慧魚避障機(jī)器人模型控制系統(tǒng)

提要：本文以慧魚避障機(jī)器人模型為對象，研究通過LLWin軟件與VB編程實(shí)現(xiàn)對其避障動(dòng)作的控制。

關(guān)鍵詞：慧魚模型 避障機(jī)器人 串行通信 LLWin

1、慧魚機(jī)器人模型簡介

慧魚創(chuàng)新組合模型（fischertechnik），又稱為“工程積木”，是一種模塊化、可拼裝的、靈活、易擴(kuò)充的創(chuàng)新教學(xué)工具，擁有一般工程機(jī)械制造所需要的各種型號和規(guī)格的零件，慧魚創(chuàng)新組合模型是由德國慧魚公司開發(fā)，由機(jī)械構(gòu)件，微型電機(jī)，傳感器，氣動(dòng)元件，電腦接口板以及控制軟件組成，它以機(jī)械傳動(dòng)為核心，融傳感器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)為一體的教學(xué)及仿真模型。避障機(jī)器人模型控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)小型的微型機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)。

微型機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)和對象兩大部分組成。系統(tǒng)基本框圖如圖1-1所示。

圖1-1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖

圖1-2避障機(jī)器人模型控制系統(tǒng)框圖

在微型機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)中，只要運(yùn)用各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行這樣的程序，就能實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。

避障機(jī)器人模型控制系統(tǒng)框圖如圖1-2所示。微處理器中存有電腦程序，可根據(jù)不同的DI量發(fā)出相應(yīng)的指令。系統(tǒng)中的I/O量都是數(shù)字量，所以只需要使用智能接口板中的DI/O功能。根據(jù)DO量，馬達(dá)可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止，使避障機(jī)器人模型向不同的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)模型遭遇障礙時(shí)，觸敏傳感器——開關(guān)被按下，反饋DI量到微處理器。

2、慧魚避障機(jī)器人模型結(jié)構(gòu)及功能

慧魚機(jī)器人模型的所有構(gòu)件主料均采用優(yōu)質(zhì)的尼龍塑料，輔料采用不銹鋼芯、鋁合金架等。

在避障機(jī)器人模型中采用了機(jī)械構(gòu)件、電器構(gòu)件。

機(jī)械構(gòu)件主要包括：齒輪、聯(lián)桿、齒軸、凸輪、曲軸、萬向節(jié)、渦輪、渦桿、差速器、齒輪箱等。

電器構(gòu)件主要包括：直流電機(jī)、傳感器（觸敏）、電腦接口電路板、可調(diào)直流變壓器。

模型實(shí)現(xiàn)的功能：

（1）開始運(yùn)行程序，機(jī)器人前進(jìn)或后退；

（2）左、右前方出現(xiàn)障礙時(shí)，機(jī)器人停止——倒退——左轉(zhuǎn)——前進(jìn)；

（3）正前方出現(xiàn)障礙時(shí)，機(jī)器人后退——左轉(zhuǎn)——前進(jìn)；

（4）后放出現(xiàn)障礙時(shí)，機(jī)器人前進(jìn)。

3、基于VB的避障機(jī)器人模型控制系統(tǒng)

3.1VB簡介

VB是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計(jì)語言，可用于開發(fā)Windows環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。在VB環(huán)境下，利用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具，使用Windows內(nèi)部的應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，以及動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）等技術(shù)，可以高效、快速地開發(fā)出Windows環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

3.2VB串行通信控件MSComm

4、屬性說明

（1）CommPort屬性：用于設(shè)置或返回通信連接端口號碼。

（2）Setting屬性：用于設(shè)置初始化參數(shù)。以字符串的形式設(shè)置或返回聯(lián)機(jī)速率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止為４個(gè)參數(shù)。默認(rèn)值是“9600，N，8，1”；

（3）PortOpen屬性：用于設(shè)置或返回通信連接端口的狀態(tài)。串行通信端口各項(xiàng)功能都是在PortOpen的True與False之間完成的；

（4）Input屬性：用于從輸入緩沖區(qū)返回并刪除字符；

（5）Output屬性：用于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入傳輸緩沖區(qū)；

（6）InputLen屬性：用于指定由串行端口讀入的字符串長度或字節(jié)數(shù)；

5、程序開發(fā)

模塊(module)是相對獨(dú)立的程序單元。在VB中主要有兩種模塊，即窗體模塊、標(biāo)準(zhǔn)模塊。

6、標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)

本程序中的標(biāo)準(zhǔn)模塊Main.bas只含有全局變量聲明而不含任何過程，VB解釋程序不對它進(jìn)行任何指令解釋。這樣的標(biāo)準(zhǔn)模塊在所有基本指令開始之前進(jìn)行處理。全局變量用Public說明。

7窗體模塊設(shè)計(jì)

本程序的窗體模塊命名為FischerMain.frm。

程序中的strHexToByteArray過程用于將字符串表示的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的字節(jié)串并返回轉(zhuǎn)化后的字節(jié)數(shù)，該過程中還將調(diào)用另一個(gè)過程ConvertHexChr將字符表示的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整數(shù)，如果錯(cuò)誤則返回-1。

8、小結(jié)

通過LLWin軟件與VB編程實(shí)現(xiàn)慧魚避障機(jī)器人避障動(dòng)作的控制，實(shí)驗(yàn)證明：基于圖形化程序設(shè)計(jì)軟件LLWin實(shí)現(xiàn)模型的避障功能，用VB開發(fā)控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的相關(guān)程序塊，并用MSComm控件實(shí)現(xiàn)RS-232串行通信控制，可以完美地實(shí)現(xiàn)慧魚機(jī)器人模型的避障功能。

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