萝卜圈三维机器人教程 日期：2012/4/28 版本：1.3 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 目录目录目录目录 第一章 开始机器人的探索之旅初步的构建及编程知识介绍. 1 1.1 让我们飞.1 1.2基本训练任务6 1.3体验跑道竞速16 1.4金字塔之旅18 第二章 迷宫灭火程序设计的提高 19 2.1 迷宫灭火.19 2.2迷宫灭火回家23 2.3 迷宫灭火搜救回家.30 第三章 跑道竞速机器人结构的合理性的提高 31 3.1 汽车悬挂系统模拟及前轮转弯.31 3.2 体验极速快感.40 3.3 两轮摩托车的跑法.42 第四章 3D 图书馆请开动你的头脑 . 43 4.1 路线选择和基本跑法.43 4.2 90度直角转弯变形金刚？50 4.3 手臂的模拟.56 第五章 野外生存更快更高更强 58 5.1三种基本跑法58 5.2爬绳索与过吊桥的结合跑法61 5.3石板桥与过吊桥的结合跑法62 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 1 第一章开始机器人的探索之旅第一章开始机器人的探索之旅第一章开始机器人的探索之旅第一章开始机器人的探索之旅 初步的构建及编程知识介绍初步的构建及编程知识介绍初步的构建及编程知识介绍初步的构建及编程知识介绍 同学们，你能想象出吗？在几千米深的大洋底部，机器人在连接或修复海底的电缆； 在餐厅里，机器人侍者在为顾客提供优质服务；在医院的手术台前，机器人在为病人做开颅 手术这些并非科学幻想，它们正在或将要成为现实。那么，目前世界上机器人技术发展 到了什么样的水平，又在哪些领域得到了应用？现在，让我们萝卜圈的仿真机器人系统，了 解机器人吧。 1.11.11.11.1 让我们飞让我们飞让我们飞让我们飞 很多同学都有自己的飞行梦，现实我们很难自由的构建自己的飞行器，现在我们通过 萝卜圈的仿真系统来构建属于自己的飞行器吧！ 通过本节课的学习，你将能够： 初步掌握机器人构建的基本技巧初步掌握机器人构建的基本技巧初步掌握机器人构建的基本技巧初步掌握机器人构建的基本技巧。 初步掌握编程的基本方法以及通过任务场景欣赏自己的作品初步掌握编程的基本方法以及通过任务场景欣赏自己的作品初步掌握编程的基本方法以及通过任务场景欣赏自己的作品初步掌握编程的基本方法以及通过任务场景欣赏自己的作品。 一一一一、机器人构建机器人构建机器人构建机器人构建 构建好之后，保存退出。文件名：飞。 思考：1、为什么风扇叶左右不会碰撞的话，前后一定也不会碰撞？ 2、飞行器的构建首先要注意什么问题？ 3、为什么要反转电机？ 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 2 二二二二、程序编写程序编写程序编写程序编写 写好之后，保存退出。文件名：飞。 三三三三、选择选择选择选择“训练训练训练训练- - - -前进前进前进前进”场景场景场景场景，查看效果查看效果查看效果查看效果。 四四四四：如何才能安全降落如何才能安全降落如何才能安全降落如何才能安全降落？ 1、结构的改进：添加一个距离传感器，注意设置端口号。 2、程序的改进：添加一个条件循环让飞行器飞行3秒后开始下降 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 3 当满足条件时，以28的电机速度下降 电机速度设置为28 思考：飞行器下降时的电机设置应注意什么问题？ 注意注意注意注意：1.3版在电机开始飞行之前设置版在电机开始飞行之前设置版在电机开始飞行之前设置版在电机开始飞行之前设置3秒延时秒延时秒延时秒延时 巩固与提高巩固与提高巩固与提高巩固与提高：利用直升机控制器构建飞行器利用直升机控制器构建飞行器利用直升机控制器构建飞行器利用直升机控制器构建飞行器 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 4 小节：通过本节的学习我们学到了什么？ 