华北电力大学

综合性实验报告

项目名称：慧鱼创意模型开放实验

课程名称：科技创新实践3

实验人员：沙理想 测控1201班 201202030118

刘 赛  测控1201班 201202030115

实验时间：20##年11月28日

华北电力大学工程实训中心

慧鱼创意模型开放实验实验报告

一、实验目的

（1）认识了解“慧鱼”创意模型组合包中的各种硬件；

（2）了解ROBOPRO软件及编程；

（3）了解慧鱼创意模型是如何控制和协调机构运动的；

（4）锻炼机械创新设计能力，初步建立对机电一体化产品的认识。

二、实验器材

（1）“慧鱼”创意模型组合包；

（2）“慧鱼”专用电源；

（3）个人计算机；

（4）“慧鱼”专用智能接口板；

（5）ROBOPRO软件；

三、实验准备

认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。

四、实验内容

2.红绿灯

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、信号开关；

（3）编写控制程序，实现红绿灯通常情况为绿灯亮，当有行人按下按钮I1，3秒后绿灯灭，黄灯亮，4秒后黄灯灭，红灯亮，红灯持续亮10秒钟，接着红灯、黄灯同时亮3秒钟，随后红、黄灯灭，绿灯亮。

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

原理：利用计时器，当有人时，绿灯亮;当过一定时间后，红灯亮，绿灯灭；然后黄灯亮。当程序如下：

3.移动门

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、信号开关、光电传感器，搞清马达、灯、光电传感器的作用；

（3）编写控制程序，并运行使模型实现按下按钮I3，门打开，5秒钟后关闭。编程注意事项：首先要关门，这是起始位置，马达旋转直到门碰到限位开关I1=0；查询按钮I3，如果按下，门打开，启动马达向左直到限位开关I2为1；5秒后再次关门（到程序开始处循环）

（4）编写控制程序，并运行使模型实现：在作业一的基础上增加光传感器，防止顾客动作慢，门夹住他。注意只有在光幕没有遮住时，门才能关闭；在关门时只要光幕被遮住，门应立即打开；只要光幕被遮住，即使按钮没有按下门也要打开。

原理：在门的一端安装感应器，当有人通过时，感应器传导信号至主控制器，然后通知马达并监控马达转速，从而达到自动开关门效果。

（5）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。程序如图所示

4．温度控制器

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器，搞清马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器的作用；

（3）聚焦灯泡作为加热器连接输出M2，风扇作为冷却单元连接输出M1，NTC电阻测量温度输出连接输入AX。编写控制程序，并运行使模型实现温度高于设定上限温度（360）时，加热器停止，风扇工作直至冷却到下限值（320），然后风扇停止，加热器工作。注意：要用模拟量判断模块来设定这两个温度值，且温度的实际值通过面板显示的显示屏来显示。

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

答：该模型利用聚光灯泡给热敏电阻加热，设置温度的变化值。当温度低于设定温度是，灯泡打开，给其加热;当温度高于设定温度时，风扇打开给其降温。如此设计，就可以达到预期效果。程序如下：

5．焊接机器人

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、开关、灯、脉冲计数器，搞清马达、灯、接触开关的作用；

（3）运行给定的控制程序，这是一个可以实现空间定位焊接的程序，指出如何实现在同一平面内的点焊接；

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，指出程序中是如何判断焊接机器人到达焊点位置的，修改控制程序，实现同一平面点焊接，附上所编程序。

答：程序如图所示。基本工作原理：由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、焊接参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个起动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作，实际示教与再现。焊接机器人分弧焊机器人和点焊机器人两大类。弧焊机器人可以应用在所有电弧焊、切割技术及类似的工业方法中。

一套完整的弧焊机器人系统，应包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有二组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。

弧焊机器人通常有五个自由度以上，具有六个自由度的弧焊机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态。这种弧焊机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能，共六种摆动方式，以满足焊接工艺要求。

6．自己设计创建模型

简要说明所拼装模型的功能及工作原理，并用机构运动简图表示模型的运动，用文字或方框流程图说明模型运动的控制思想，并将运行成功的模型运动控制程序，完成慧鱼创意实验后的体会。

设计模型：一个打猎机器人的设计方案

1.机器人系统设计为航空模型结构，运动方式为飞行，整体结构应该选择直升机方式或者其他飞行器模式。

2.机器人的控制方式为无线电遥控，同时机器人配备数字摄像机将野外的环境实时发送给控制者，控制者通过接收到的影像控制机器人的运动以及武器系统。

3.机器人的动力系统为锂电池和小型电动机，追求隐蔽性和快速性。

4.机器人的武器系统设计为现代小型实弹枪支，发射特制小型子弹，通过数字摄像机进行光学瞄准或加装激光瞄准器。

感受：机器人是21世纪人类的杰作，是社会发展的需要。它在某种程度上代替了手工制作，得到了手工业的解放，同时提高了生产效率。体现了21世纪是科技时代。它被广泛的运用于社会的各个领域。社会的进步推动了它的发展，让它趋于完美。

