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機(jī)器人電氣系統(tǒng)詳解

步驟1：術(shù)語數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)只有兩種狀態(tài)：打開或關(guān)閉。與數(shù)字信號(hào)通信的機(jī)器人組件通常通過改變它們?cè)陂_和關(guān)之間交替的頻率來實(shí)現(xiàn)。模擬信號(hào)：與具有離散值的數(shù)字信號(hào)不同，模擬信號(hào)的輸出具有連續(xù)的值范圍。使用模擬信號(hào)的機(jī)器人組件通過改變信號(hào)電壓進(jìn)行通信。 PWM電纜：脈寬調(diào)制（PWM）電纜是一種通常用于允許機(jī)器人組件之間通過以下方式相互通信的電纜：數(shù)字或模擬信號(hào)。最常見的是，它們有3根電線，但是有些版本卻有1至5根電纜。 CAN：在FRC中，控制器局域網(wǎng)（CAN）用于控制電機(jī)控制器。幾個(gè)電機(jī)控制器串行連接到同一網(wǎng)絡(luò)，然后由中央處理器控制。編碼器：編碼器是用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的傳感器。它使用數(shù)字信號(hào)來傳達(dá)其所連接的軸已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了一定程度的“ 1個(gè)計(jì)數(shù)”。編碼器之間每轉(zhuǎn)一圈的計(jì)數(shù)數(shù)量會(huì)有所不同，但每轉(zhuǎn)可以從一千到一千。 li》照片來源：http：//www.dallasmobilec.com/AnalogDigital.html 步驟2：CRIO cRIO是FRC機(jī)器人的中央處理單元。使用在LabVIEW，C ++或Java中生成的代碼，它從驅(qū)動(dòng)器和傳感器獲取輸入，并將指令輸出到電動(dòng)機(jī)，氣動(dòng)電磁閥和其他設(shè)備。盡管其操作就像將操縱桿值映射到電動(dòng)機(jī)速度一樣簡(jiǎn)單，但它也可以執(zhí)行復(fù)雜的控制循環(huán)和自動(dòng)命令。 cRIO是模塊化的，允許團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行自定義以滿足其機(jī)器人的需求。團(tuán)隊(duì)可能會(huì)遇到兩種版本的cRIO。第一張圖片顯示了cRIO-FRC，第二張圖片顯示了cRIO-FRC II。這兩個(gè)版本之間唯一的實(shí)際區(qū)別是它們支持的模塊數(shù)量。 cRIO-FRC支持八個(gè)模塊，而cRIO-FRC II支持四個(gè)模塊。受支持的模塊數(shù)量減少，也可以使cRIO變得更輕便，占地面積也更小。 cRIO-FRC II從2012年開始提供給新手團(tuán)隊(duì)，老兵團(tuán)隊(duì)可以選擇購買一個(gè)。作為機(jī)器人的隱喻大腦，cRIO與控制系統(tǒng)的許多不同部分相連。它的可交換模塊可用于將其連接到Digital Sidecar，Analog Breakout和螺線管Breakout。 cRIO由配電板的24V連接供電。它通過以太網(wǎng)電纜連接到D-Link路由器，從而使其能夠與連接到路由器的其他組件以及與Drive Station無線通信。最后，cRIO有一個(gè)串行端口，可用于通過CAN總線與Jaguars連接，這是控制Jaguars的一種選擇。圖片來源： http://www.chiefdelphi.com/media/photos/31871 https://decibel.ni.com/content/docs/DOC-19103 步驟3：控制板 Digital Sidecar是一個(gè)模塊，充當(dāng)發(fā)送到cRIO和從cRIO發(fā)送的數(shù)字信號(hào)的集線器。它接收的信號(hào)從輸出數(shù)字信號(hào)的傳感器（例如編碼器或氣壓開關(guān)）發(fā)送。它發(fā)送的信號(hào)用于控制電機(jī)控制器或伺服電機(jī)等設(shè)備。 Digital Sidecar通過DB37帶狀電纜連接到cRIO模塊。它通過PWM電纜連接到傳感器，Jaguar和Victor電動(dòng)機(jī)控制器以及Spike繼電器。它由與配電板的12V連接供電，并通過2針PWM電纜為Signal LED供電。 Analog Breakout是允許cRIO將模擬信號(hào)作為輸入的模塊。模擬輸入與電位計(jì)和紅外測(cè)距儀等傳感器一起使用。此外，它還提供了一個(gè)選項(xiàng)來測(cè)量來自模擬輸入之一的電池電壓。模擬中斷直接連接到cRIO NI 9201模擬輸入模塊。它通過12V連接到配電板的電源接收電力，并通過PWM電纜接收來自傳感器的數(shù)據(jù)。電磁閥中斷是一個(gè)模塊，允許cRIO控制氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的電磁閥。它可以為12V或24V螺線管供電，但一次只能供電一種。電磁閥分支直接連接到cRIO NI 9472數(shù)字源模塊。它通過與配電板的12V連接或從也提供給cRIO的24V電源獲得電源。電磁閥中斷通過2針PWM電纜將命令發(fā)送到電磁閥。