1、河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計慧魚創意組合模型設計報告書目錄1模型設計及簡介21.1測量機器人組合說明 21.1.1測量機器人組合簡介 21.1.2實驗步驟21.1.3實驗注意事項81.2其它組合簡介82創新設計及詳細說明 142.1創意142.2模型搭建142.3組裝142.4控制程序162.5試驗183遇到的問題194結語201 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計1模型設計及簡介卜一個示例模型有：通信號燈、洗碗機、溫度調節器、基礎標準型小車、電梯、干手機、尋蹤車、測量機器人、足球機器人、割草機和叉車。1.1測量機器人組合說明1.1.1測量機器人組合簡介在測量

2、溫度很高的物體時，由于溫度太高人無法靠近，因此需要機器人代替人類去 進行測試。測量機器人右側安裝可以伸出的手臂，手臂前方有溫度傳感器，如果溫度高 于設定值，可以通過程序設定使機器人收回手臂或者使機器人停止前進。這樣減小人員 因溫度過高受傷的事件，也提高了可測量溫度的范圍，大大方便我們測量高溫物體。機 器人下方有傳感器，可以自動尋跡行走；也可以按照設定的程序行走，非常方便。測量機器人的大概工作原理如下：測量機器人按照預定程序或尋線行走，機器人手 臂伸出以測量溫度。若溫度低于設定值則綠燈亮，機器人繼續行走；若溫度高于設定值 則紅燈亮，且機器人手臂退回，機器人停止運動。1.1.2實驗步驟（1）準備工

3、作按照所給測量機器人的視圖，了解并熟悉組裝模型所要實現的功能和其用途，觀察分 析所給樣圖，從慧魚提供的所有部件中找出該模型需要的機械構件和電氣元件。然后將 所找的零件分類。具體準備工作如下：電機兩個，慧魚智能接口板一個，電源，以及下 圖中的零件。2 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計 13x8x4X2k2x2x19x1045 2k2x9x2x3x1xlx1k1x斗 jc2x5x4k4x2k1x2x(2)組裝a組裝第一個零件，即車軸支架b安裝車輪4 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計 C進一步安裝小車底座d加固小車底架e安裝電動機f安裝另一個車輪6 / 20河

4、北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計 g將兩個車輪和電動機組合在一起，并且加固底架。h安裝輔助小車輪i安裝小車尾座底架j安裝小車手臂8 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計 k將手臂安裝到小車上。l安裝尾座m加固小車前部n安裝小車前部，并且連接電路10 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計o測量機器人安裝完成(3)連接電路連接電路主要是將輸入、輸出元件與慧魚智能接口板連接起來。首先，根據參考手冊確定導線的長度和數量，將各元件連接到控制板相應的接口端，其中紅燈所需導線長度為15cm，連接到主控制器上的M4 口，綠燈所需導線長度為25cm，與紅燈一起連接 到主

5、控制器上的M4 口；控制測量機器人運動的兩個電動機分別用 15cm和25cm的導 線連接到M1 口和M2 口；控制機器人手臂運動的電動機用 25cm的導線連接到M3 口, 手臂上的溫度傳感器和兩個微動開關用 25cm的導線連接到13、I4和I5 口；機器人下方 的尋線傳感器用15cm的導線連接到11 口。然后，將慧魚控制面板通過 USB接口與電 腦連接在一起，給慧魚控制面板接通電源，打開開關。電路就完成了連接。(4) 寫入程序連接電源，打開主控制器開關，利用慧魚自帶的編程軟件，通過USB把計算機和主控制器連接起來，將其現有的洗碗機的程序下載到主控制器中。控制機器人尋跡運動的程序如下圖所示：通過

6、機器人手臂前方溫度傳感器來控制機器人運動的程序如下圖所示:（5）調試運行模型和程序無誤后，打開電源，按下模型中的開關，按照程序運行即可實現設定的 功能。如果程序運行有誤，可以在聯機狀態下運行，以觀察程序的執行情況，方便定位 問題節點。（6）實現功能將各個部件連接好后，再次檢查，確保連接沒有問題便可打開電源，下載設定程序, 按下模型中的開關，按照程序進行調試運行，便可實現設定的功能。1.1.3實驗注意事項 （1）在搭建過程中相似的連接件不能混淆，要注意仔細區分。裝配時各個機械構件連接時要確保到位，不滑動。電子構件裝配時要注意電子元件的正負極性，接線要穩定可靠，確保沒有松動（4）在連接電子元件時，

