一、实训目的
熟悉“创意之星”机器人结构套件及控制器、传感器、执行器等部件熟悉NorthSTAR 图形化开发环境及UP-Debugger下载调试器的应用
二、实训器材
计算机，“创意之星”机器人套件，配套光盘等
三、实训内容
1、结构套件“创意之星”结构件根据功能可以分为7大类：LUI型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件，详见图1.1。LUI型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其结合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。
（图一）
第1 页 共 4 页 指导教师签字________________
控制器及电源MultiFLEXTM2-AVR控制器MultiFLEXTM2-AVR控制器的处理器是ATMEL公司出品的AVR系列ATmega128单片机。MultiFLEXTM2-AVR控制器功能高度集成，具有众多IO、AD接口，能够控制R/C舵机、机器人舵机，具有RS-232接口和RS-422总线接口，能够胜任常规机器人控制。对照图示1.2，MultiFLEXTM2-AVR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz8个机器人舵机接口，完全
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兼容Robotis Dynamixel AX12+8个R/C舵机接口12个TTL电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制8个AD转接器接口(0-5V)2个RS-422总线接口（可连接1-127个422设备）1个无源蜂鸣器通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组使用USB接口的AVR-ISP下载调试器
（图二 MultiFLEXTM2-AVR控制器）
红外接近传感器红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
(图三)
(图四)
传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传
感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离。“创意之星”套件在出厂前已经将感应触发距离调整到约20cm。霍尔接近传感器霍尔效应接近传感器是利用霍尔效应（Hall Effect）制成的接近开关，主要用于检测磁性物体。市场上常见的霍尔接近传感器的检测距离为10mm左右霍尔接近传感器是开关量传感器，接IO0~IO11 的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行状读取和编程，使用方法和红外接近传感器一致。
(图五)
声音传感器是一种很好的人机交互设备，您可以借此让机器人响应您的动作，比如拍下手掌——机器狗站起来，快速拍手——机器狗往前跑。高级版“创意之星”有麦克风，它和这里的声音传感器不一样，麦克风接在音频输入接口上，能够采集人耳朵能够听到的所有声音，输出连续的电平信号。声音传感器是IO量传感器，输出只有0或1两种电平状态，比如声音高过60分贝时输出为1，低于60分贝输出为0。
(图六)
碰撞传感器是由一个按钮开关和外围电路构成，其输出信号为数字信号。当按钮按下时，信号输出端输出低电平；按钮被释放时，信号输出高电平。图1.9是“创意之星”的碰撞传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。碰撞传感器可以当成机器人的触角，或某些位置的限位开关。
（图七碰撞传感器）
倾覆传感器姿态传感器采集的是机器人的姿态信息，专业的姿态传感器（电子罗盘、陀螺仪等）
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价格昂贵，“创意之星”机器人套件提供了一个基本的姿态传感器——水银开关（输出开关量信号）。水银开关里有一个位于玻璃管，可自由移动的水银粒。水银开关输出不同的信号与水银粒在玻璃管的位置相关。比如水银粒位于玻璃管A 端时，水银开关输出高电平；当传感器由于某种原因姿态改变过大移动到玻璃管B 端，水银开关输出低电平。根据水银开关这种输出信号与其本身姿态有关的特性，我们可以借此来检测机器人的姿态。水银开关在测量机器人是否倾覆上非常好用且成本低廉，所以我们也常将之称为倾覆传感器。
图八是“创意之星”的倾覆传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。
（图八）
温度传感器温度传感器是一种检测温度的部件。其核心是美国National Semiconductor公司的LM35传感器。这款传感器的标称温度检测范围是0~70 摄氏度。为了传感器的安全起见，不要将传感器放置在超过80 摄氏度的环境中，该传感器并不具备防水能力，请不要用该传感器测量水温。图1.11是“创意之星”的温度传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。
（图九温度传感器）
光强传感器光强传感器对可见光波长的光照强度（专业术语即“照度”）很敏感，其核心元件是一只光敏电阻，其输出信号为与光强相关的模拟信号。图1.12是“创意之星”的光强传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。NorthSTAR 图形化开发环境