感受：慧鱼机器人是模拟生活中的机器或为了实现某一动作而设计的，目的在于让我们了解机器中的零部件及他们的功用，将理论与实际相结合。它蕴涵着“不怕做不到就怕想不到的”创新思想。它一方面带给了我们自己动手的机会，让我们在手工上得到了锻炼，另一方面让我们认识到创新的重要性。作为现代大学生不仅仅学习课本知识，更重要的是能力的培养。

制作慧鱼机器人的过程当中，认识了很多运动结构，并从中得到了启发。做出了智能机器人，可以说是小有成就。但回顾过去，曾遇到了种种困难，特别是在程序设计过程中，对此我们是一个地地道道的门外汉，通过老师的指导和大家的努力，终于小有收获。

在这次锻炼中，我特别感觉到一个团队更需要的是团结，一个团队就是一个集体，大家的力量才是真正的力量。只有团结，才能克服困难，走向成功。

 

第二篇：项目报告(慧鱼机器人)

苏州工业园区 职业技术学院

第一学期项目报告

时间：2009~~2010

项目名称：慧鱼机器人 指导老师：王呈呈

系 部：信息工程系

班 级：移动

组 员：

09301 强、左婷、陈杨、宗慕倩 陈亚洲、张家栋、张浩、姚振

一、慧鱼机器人的初步了解。

年从他的利——六面拼接体开始，发明了“慧鱼创意组合模型，能够展示科学原理和技术过程，为工厂研究设计工业自动化机器提供模拟、示范。

采用 慧鱼公司的创始人Artur Fischer 博士拥有专利5000 多项。他在1964慧鱼构件进行机器人创意制作，需要经过如下4 个阶段

1、培养手感阶段

2、模仿阶段

3、改进阶段

4、创新阶段

1、培养手感阶段

在这一阶段中，主要是熟悉慧鱼的各种构件，并锻炼用双手熟练拆装。

2、模仿阶段

按照操作手册中的示范，按顺序安装，做出完美的模型。

3、改进阶段

改进模型，做出不同的模型，培养学习想象力及创造力。

4、创造新阶段

从使用双手，模仿与改进，到左右脑的配合运用而创造出新的模型，这是慧鱼模型使用的完整过程，也是学生创造力培养的科学过程。

二、慧鱼的简单介绍

1、材料

优质尼龙塑胶、辅件为不锈钢、铝合金

2、特点

工业燕尾槽机构，六面皆可拼接，反复拆装，无限扩充

机械元件

齿轮、联杆、链条、履带、齿轮（齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、轮齿箱、铰链等。）

电气元件

直流电机（9V双向），红外线发射接收装置、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏），发光器件，电磁气阀，接口电路板，可调直流变压器（9V，1A，带短路保护功能）。

气动元件

气缸、气阀（手动、电磁阀）、气管、管接头（三通、四通）、气泵、储气罐等。

三、慧鱼涉及的基础程序——ROBO接口板的编程

利用慧鱼上述工业标准的基本构件（机械元件/电气元件/气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何技术过程的还原，更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟，从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能。

ROBO接口板可以使电脑和模型之间进行有效的通信.它可以传输来自软件的指令,比如激活马达或者处理来自各种传感器的信号。

ROBO接口板的编程语言

对ROBO接口板的标准编程软件是图形化的编程语言ROBPRO。

ROBO接口板处理器也可以由C编译器来编程。在线模式下，接口板可以用任意想要的高级编程语言通过USB或串口来激活。

简单的编程例题

1、设计一扇可以自动打开的车库大门,当你开着车到了车库门口,按一下传达室按钮,门便由一个电机牵引着打开了。这台电机一直保持运转,直到门完全打开。间隔一定时间后车库门自动关闭。

2、用它对进入博物馆的游客和出博物馆的游客进行计数，并且只要仍有游客在博物馆就打开红色告警灯。

四、慧鱼模型装配注意事项

1、在组装的每一步中，注意所用元器件的长短、粗细、安装的先后次序及位置。

2、机械构件装配时要确保构件到位，不滑动。

3、电子构件装配时要注意电子元件的正负极性，接线稳定可靠，没有松动。

4、气动构建装配时要注意各连接处密封可靠，不要有漏气现象。

5、整个模型完成后还要考虑模型的美观，整理布线要规范。

五、小结

在项目学习的过程中，我们学会了耐心，遇到问题耐心冷静的去寻找答案，我们发掘我们的潜能，我们用创新的思想来设计我们想到的方案，我们从设计体会到了创新设计的乐趣。

在学期项目我们体会到了团队精神，团队合作是非常重要的，大家的想法是我们创新的源泉，我们在设计过程中会遇到形形色色的问题，这时候团队的力量就会显示出来，很快的就能把问题解决掉，这使我们的项目学习的进度加快。

在学期项目中我们不仅仅学到了知识，我们也的到了很多的乐趣，有解决问题时的喜悦，有遇到问题时的烦恼。这是我们大学生活中的乐趣。