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啟智模塊機(jī)器人

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啟智模塊機(jī)器人是一款側(cè)重機(jī)器人底層硬件教學(xué)的模塊化套件，采用免螺絲的裝配方式，縮短裝配手工時(shí)間，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)集中于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)和功能實(shí)現(xiàn)上

詳細(xì)介紹

模塊.jpg

啟智模塊機(jī)器人是一款側(cè)重機(jī)器人底層硬件教學(xué)的模塊化套件，采用免螺絲的裝配方式，縮短裝配手工時(shí)間，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)集中于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)和功能實(shí)現(xiàn)上。在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)里快速體驗(yàn)和學(xué)習(xí)各種機(jī)器人構(gòu)型的優(yōu)缺點(diǎn)和控制特性，為將來(lái)深入學(xué)習(xí)機(jī)器人學(xué)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

機(jī)械結(jié)構(gòu)

啟智模塊機(jī)器人套件采用“模塊化"的設(shè)計(jì)理念，傳感器和執(zhí)行器可以通過(guò)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生多種組合。其中底盤(pán)結(jié)構(gòu)可以組建常見(jiàn)的四輪和三輪結(jié)構(gòu)，且電機(jī)末端可更換多種不同類(lèi)型的輪系結(jié)構(gòu)，極其適合進(jìn)行各種類(lèi)型的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)。

啟智模塊機(jī)器人套件的結(jié)構(gòu)件均為高強(qiáng)度鋁合金，具有結(jié)構(gòu)形變小，抗壓性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論組裝構(gòu)型的復(fù)雜度多少，都具有較好的穩(wěn)定性。傳感器和執(zhí)行器模塊也都安裝鋁合金外殼，能夠保護(hù)內(nèi)部電路免受靜電和灰塵的污染。

啟智模塊機(jī)器人套件的結(jié)構(gòu)模塊之間連接方式采用“MNT"磁力拼裝接口設(shè)計(jì)，其主要特點(diǎn)：

插接式配合，接口采用特殊引導(dǎo)工藝，靠近便可輕易滑入，手感。
強(qiáng)磁吸合，拼接后自動(dòng)鎖位，無(wú)需螺絲，瞬間固定。
拆卸時(shí)，只需定向稍加外力，即可解鎖。

這種新型的拼裝接口是專(zhuān)門(mén)為了工程實(shí)訓(xùn)課程的應(yīng)用特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的，充分考慮到課程的課時(shí)及器材的使用體驗(yàn)與維護(hù)難度，其主要意義為：

無(wú)需螺絲即可實(shí)現(xiàn)傳感器模塊、執(zhí)行器模塊與結(jié)構(gòu)件的快速拆裝，在有限課時(shí)內(nèi)可以對(duì)構(gòu)型進(jìn)行多次改裝迭代。
減少機(jī)械化的螺絲拆裝時(shí)間，使學(xué)生專(zhuān)注于技術(shù)開(kāi)發(fā)和排錯(cuò)能力的訓(xùn)練，保持思緒靈活，提高實(shí)訓(xùn)效果。
拼裝結(jié)構(gòu)件易于復(fù)原與收納，大幅降低課后規(guī)整的工作量和設(shè)備維護(hù)難度，減少器材損耗，避免頻繁的設(shè)備故障和丟件影響到實(shí)驗(yàn)課程安排。

主控制器

啟智模塊機(jī)器人套件的主控制器采用意法半導(dǎo)體的Cortex-M3處理器，主頻為72MHz，內(nèi)部自帶265K程序儲(chǔ)存器（Flashrom）和48K的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器（Ram），并通過(guò)外擴(kuò)的Flash芯片，具有高達(dá)2MB的用戶(hù)程序儲(chǔ)存空間。控制器搭載一塊1.3寸分辨率為128×64的OLED顯示屏，可以動(dòng)態(tài)顯示程序運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)變量。控制器還具備4個(gè)可編程按鍵輸入，4路IO輸入、8路IO輸出（輸入輸出配合LED指示燈狀態(tài)顯示），15路12位精度的ADC接口，4路頻率和占空比可調(diào)的PWM信號(hào)輸出接口（Out1-Out4）。內(nèi)部配置1枚BLE4.0模塊，可與智能手機(jī)等藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊。控制器側(cè)面設(shè)計(jì)了Micro USB接口，可實(shí)現(xiàn)與PC、樹(shù)莓派等上位機(jī)的串口通訊。另外控制器還配備RS485總線(xiàn)接口，用于連接套件內(nèi)的伺服電機(jī)模塊等執(zhí)行單元。

