文档介绍：机电一体化创新综合实验报告
机械与汽车工程学院
07机电1班
目录
Lab1 光电传感器自动跟踪小车
Lab4 超声波传感器测试
Lab5 超声波传感器位移传感应用
寻线机器人
Lab1 光电传感器自动跟踪小车
实验目的:
了解光电传感器感光特性;
掌握LEGO基本模型的搭建;
基本掌握ROBOLAB软件;
实验要求:
能做搭建比较牢靠的小车模型,能够实现小车沿着黑线行走(实际上是沿着黑线走Z字形)。
软件设计:
编写程序流程图并写出程序。程序如下图:
测试环境:
如图所示:
实验步骤:
搭建小车模型。
用ROBOLAB编写上述程序。
将小车与电脑用USB数据线连接,并打开NXT的电源。点击ROBOLAB的RUN按钮,传送程序。
取有黑线的白板,运行程序,观察小车的运动情况,不断的调试,力求沿黑线走得越快越好。
注意事项:
光电传感器对环境光较为敏感,现采用直接采光装置,提高对环境的适应度。另外,采用光电传感器的自身光源,最大限度的减少环境光对实验的不利影响。
小车在行进之中,并不能保证轨迹完全沿着黑线行走,而是沿着黑线走Z字形。
实验总结
经过实验,自动寻线小车基本达到实验要求,但仍然不很稳定。环境光干扰仍会引起小车错误。或者由于检测不到黑线而原地打转。思考应该考虑在当前环境下,先读取白板值,再将小车放在黑线上读取黑线值,然后在求平均值作为小车是否转弯的临界值。
Lab2 光电传感器测距功能测试
实验目的:
了解光电传感器测距的特性曲线;
掌握LEGO基本模型的搭建;
熟练掌握ROBOLAB软件。
实验要求:
能够用LEGO积木搭建小车模式,并在车头安置光电传感器。能在光电传感器紧贴红板,以垂直红板的方向作匀速直线倒车运动过程中进行光强值采集,绘制出时间-光强曲线,然后推导出位移-光强曲线及方程。
软件设计:
编写程序流程图并写出程序。程序可参考下图:
4. 测试环境:
如图所示:
直尺
光电传感器
红板
注意事项:实验应尽量降低环境干扰因素,同时小车的设计宜使速度尽量低。(如何在马达的能量一定的情况下,降低小车的速度?)
可参考左图传动机构设计。
5. 实验步骤:
搭建小车模型,参考附录步骤或自行设计(创新可加分)。
用ROBOLAB编写上述程序。
将小车与电脑用USB数据线连接,并打开NXT的电源。点击ROBOLAB的RUN按钮,传送程序。
取一红颜色的纸板(或其他红板)竖直摆放,并在桌面平面与纸板垂直方向放置直尺,用于记录小车行走的位移。
将小车的光电传感器紧贴红板放置,用电脑或NXT的红色按钮启动小车,进行光强信号的采样。从直尺上读取小车的位移。
待小车发出音乐后,点击ROBOLAB的数据采集按钮,进行数据采集,将数据放入红色容器。共进行四次数据采集。如下图所示:
点击ROBOLAB的计算按钮,分别对四次采集的数据进行同时显示、平均线及拟和线处理。
数据显示
平均线
拟和线
利用数据处理结果及图表,得出时间同光强的对应关系。再利用小车位移同时间的关系(近似为匀速直线运动),推导出小车位移同光强的关系表达式(从上面的图中你能读出什么?对比拟合线和平均线你可以从中知道什么?)。
6. 注意事项:
光电传感器对环境光较为敏感,故应采用一定的遮光措施,使环境尽量的暗,增大光强变化范围,提高定位准确度。另外,采用光电传感器的自身光源,最大限度的减少环境光对实验的不利影响。
小车在行进之中,并不能保证轨迹完全与红板垂直,可以采取固定后轮的方式,强制小车直线运动。
由于光电传感器的自身光源为红色光,故采用红板反射效果最好。在同等条件下,白板的反射光强曲线较陡。
由于线性区域很窄,故只用低速档并可以考虑采用齿轮减速机构,使速度尽量的慢,得到较为理想的曲线
Lab3 光电传感器位移传感应用
实验目的:
掌握利用光感的局部线性特征进行测距的方法。
实验要求:
小车由出发点向障碍物方向匀速行进,距离3CM、2CM、1CM时各停止5秒钟并以不同音调提示到达指定位置。回程亦然并停止在3CM位置。测量小车到达各目标位置的实际位置。重复实验三次并记录相关数据。
软件设计:
自行设计软件流程图及程序。
测试环境: 如图所示:
红板
光电传感器
直尺
实验步骤:
搭建小车模型,参考附录步骤或自行设计(创新可加分)。
用ROBOLAB编写程序(控制阈值需要修改)。
将小车与电脑用USB数据线连接,并打开NXT的电源。点击ROBOLAB的RUN按钮,下载程序。
取一红颜色的纸板(或其他红板)竖直摆放,并在桌面平面与纸板垂直方向放置直尺,用于记录小车与红板之间的距离。
将小车的正对红