NorthSTAR 是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR 中，通过鼠标的拖动类似逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点，能在图标拖动中创建复杂的逻辑，让机器人按照意愿动作。安装及使用介绍直接运行产品光盘中的安装文件（ “„„\InnSTAR 产品光盘\NorthSTAR 图形化集成开发环境”），按照提示操作即可。此外，可以从http://robot.up-tech.com 下载程序的最新版本。需要注意的是图1.18中可以选择安装组件，NorthSTAR 是主程序，Stk500_tool是下载工具。如果已经安装了AVRStudio，就不需要装Stk500_tool。
（图十安装组件选择使用流程图开发）
NorthSTAR 的详细操作可以参考NorthSTAR 帮助文档，帮助文件可以从开始->程序
->NorthSTAR 目录->NorthSTAR_Help内打开，或者运行NorthSTAR 后，在帮助菜单中点击“帮助主题”即可打开帮助文档。这里通过一个例子来学习NorthSTAR的使用。该例子的目的是用一
个开关控制舵机的正反转。从开始->程序->NorthSTAR 目录运行程序，
从菜单或者工具栏选择“新建”，弹出工程选项，选择控制器为MultiFlex2-AVR，选择构型为Customized，如图十一所示；
（图十一）
点击下一步按钮，设置舵机个数为2，将ID为2的舵机设置为电机模式，如图十二所示；点击下一步按钮，不用设置AD，直接点击下一步，如图十三所示；
（图十二）
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第6 页 共 10 页 指导教师签字________________
（图十三）
（图十四）
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创建“while”和“while-end”模块，如图十五所示；
（十五）
设置属性如图十六所示
（图十六）
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图十六添加变量以保存传感器创建“IO Input”模块查询开关的状态，设置属性如图十七所示；
（十七）
初步连接如图十八 所示；
（十八）
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四、实训小结
通过实训，认识机器人的全部构件及功能，熟悉Northstar软件的使用及程序调试下载，为后续的实训项目开展奠定软、硬件基础。
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一、实训目的
熟悉“创意之星”机器人结构套件及控制器、传感器、执行器等部件熟悉NorthSTAR 图形化开发环境及UP-Debugger下载调试器的应用
二、实训器材
计算机，“创意之星”机器人套件，配套光盘等
三、实训内容
1、结构套件“创意之星”结构件根据功能可以分为7大类：LUI型结构件、连接件、舵机结构件、机械手结构件、履带全向轮结构件、仿人结构件和其它结构件，详见图1.1。LUI型零件和舵机结构件是机器人骨架的主体，通过连接件将其结合在一起构成机器人主体；仿人结构件、履带全向结构件、机械手结构件都是比较专用的零件。
（图一）
第1 页 共 4 页 指导教师签字________________
控制器及电源MultiFLEXTM2-AVR控制器MultiFLEXTM2-AVR控制器的处理器是ATMEL公司出品的AVR系列ATmega128单片机。MultiFLEXTM2-AVR控制器功能高度集成，具有众多IO、AD接口，能够控制R/C舵机、机器人舵机，具有RS-232接口和RS-422总线接口，能够胜任常规机器人控制。对照图示1.2，MultiFLEXTM2-AVR控制器功能如下所示：ATmega128@16MHz8个机器人舵机接口，完全
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兼容Robotis Dynamixel AX12+8个R/C舵机接口12个TTL电平的双向I/O口，GND/SIG/VCC三线制8个AD转接器接口(0-5V)2个RS-422总线接口（可连接1-127个422设备）1个无源蜂鸣器通过RS-232与上位机通讯，可选无线通讯模组使用USB接口的AVR-ISP下载调试器
（图二 MultiFLEXTM2-AVR控制器）
红外接近传感器红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
(图三)
(图四)
传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传
感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离。“创意之星”套件在出厂前已经将感应触发距离调整到约20cm。霍尔接近传感器霍尔效应接近传感器是利用霍尔效应（Hall Effect）制成的接近开关，主要用于检测磁性物体。市场上常见的霍尔接近传感器的检测距离为10mm左右霍尔接近传感器是开关量传感器，接IO0~IO11 的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行状读取和编程，使用方法和红外接近传感器一致。