傳感器模塊

啟智模塊機(jī)器人套件包含了常用的紅外測(cè)距、灰度檢測(cè)等常用傳感器，針對(duì)每種傳感器設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中讓學(xué)生更直觀(guān)的理解這些傳感器特性及應(yīng)用場(chǎng)合。

執(zhí)行器模塊

啟智模塊機(jī)器人的執(zhí)行器使用總線(xiàn)式串聯(lián)，理論上可以?huà)燧d上百個(gè)執(zhí)行單元，擴(kuò)展性，為大型構(gòu)型的實(shí)現(xiàn)，預(yù)留了充足的空間。在標(biāo)準(zhǔn)版本中，主要執(zhí)行器為伺服電機(jī)模塊，采用進(jìn)口直流電機(jī)，光電編碼器閉環(huán)控制，在有效負(fù)載內(nèi)均能保持勻速運(yùn)動(dòng)，完善的電流保護(hù)功能，避免過(guò)流過(guò)熱造成的硬件損壞。

使用不同的輪子、執(zhí)行器、從動(dòng)輪支架，可組合成實(shí)現(xiàn)兩輪差動(dòng)、四輪差動(dòng)、三輪全向，四輪全向平臺(tái)。

借助特殊設(shè)計(jì)的“MNT"接口，使用中可隨時(shí)更換執(zhí)行器末端輪轂，快速的在多種類(lèi)型的底盤(pán)之間任意切換，避免繁瑣的螺絲拆裝打亂工作的節(jié)奏。

整機(jī)參數(shù)
名稱(chēng)	數(shù)量	參數(shù)
主控器	1	Cortex-M3處理器（STM32）
伺服電機(jī)模塊	4	20W伺服電機(jī)、內(nèi)置驅(qū)動(dòng)
輪子	11	3個(gè)全向輪，4個(gè)麥克納姆輪，4個(gè)橡膠輪
紅外測(cè)距傳感器	8	測(cè)距范圍10-80cm，精度1cm
灰度傳感器	6	12位精度
電池	1	24V3.5AH鋰離子動(dòng)力電池

教學(xué)資源

啟智模塊機(jī)器人配備實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，設(shè)計(jì)了17個(gè)課程實(shí)驗(yàn)，所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行了詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟圖文描述，方便用戶(hù)老師進(jìn)行課程編排。

實(shí)驗(yàn)一、HelloWorld	實(shí)驗(yàn)十、電機(jī)控制
實(shí)驗(yàn)二、GPIO端口	實(shí)驗(yàn)十一、四輪差動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)
實(shí)驗(yàn)三、按鍵控制	實(shí)驗(yàn)十二、三輪全向運(yùn)動(dòng)學(xué)
實(shí)驗(yàn)四、ADC端口	實(shí)驗(yàn)十三、麥克納姆輪運(yùn)動(dòng)學(xué)
實(shí)驗(yàn)五、時(shí)鐘定時(shí)器	實(shí)驗(yàn)十四、紅外測(cè)距避障
實(shí)驗(yàn)六、UART串口通訊	實(shí)驗(yàn)十五、灰度循跡導(dǎo)航
實(shí)驗(yàn)七、紅外測(cè)距傳感器	實(shí)驗(yàn)十六、藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通訊
實(shí)驗(yàn)八、灰度傳感器	實(shí)驗(yàn)十七、手機(jī)遠(yuǎn)程遙控
實(shí)驗(yàn)九、IMU姿態(tài)模塊