乐高机器人常见的编程工具可分成以下几种类型: (1)图形化编程工具[3]。图形编程界面编程直观性强,与机器人本身结合紧密并且其测试程序 十分完善。但同时,缺点是程序模块较大,当编辑控制算法较为复杂的程序时,操作性较差。 (2)高级语言编程工具。除了乐高官方提供的基础的图形编程工具,还存在其它的的编程工具, NXC 工具较为常见(即 C 语言)。除此之外还有 NXJ 工具,该工具基于 Java 语言进行编译 运行[2]。 (3)其他编程语言工具。除了以上两种种类的语言开发工具之外,还有一些基于脚本语言或者 汇编语言的开发工具。

1。3 乐高机器人研究现状

1。4 本文的主要内容及安排

本文主要介绍基于 NXT 控制器的乐高机器人的搭建以及控制算法研究,在确定控制目标 的前提下进行机器人的搭建以及传感器的选用,并采用乐高 9797 套件中的图形化编程工具, 结合多种控制算法,设计出多种功能的乐高机器人,并在实际环境下进行测试、调节。本篇 毕业设计报告共有五章,主要结构如下:

第一章:引言,主要介绍机器人的研究背景及意义,并对乐高机器人的现阶段研究情况 做出分析及未来的展望;

第二章:通过分析各传感器的相关特性,正确选用传感器,并安装在符合功能要求的位 置,而后按照预期的模型(机场登机廊桥)搭建机器人;

第三章:使用乐高图形化编程工具,采用合适的控制算法进行程序设计,完成多种功能 整合(避障、巡线、自动靠近)的乐高机器人设计;

第四章:在深入学习、研究模糊 PID 控制算法的基础上,对模糊 PID 控制算法算法进行 matlab/simulink 仿真分析,并参考其控制效果,与本次设计中采用的控制算法进行比较并 且对其应用于乐高机器人的可能性进行分析;

第五章:总结本次毕业设计的重点,并针对其中不足点,做出进一步研究的展望。

本科毕业设计说明书 第 5 页

2 乐高机器人搭建

2。1 乐高机器人组成

机器人的种类繁多,但是机器人的系统组成基本相同,通常的组成部分为:控制器、传 感器、传动设备和反馈系统等多个部分组成。通过传感器感知环境状况,得到需要的数据, 并交给控制器,控制器接收传感器的数据并进行计算、处理,并最终将控制量传递给输出设 备,如电机,由此完成控制任务,达到控制目的。

乐高 9797 教育机器人套组包含 431 个部件,具体为:NXT 处理器、充电锂电池来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

(2200mAh)、伺服电机 3 组、超声波传感器、声音传感器、光电传感器(颜色传感器)、 触动传感器、内置于伺服电机的角度传感器、连接线、USB 数据传输线以及各类机械小部件。 下文将对乐高 9797 机器人套组的主要部件进行介绍。

2。1。1 控制器

控制器类似于电脑的 CPU,是机器人的核心设备,它通过多个数据连接口连接各类传 感器,并接收、处理、输出各类参数,控制机器人的机会所有行为动作。乐高 9797 教育机器 人的控制器为 NXT 控制器

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