7、要確保電子元件連線的方式應該和編程時的語言對應12其它組合簡介（1）干手機組合簡介隨著人們對于衛生要求的不斷提高，現在對于干手機已經有了一定的要求。現在很多公共場所都有了使用干手機的需求。干手機是一種衛浴間感應烘手潔具電器，在現代是先進和理想的衛生清潔器具和 設備。干手器廣泛應用于賓館、餐飲、娛樂、醫院、單位、學校等公共場所的洗手間， 能夠帶來清潔、衛生、安全、無污染的效果，尤其是能防治疾病、細菌的交叉感染。新 型的干手干發器能改變這種情況，它既能吹（烘）干濕手，還能像電風吹一樣吹發。干手機的工作原理是：當洗手后，將雙手伸在自動干手機的出風口下，自動干手器 會自動送出舒適的暖風，迅速使您的雙手

8、去濕變干，而當您把手一離開自動干手機出風 口時它又自動停風關機。可達到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病的交叉感染的要求。（2）交通信號燈組合簡介交通信號燈是交通信號中的重要組成部分，是道路交通的基本語言。交通信號燈由 紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。道路交通信號 燈是交通安全產品中的一個類別，是為了加強道路交通管理，減少交通事故的發生，提 高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道 路交通信號控制機控制，指導車輛和行人安全有序地通行。交通信號燈的工作原理是：綠燈亮時，準許車輛、行人通行，但轉彎的車輛不準妨 礙被放行的直行車輛和行

9、人通行。紅燈信號是絕對禁止通行信號。紅燈亮時，禁止車輛 通行。右轉彎車輛在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下，可以通行。交通信號燈 黃燈亮時，已越過停止線的車輛，可以繼續通行。已在人行橫道內的行人要視來車情況, 或盡快通過，或原地不動，或退回原處。（3）電梯組合說明電梯在我們日常生活中十分常見，從我們圖書館到學院樓，到處可見電梯。電梯為 我們生活帶來很大變化，不用我們在費力去爬高層。電梯的基本工作原理簡介：通過電機的旋轉來驅動齒輪箱和齒條，以帶動電梯箱上 下升降。控制器通過讀取兩個移動開關的狀態來決定電梯是否動作，通過讀取光電傳感 器的狀態來決定電梯是否停止。（4）洗碗機組合簡介洗碗機在我們

10、的日常生活中運用越來越普遍， 特別是一些大型的餐飲企業中的運用 更是普遍，給人們生活帶來了很大的方便，提高了人們的工作效率，節省了大量的時間 和體力。洗碗機的工作原理是：將碗放入洗碗機內，關上柜門，啟動程序，設置一定的時間, 讓電機驅動葉片旋轉，攪拌水旋轉，以沖洗碗具，此時工作機右上方的綠燈亮起來表示 機器正常工作。工作一段時間后電機自動停止旋轉，清洗結束，紅燈會一直亮起來。當 出現異常情況時，表示工作出現故障，需要檢查。（5）溫度調節器組合簡介溫度調節器在人們的日常生活中得到越來越多的使用，首先是空調的使用，例如在 炎熱的夏天當時內的溫度上升時，由于溫度調節器作用，室內的溫度保持恒定；再者在

11、15 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計 精密儀器的鑄造的過程中對溫度有過高的要求，這是溫度調節器將起到至關重要的作 用。因此，溫度調節器的使用給現代人民的生活帶來了很大的方便，提高了任命的工作 效率，節省了大量的時間和體力。溫度調節器的工作原理是：首先在正常工作狀態下，燈正常發光，散發出熱量，到 一定程度時，溫度傳感器受到影響，此時，風扇開始轉動，燈滅，風扇使熱量散失，溫 度降低到一定程度時，風扇停止轉動，燈亮開始正常工作，如此循環，這就是溫度散熱 器的工作原理。(6) 基礎標準型組合結構簡介基礎標準型是制作其他功能車類機器人的基礎，如尋蹤車等都是在基礎車的基礎上 加以改進

12、而現實的，熟悉基礎車的組裝和運行原理，有助于提高同學們組裝及運行其它 類型機器人的效率。基礎標準型的工作原理如下：基礎車擁有兩個獨立的電機，支持單獨運行，通過軟 件編程，可讓程序對電機進行單獨控制，使其擁有不同的轉速和轉向，從而實現基礎標 準型機器人的前進、后退、轉彎或沿著程序設定的軌道前進等動作。(7) 尋蹤車組合簡介隨著科學技術的發展機器人傳感器的種類越來越多， 其中視覺傳感器成為自動行走16 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計和駕駛的重要部件，尋軌跡機器人就是灰度傳感器根據鋪在地上的黑線和白色紙背景之 間的顏色產別來控制方向的，現在無人工廠，倉庫，服務機器人領域等都有應

