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启智模块机器人

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启智模块机器人是一款侧重机器人底层硬件教学的模块化套件,采用免螺丝的独特装配方式,缩短装配手工时间,学习的重点集中于结构设计、程序编写和功能实现上。在有限的实验课时里快速体验和学习各种机器人构型的优缺点和控制特性,为将来深入学习机器人学打好坚实基础。


机械结构

启智模块机器人套件采用“模块化”的设计理念,传感器和执行器可以通过结构件产生多种组合。其中底盘结构可以组建常见的四轮和三轮结构,且电机末端可更换多种不同类型的轮系结构,极其适合进行各种类型的机器人运动学模型实验。

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启智模块机器人套件的结构件均为高强度铝合金,具有结构形变小,抗压性强的优点,无论组装构型的复杂度多少,都具有较好的稳定性。传感器和执行器模块也都安装铝合金外壳,能够保护内部电路免受静电和灰尘的污染。


启智模块机器人套件的结构模块之间连接方式采用独创“MNT”磁力拼装接口设计,其主要特点:

  • 插接式配合,接口采用特殊引导工艺,靠近便可轻易滑入,手感极佳。

  • 强磁吸合,拼接后自动锁位,无需螺丝,瞬间固定。

  • 拆卸时,只需定向稍加外力,即可解锁。

这种新型的拼装接口是专门为了工程实训课程的应用特点所设计的,充分考虑到课程的课时及器材的使用体验与维护难度,其主要意义为:

  • 无需螺丝即可实现传感器模块、执行器模块与结构件的快速拆装,在有限课时内可以对构型进行多次改装迭代。

  • 减少机械化的螺丝拆装时间,使学生专注于技术开发和排错能力的训练,保持思绪灵活,提高实训效果。

  • 拼装结构件易于复原与收纳,大幅降低课后规整的工作量和设备维护难度,减少器材损耗,避免频繁的设备故障和丢件影响到实验课程安排。

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主控制器

启智模块机器人套件的主控制器采用意法半导体的Cortex-M3处理器,主频为72MHz,内部自带265K程序储存器(Flashrom)和48K的数据储存器(Ram),并通过外扩的Flash芯片,具有高达2MB的用户程序储存空间。控制器搭载一块1.3寸分辨率为128×64的OLED显示屏,可以动态显示程序运行状态和数据变量。控制器还具备4个可编程按键输入,4路IO输入、8路IO输出(输入输出配合LED指示灯状态显示),15路12位精度的ADC接口,4路频率和占空比可调的PWM信号输出接口(Out1-Out4)。内部配置1枚BLE4.0模块,可与智能手机等蓝牙设备进行无线通讯。控制器侧面设计了Micro USB接口,可实现与PC、树莓派等上位机的串口通讯。另外控制器还配备RS485总线接口,用于连接套件内的伺服电机模块等执行单元。

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传感器模块

启智模块机器人套件包含了常用的红外测距、灰度检测等常用传感器,针对每种传感器设计有专门的独立实验,在实践中让学生更直观的理解这些传感器特性及应用场合。

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执行器模块

启智模块机器人的执行器使用总线式串联,理论上可以挂载上百个执行单元,扩展性极佳,为大型构型的实现,预留了充足的空间。在标准版本中,主要执行器为伺服电机模块,采用进口直流电机,光电编码器闭环控制,在有效负载内均能保持匀速运动,完善的电流保护功能,避免过流过热造成的硬件损坏。

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使用不同的轮子、执行器、从动轮支架,可组合成实现两轮差动、四轮差动、三轮全向,四轮全向平台。

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借助特殊设计的“MNT”接口,使用中可随时更换执行器末端轮毂,快速的在多种类型的底盘之间任意切换,避免繁琐的螺丝拆装打乱工作的节奏。


整机参数

名称

数量

参数

主控器

1

Cortex-M3处理器(STM32)

伺服电机模块

4

20W伺服电机、内置驱动

轮子

11

3个全向轮,4个麦克纳姆轮,4个橡胶轮

红外测距传感器

8

测距范围10-80cm,精度1cm

灰度传感器

6

12位精度

电池

1

24V3.5AH锂离子动力电池


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教学资源

  • 启智模块机器人配备实验指导书,设计了17个课程实验,所有实验均进行了详细实验步骤图文描述,方便用户老师进行课程编排。

实验一、HelloWorld

实验十、电机控制

实验二、GPIO端口

实验十一、四轮差动运动学

实验三、按键控制

实验十二、三轮全向运动学

实验四、ADC端口

实验十三、麦克纳姆轮运动学

实验五、时钟定时器

实验十四、红外测距避障

实验六、UART串口通讯

实验十五、灰度循迹导航

实验七、红外测距传感器

实验十六、蓝牙无线通讯

实验八、灰度传感器

实验十七、手机远程遥控

实验九、IMU姿态模块


  • 产品套件附赠所有实验的参考课件PPT,助力老师快速开课。

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