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基于myRIO的移动机器人开发平台
本平台主要针对学生的机器人教学,覆盖包含机械设计,虚拟仪器编程,控制理论等学科创新,学生可以设计搭建不同用途的机器人,实现高度自定义的项目开发。NI myRIO作为针对教学和学生创新应用而推出的开发平台,特别适合用于控制、机器人、机电一体化、测控及物联网等应用领域的课程设计或学生创新项目。
本平台采用模块化设计,具备通用型接口,主要包括三种移动平台、多功能机械手、NI myRIO控制器、视觉传感器、伺服电机等,功能涉及编程与控制逻辑、机器人定位控制、传感器应用、SLAM构建、机器人视觉等方面,引领移动机器人发展方向。可根据需求组成不同结构形式,激发学生创新思维,编程采用LabVIEW图形化编程方式。该设备技术涵盖全面,设计合理可靠,配套资源丰富,适合实训教学、竞赛训练和能力评价等。
一、实现功能
1、移动机器人平台
学生可以搭建一个移动机器人平台,平台使用两个齿轮传动的直流电机执行行走动作,一个伺服电机执行转向动作。集成红外测距传感器,伺服控制爪等进行拓展功能设计。平台采用labview编程代码进行前进,后退,转向,停止等操作,支持计算机通过有线和无线的方法完成移动机器人控制。基于现有平台,学生可以自行修改代码完成询及跟踪,无人驾驶等拓展功能。
2、平衡臂机器人
提供了平衡臂机器人的搭建方法。平台使用红外测距传感器和伺服电机进行平衡臂的球体位置控制,同时基于现成的LabVIEW编程代码实现比例、积分和微分(PID)算法控制球体位置,学生可以结合平衡臂机器人学习相关控制参数的调整和设定,并且通过修改代码实现平衡臂的自主运动和球体位置自适应功能。
3、自平衡机器人
可以实现自主平衡小车的平台开发,其中使用编程的LabVIEW代码可以实现闭
二、技术参数
1、支持三种不同机器人模型所需要的所有机械铝合金结构组件。包括增强型齿条齿轮式线性滑轨、铝垫片、直线运动轴和滑动单元、枢轴臂、小梁和连杆、角撑板和平板等。
2、配置NI LabVIEW学生版软件:
支持用LabVIEW或 C/C++对ARM进行编程,LabVIEW中包含大量现成算法函数,同时针对NI myRIO上的各种I/O接口提供经过优化设计的现成驱动函数,方便快速调用,甚至比使用数据采集(DAQ)设备还要方便;如果对FPGA进行自定义编程,可采用LabVIEW图形化编程方式进行开发。
3、工具包1套;
4、配置传感器套件:智能相机1套、无线遥控手柄1套、USB扩展模块1套、超声波测距传感器7套、陀螺仪1套、IR红外传感器2套、光电传感器2套、急停开关1套、电压显示模块1套、导线若干。配置带编码器的12V直流减速电机4套,带编码器的12V直流大减速比电机1套。配置5V全金属数字舵机3套。
5、配置麦克纳姆轮胎组件4套;
6、配置直线导轨和滑块2套;
7、主控制器:NI myRIO内嵌Xilinx Zynq芯片,使学生可以利用双核ARM Cortex-A9的实时性能以及Xilinx FPGA定制化I/O,学习从简单嵌入式系统开发到具有一定复杂度的系统设计,并可进行云端控制。直流供电范围为6V-16V,易于上手使用、编程开发简单,板载资源丰富:共40条数字I/O线,支持SPI、PWM 输出、正交编码器输入、UART和I2C,以及8个单端模拟输入,2个差分模拟输入,4个单端模拟输出和2个对地参考模拟输出,方便通过编程控制连接各种传感器及外围设备。
8、电机和传感器控制板1套,包含直流减速电机控制模块、电源模块、光耦隔离模块、舵机模块、传感器模块等;6路电机驱动输出;4路舵机驱动输出;6路数字量传感器输入;3路模拟量传感器输入;5路超声波测距输入;1路陀螺仪传感器输入;单、双电源选择供电;A、B、C口全部引出方便扩展使用;双P34插针接口等方便控制和连接主控制器。
9、金属和塑料配件及紧固件1套
10、配套移动机器人专用工具:高精度数字万用表、3mm内六角扳手、2.5mm内六角扳手、2mm内六角扳手、5.5mm开口扳手、一字螺丝刀、十字螺丝刀、偏口钳、尖嘴钳、卡簧钳、套筒螺丝刀、卷尺各1个。12V,6800mAh的锂电池和充电器2个、电源一分二转接线2个、电池固定绑带4个。
11、教学配套:永磁交流电机实训系统
详细功能要求:
技术要求:采用5V三相交流发电机,输入电源采用+12V,铝合金固定件固定5V三相发电机电,源输入采用12V锂电池,电位计调节占空比控制电动机转速变化,电动机驱动发电机发电,面板上安装内径为2mm铜质端子用于连接电源端子和示波器检测端子,电源输入≤2mm铜制端子。
安全保护:带盖箱体保护实训系统,底盒保护防止控制电路短路,并安装有6个强磁铁。
工艺质量:面板采用≤2mm厚玻纤板面板及覆铜板腐蚀电路、贴片元件,配备内径为≤2mm的镀镍铜质端子,固定零部件采用激光数控加工成型,金属件电镀金黄色。
12、配套专用工具及安全保护装备各一套。