(图五)
声音传感器是一种很好的人机交互设备，您可以借此让机器人响应您的动作，比如拍下手掌——机器狗站起来，快速拍手——机器狗往前跑。高级版“创意之星”有麦克风，它和这里的声音传感器不一样，麦克风接在音频输入接口上，能够采集人耳朵能够听到的所有声音，输出连续的电平信号。声音传感器是IO量传感器，输出只有0或1两种电平状态，比如声音高过60分贝时输出为1，低于60分贝输出为0。
(图六)
碰撞传感器是由一个按钮开关和外围电路构成，其输出信号为数字信号。当按钮按下时，信号输出端输出低电平；按钮被释放时，信号输出高电平。图1.9是“创意之星”的碰撞传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。碰撞传感器可以当成机器人的触角，或某些位置的限位开关。
（图七碰撞传感器）
倾覆传感器姿态传感器采集的是机器人的姿态信息，专业的姿态传感器（电子罗盘、陀螺仪等）
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价格昂贵，“创意之星”机器人套件提供了一个基本的姿态传感器——水银开关（输出开关量信号）。水银开关里有一个位于玻璃管，可自由移动的水银粒。水银开关输出不同的信号与水银粒在玻璃管的位置相关。比如水银粒位于玻璃管A 端时，水银开关输出高电平；当传感器由于某种原因姿态改变过大移动到玻璃管B 端，水银开关输出低电平。根据水银开关这种输出信号与其本身姿态有关的特性，我们可以借此来检测机器人的姿态。水银开关在测量机器人是否倾覆上非常好用且成本低廉，所以我们也常将之称为倾覆传感器。
图八是“创意之星”的倾覆传感器，输出开关量信号，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。
（图八）
温度传感器温度传感器是一种检测温度的部件。其核心是美国National Semiconductor公司的LM35传感器。这款传感器的标称温度检测范围是0~70 摄氏度。为了传感器的安全起见，不要将传感器放置在超过80 摄氏度的环境中，该传感器并不具备防水能力，请不要用该传感器测量水温。图1.11是“创意之星”的温度传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。
（图九温度传感器）
光强传感器光强传感器对可见光波长的光照强度（专业术语即“照度”）很敏感，其核心元件是一只光敏电阻，其输出信号为与光强相关的模拟信号。图1.12是“创意之星”的光强传感器，输出模拟量信号，接AD0~AD7的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行数值读取和编程。NorthSTAR 图形化开发环境
NorthSTAR 是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR 中，通过鼠标的拖动类似逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点，能在图标拖动中创建复杂的逻辑，让机器人按照意愿动作。安装及使用介绍直接运行产品光盘中的安装文件（ “„„\InnSTAR 产品光盘\NorthSTAR 图形化集成开发环境”），按照提示操作即可。此外，可以从http://robot.up-tech.com 下载程序的最新版本。需要注意的是图1.18中可以选择安装组件，NorthSTAR 是主程序，Stk500_tool是下载工具。如果已经安装了AVRStudio，就不需要装Stk500_tool。
（图十安装组件选择使用流程图开发）
NorthSTAR 的详细操作可以参考NorthSTAR 帮助文档，帮助文件可以从开始->程序
->NorthSTAR 目录->NorthSTAR_Help内打开，或者运行NorthSTAR 后，在帮助菜单中点击“帮助主题”即可打开帮助文档。这里通过一个例子来学习NorthSTAR的使用。该例子的目的是用一
个开关控制舵机的正反转。从开始->程序->NorthSTAR 目录运行程序，
从菜单或者工具栏选择“新建”，弹出工程选项，选择控制器为MultiFlex2-AVR，选择构型为Customized，如图十一所示；
（图十一）
点击下一步按钮，设置舵机个数为2，将ID为2的舵机设置为电机模式，如图十二所示；点击下一步按钮，不用设置AD，直接点击下一步，如图十三所示；
（图十二）
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（图十三）
（图十四）
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创建“while”和“while-end”模块，如图十五所示；
（十五）
设置属性如图十六所示
（图十六）
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图十六添加变量以保存传感器创建“IO Input”模块查询开关的状态，设置属性如图十七所示；
（十七）
初步连接如图十八 所示；
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四、实训小结
通过实训，认识机器人的全部构件及功能，熟悉Northstar软件的使用及程序调试下载，为后续的实训项目开展奠定软、硬件基础。
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