1、_ 2、_ 拓展：直流电机驱动说明 直流电机（如图 1）是一种驱动轴可连续旋转的驱 动模块，其旋转速度可调，转向可正转或反转。 直流电机通常用于机器人运动。4个直流电机配合 轮子，可实现机器人的前进、后退、左转、右转和停止 等动作， 几乎所有采用轮式运动的机器人都要使用直流 电机。 在驱动直流电机时，可设置其速度和转向，或使其 停止。萝卜圈仿真中的直流电机的速度通常在0-20之 间，一般应用可使用10的速度。 直流电机有2种安装点，方形安装点用于安装，圆 形安装点为驱动轴。驱动直流电机时，其圆形安装点上安装的部件可以转动。正转正转正转正转/反转反转反转反转：默默默默 认的旋转方向定义为认的旋转方向定义为认的旋转方向定义为认的旋转方向定义为：从直流电机内部向驱动轴方向看从直流电机内部向驱动轴方向看从直流电机内部向驱动轴方向看从直流电机内部向驱动轴方向看，逆时针方向转动是正转逆时针方向转动是正转逆时针方向转动是正转逆时针方向转动是正转，顺时针方向是反转顺时针方向是反转顺时针方向是反转顺时针方向是反转。设设设设 置为置为置为置为“反转电机反转电机反转电机反转电机”旋转方向相反旋转方向相反旋转方向相反旋转方向相反。 直流电机属性设置直流电机属性设置直流电机属性设置直流电机属性设置 直流电机可设置名称、端口、反转电机等属性（图 2） 。 名称名称名称名称：直流电机在添加到编辑区时会自动按序号命名（第1个除外） ，修改成有意义的 名称有助于在编程时识别具体的直流电机。 端口端口端口端口：所有要驱动的直流电机都需要为其分配一个端口，可用范围为130。在编写控 制程序时，没有分配端口的直流电机不会出现在直流电机列表中，无法使用。 反转电机反转电机反转电机反转电机：选中“反转电机”属性时，控制程序在驱动其正转时，直流电机反转，反之 驱动轴 图 1 直流电机 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 5 正转。 通常情况下，4轮结构的机 器人将左侧2个直流电机设为反 转，右侧2个不设置反转。在编 程时驱动机器人时，可按照一般 思维设置左、右两侧的转向，如 直行都正转，左转左侧 反转、右侧正转等。 相关编程模块相关编程模块相关编程模块相关编程模块 图形化编程中与直流电机相 关的编程模块有 “驱动” 类的 “直 流电机驱动” 、 “多直流电机驱 动” 、 “停止直流电机” 、 “停止所有直流电机”4个模块，如图 3所示。 “直流电机驱动直流电机驱动直流电机驱动直流电机驱动”用于驱动单个直流电机。此模块有2个容器，左容器放置表示直流 电机端口号的整型类模块，可放置“机器人端口” 、 “常量int” 、 “变量int”等模块。右容器 放置设置直流电机的速度和转向的整型类模块，可放置“常量int” ， “变量int”等，数值为 正时直流电机正转，为负时反转。 “多直流电机驱动多直流电机驱动多直流电机驱动多直流电机驱动” 用于驱动一个或多个直流电机。 此模块没有容器， 在其属性面板 （如 直流电机名称 在编程时便于识别 选择直流电机端口 用于程序驱动 选择“反转电机”时 实际转向与程序设 置相反 图 2 直流电机属性 多直流电机驱动 图 3 直流电机相关编程模块 直流电机驱动 停止直流电机 停止所有直流电机 图4多直流电机属性设置 选择驱动，速度8，正转 选择驱动，速度8，反转 不驱动，保持之前的状态 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 6 图 4）中列出机器人上所有的直流电机，选择需要驱动的直流电机，输入其速度和设置转 向，未选择的直流电机不会被驱动，保持之前的驱动状态。 “停止直流电机停止直流电机停止直流电机停止直流电机”用于停止一个或多个直流电机。此模块没有容器，在属性面板中选择 需要停止的直流电机，未选择的直流电机保持之前的状态。 “停止所有直流电机停止所有直流电机停止所有直流电机停止所有直流电机”用于停止机器人上所有直流电机。此模块没有容器，也无需设置 参数，使用此模块将停止机器人上所有的直流电机。 1.21.21.21.2 基本训练任务基本训练任务基本训练任务基本训练任务 本节我们以训练任务为线索，通过完成训练任务，进一步提高自己的构建机器人和程 序的设计能力。 通过本节课的学习，你将能够： 利用模板利用模板利用模板利用模板构建构建构建构建机器人机器人机器人机器人的基本技巧的基本技巧的基本技巧的基本技巧。 区分飞行与车行结构上不同区分飞行与车行结构上不同区分飞行与车行结构上不同区分飞行与车行结构上不同，初步了解伺服电机的使用初步了解伺服电机的使用初步了解伺服电机的使用初步了解伺服电机的使用。 1.2.1训练前进 一一一一、机器人构建机器人构建机器人构建机器人构建 这么复杂的机器人其实可以通过创建模板，就可以很简单的做出来。文件名：训练 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 7 二、程序编写 写好之后，保存退出。文件名：训练。 三三三三、选择选择选择选择“训练训练训练训练- - - -前进前进前进前进”场景场景场景场景，查看效果查看效果查看效果查看效果。 四四四四：变形变形变形变形？ 结构改进：更换较轻的轮子 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 8 程序改进： 将左右手臂旋转 90 度 延时 500 直流电机启动，开始前行，速度设置改为 7 前行 4 秒 将头部和左右手臂的电机启动，以 43 的速度 效果如何？看一下！你的机器人飞 起来了么？ 萝卜圈三维机器人在线仿真平台 9 思考：如果将伺服电机转动的角度改变一下，会怎样？ 巩固与提高巩固与提高巩固与提高巩固与提高：独立完成训练独立完成训练独立完成训练独立完成训练后退任务的程序设计后退任务的程序设计后退任务的程序设计后退任务的程序设计 小节：通过本节的学习我们学到了什么？ 1、_ 2、_ 拓展：伺服电机驱动说明 说明说明说明说明 伺服电机（图 9）是一种驱动轴可旋转到指定角 度且可保持在此角度的驱动部件，伺服电机不能像直 流电机能连续旋转，其旋转角度为-180 +179。 伺服电机可用于控制机械手臂、 仿生类机器人 （昆 虫、动物） 、类人机器人或其它完成特定动作的机械结 构，通常情况下需要多个伺服电机配合使用。 在驱动伺服电机时，可直接设置其目标角度，或 使用高级模块使其平滑转动。伺服电机在仿真开始时 总是处于0的角度。 伺服电机有2种安装点，方形安装点用于安装， 圆形安装点为驱动轴。驱动伺服电机时，其圆形安装点上安装的部件可转动。 相关编程模块相关编程模块相关编程模块相关编程模块 与伺服电机相关的编程模块有“驱动”类中的“伺服电机驱动” 、 “多伺服电机驱动” 、 “多伺服步进驱动” 、 “多伺服总时间驱动”4个模块，如图 10所示。 “伺服电机驱动伺服电机驱动伺服电机驱动伺服电机驱动”是基本驱动模块，将单个伺服电机从当前角度直接驱动到目标角度。 此模块有2个容器，左容器放置表示伺服电机端口号的模块，可放置“机器人端口” 、 “常 量int” 、 “变量int”等。右容器放置表示伺服电机角度值的模块，可放置“常量int” 、 “变量 int”等。 “多伺服电机驱动多伺服电机驱动多伺服电机驱动多伺服电机驱动” 是基本驱动模块， 将一个或多个伺服电机从当前角度直接驱动到目 标角度。此模块没有容器，在属性面板中列出了机器人所有的伺服电机，选