13、用這一技 術，在自動化的未來，尋軌跡機器人會得到越來越廣的應用。尋軌跡機器人工作原理如下：就是灰度傳感器根據鋪在地上的黑線和白色紙背景之 間的顏色產別來控制方向的，通過灰度來控制導線中的電流的有無，控制電機的旋轉, 控制尋蹤車的前進和后退。（8）足球機器人組合簡介足球機器人是在基礎標準型小車的基礎上就行改裝的，能夠通過簡單的程序完成行 進與彈球的功能。足球機器人的基本工作原理簡介：通過電機的旋轉來帶動齒輪，從而使輪胎轉動使 機器人向前行進。控制面板通過讀取光電感應器的狀態來控制另一個電機使搖桿，擋板 做搖擺運動，并決定小車是否運動。（9）割草機的組合結構簡介隨著城市綠化越來越普遍，越來越重要，

14、割草機的應用越來越廣泛，給園藝工人帶 來了極大的方便。割草機工作原理如下：割草機前面擋板當遇到草阻礙時，擋板翻轉，碰到開關，使 割草機開始工作，當草割完后，擋板翻轉回來，松開開關，割草機停止工作。(10)叉車組合結構簡介叉車是工業搬運車輛，是指對成件托盤貨物進行裝卸、堆垛和短距離運輸作業的各 種輪式搬運車輛。在慧魚模型中，通過一個個模型零件的組裝拼出叉車的模型，并實現 叉車的功能。叉車由小車和上下移動的導軌兩部分組成，小車部分來模擬現實中叉車的行進機構 并可以檢測到黑線的位置，上下移動的導軌可以用來叉取物體， 并吊起來。叉車行進中, 當檢測到黑線的時候，前方就有需要叉取的物體，導軌會放下，并把

15、物體抬起，完成叉 取的動作。19 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計2創新設計及詳細說明2.1創意家庭中在櫥柜里拿取東西時需要打開門才可拿取，我想設計一個可以自動開門的櫥柜，當人走過來做出某個動作，傳感器自動檢測到，控制電機帶動門打開，并把里面的 物品通過導軌導出，等人拿取完畢后，傳感器檢測不到人在這，停留10秒，把架子收回，關門。2.2模型搭建用慧魚自帶的模型軟件搭建模型。2.3組裝（1）在控制板上搭建框架21 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計22 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計(2)搭建支撐的四個立柱(3)安裝進出的導軌(4)搭建

16、安裝傳感器的框架(5)安裝傳感器23 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計2.4控制程序1) 主程序開始后，傳感器一直檢測，沒有被觸發就一直循環回去(2)當被觸發時，導軌的電機開動，櫥柜里的物體跟著一塊出來/m期 /10sg(5)傳感器一直循環檢測人是否離開。25 / 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計仃/ 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計(6)當檢測到人離開了，等待10秒(7)電機倒轉，把架子收回(8)當觸發導軌后邊的開關，導軌已經行進到后部，電機停轉，循環回去接著檢測是否有人/加強/仃/ 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計2.5試

17、驗人手離經過試驗完全可以實現功能，人手接近時，里面的物體通過導軌自動出來 開后停留10秒，架子收回，關門。（效果見視頻）佃/ 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計佃/ 20河北科技大學個性化培養一慧魚創意組合模型設計3遇到的問題在此次創新設計的過程中，遇到了很多問題，在我們全體小組成員的共同努力下， 這些困難和問題基本得到了解決。但也遺留了一些未能攻克的問題，現簡述如下：1）三維設計軟件ftDesigner還不成熟、方便，表現在一下三個方面：一，零件庫中的零 件并不齊全，如電動機、齒輪、智能接口板等就無法找到，導致建模并不完全；二，有 些零件的屬性定義不完全，如長連桿零件經常被彎曲

18、用作小車的護板，但軟件中該零件 是不能彎曲的；三，軟件沒有漢化版。2）在用圖形化編程軟件 RoboPro編程過程中遇到的問題主要有：一，編程軟件一旦漢 化，就不能與慧魚控制面板連接，一直提示錯誤；二，子程序一旦定義，則程序名稱無 法再修改，程序修改調整后，程序名與其實際功能便有了出入，使得整個程序的結構顯 得混亂；三，當程序比較復雜且時，有時不會按照預定程序運動，出現死機狀況。3）車輪與電動機的齒輪嚙合不完整，有時無法轉動。4）零件盒空格不多，不能有效地將零件分開放置，尋找零件比較麻煩。5）建模的軟件里缺少零件，不能把模型全部建立好6）與傳感器相對的發光的燈泡，需要與傳感器離的比較近，不然傳感器檢測不到光線。29 / 20河北科技大學