。每个物料存放点周围都有均匀分布的同心圆，用来确定物料堆放位置的准确度，从里到外分值依次降低。比赛任务由裁判组织抽签决定：首先从 9 个摆放色块的位置按照顺序抽取 5 个摆放色块的位置；随后从 5 个色块中按顺序抽取色块，并依次放到 5 个位置上。比如：如果确定了 C\D\I\A\E 5 个位置，则抽到的第一个色块放到 C 位置，依次类推。正式比赛前，由参赛队员将所有参赛机器人面包板上的接线拆除后统一收 - 1 -

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司回，并摆放在指定位置。抽签确定比赛任务后，裁判宣布比赛开始，各参赛队领回各自的机器人，各个参赛队员开始接线、修改和调试程序，控制机器人运动，以便将 5 个颜色色块准确地搬运到对应的 5 个颜色中心区域内，最后回到出发区停止。一个小时后收回参赛机器人并放回指定位置开始正式比赛。图 1.1 机器人智能搬运竞赛场地图 - 2 -

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司第二章智能搬运机器人的组装 2.1 智能搬运机器人零件及组成 (1)智能搬运机器人零件及组成如表 2-1 所示：表2-1 机器人零件及组成零件名称宝贝车车体超声波传感器 QTI 线跟踪套件 STM32 机器人控制器 5-8V 电源螺钉、螺母、铜柱和固定架导线和连接线数量一套一个四个一个一个若干若干 (2)智能搬运机器人零件的部分实物图如下：图 2.1 颜色传感器图 2.2 超声波传感器 - 3 -

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司图 2.3 QTI 传感器图 2.4 车轮套件 2.2 智能搬运机器人安装及接线说明 (1)机器人安装过程及说明 1．首先在宝贝车体上安装好舵机，并把连接线穿过安装孔，安装效果图如图 2.5 所示： 2．安装电池盒，效果图如图 2.6 所示：图2.5 舵机安装效果图 3．先安装铜螺柱，再安装万向轮，效果图如图 2.7 所示：图2.6 电池盒安装效果图 - 4 -

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司图2.7 万向轮安装效果图 4．传感器支架连接好之后，安装在车体前方，并安装好车轮，安装效果图如图 2.8 所示： 5．把 4 个 QTI 线跟踪传感器安装在车体底部的支架上，安装效果如图 2.9 图2.8 传感器支架安装效果图所示：图2.9 QTI 线跟踪传感器安装效果图 - 5 -

www.openirobot.com 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司 6．把超声波传感器用扎带固定在正前方支架上，安装效果如图 2.10 所示：图2.10 超声波传感器安装效果图 7．把颜色传感器安装在车体前方上面的铜螺柱上，安装效果如图 2.11 所示：图2.11颜色传感器安装效果图 8．最后在宝贝车体中间上方安装铜螺柱，安装 STM32 机器人控制器，安装效果如图 2.12 所示： - 6 -

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