數(shù)碼％20Sidecar.pdf結(jié)果http://www.usfirst.org/sites/default/files/uploadedFiles/Robotics_Programs/FRC/Game_and_Season__Info/2012_Assets/Analog%20Breakout.pdf點(diǎn)擊HTTP：//www.usfirst。 org/sites/default/files/uploadedFiles/Robotics_Programs/FRC/Game_and_Season__Info/2012_Assets/Solenoid％20Breakout.pdf 第4步：配電 12伏鉛酸電池為FRC機(jī)器人上的所有電氣系統(tǒng)供電。 12V電池的正極端子。連接到120 Amp斷路器，而負(fù)極端子直接連接到配電板。 120 Amp斷路器是機(jī)器人的打開/關(guān)閉開關(guān)。它還可以將機(jī)器人上所有電子設(shè)備的電流消耗限制為120A，盡管該限制可以在短時(shí)間內(nèi)斷開。 120 Amp斷路器在一個(gè)端子上從機(jī)器人12V電池的正極直接連接，將其連接到配電板的正極端子。配電板將電源從12V電池分配到機(jī)器人上的所有不同組件。它還通過使用20、30和40安培自動(dòng)復(fù)位斷路器來調(diào)節(jié)每個(gè)組件的功耗。配電板幾乎連接到控制系統(tǒng)的每個(gè)部分。其主要正極端子連接到120 A斷路器，而其主要負(fù)極端子直接連接到電池。它具有用于cRIO和電磁突圍的24V連接，用于攝像機(jī)的5V連接以及用于路由器電源轉(zhuǎn)換器的專用12V連接。它具有8個(gè)12V連接，可以吸收40安培的電流，還有12個(gè)12V端子，可以吸收30安培的電流。這些端子連接到許多組件，例如電動(dòng)機(jī)控制器，cRIO分支板，甚至是定制電路。機(jī)器人配電系統(tǒng)的最后一部分是路由器電源轉(zhuǎn)換器。此組件將專用于路由器的12V電源轉(zhuǎn)換為D-Link路由器所需的電壓。路由器電源轉(zhuǎn)換器連接到配電板的12V路由器連接以及D-Link路由器本身。圖片來源： http://www.batterystore.com/Yuasa/YuasaImages/NP18-12.jpg http://www.andymark.com/product-p/am-0282.htm http://www.usfirst.org/sites/default/files/uploadedFiles/Robotics_Programs/FRC/Game_and_Season__Info/2012_Assets/Power%20Distribution%20Board.pdf點(diǎn)擊http://www.andymark.com/product- p/am-0899.htm 第5步：電機(jī)控制器 Jaguar馬達(dá)控制器有兩種版本：一種是黑色塑料，另一種是灰色塑料。這兩個(gè)版本之間的差異是相當(dāng)技術(shù)性的，因此在本教程中我不會(huì)解決。捷豹為其連接的電動(dòng)機(jī)提供速度和方向控制?？刂扑鼈兊淖畛Ｒ姺椒ㄊ鞘褂肞WM電纜，但是它們可以通過CAN總線連接。通過CAN總線連接Jaguars可以釋放電動(dòng)機(jī)控制器中的其他功能。例如，CAN連接將允許團(tuán)隊(duì)將編碼器連接到Jaguar，并使用其處理能力來進(jìn)行速度和位置的閉環(huán)控制。 Jaguar電動(dòng)機(jī)控制器的主要連接是配電板的12V電壓之一。輸出并連接到電動(dòng)機(jī)。盡管Jaguar必須以正確的極性連接到配電板上的端子，但是可以在Jaguar的輸出上交換電動(dòng)機(jī)的極性。但是，這樣做會(huì)根據(jù)代碼給出的方向交換電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。此外，如果使用PWM控制，則捷豹通過PWM電纜連接到Digital Sidecar，如果使用CAN控制，則連接到cRIO的串行端口。最后，可以將編碼器連接到Jaguar的5針PWM端口，以進(jìn)行閉環(huán)速度和位置控制。 Victor 884電動(dòng)機(jī)控制器與Jaguar電動(dòng)機(jī)控制器非常相似。像捷豹一樣，它可以控制與其相連的電動(dòng)機(jī)的速度和方向。但是，只能用PWM電纜控制Victor，因此無法利用CAN總線提供的優(yōu)勢(shì)。盡管如此，許多經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)仍繼續(xù)使用Victor，因?yàn)樗鼈兊恼嫉孛娣e更小且被認(rèn)為更可靠。 Victor電動(dòng)機(jī)控制器通過其12V端子之一連接至配電板，并直接連接至電動(dòng)機(jī)。它由Digital Sidecar通過PWM控制。最后，必須將Victor的冷卻風(fēng)扇與走線到配電板的電線連接。 Spike繼電器實(shí)質(zhì)上是用作組件的開/關(guān)開關(guān)。當(dāng)與電動(dòng)機(jī)一起使用時(shí)，可用于正向，反向或斷開驅(qū)動(dòng)它們。 Spike還可以用于打開或關(guān)閉其他電子設(shè)備，例如燈或壓縮機(jī)。最后，除了配電板上的斷路器外，Spike繼電器還有一個(gè)用于20安培斷路器的端口。 Spike連接到配電板的12V 30安培端子之一。它的輸出可以連接到電動(dòng)機(jī)，壓縮機(jī)，照明燈或電磁閥。它通過與數(shù)字邊車的PWM連接進(jìn)行控制。照片來源：http：//files.chinaaet.com/images/2012/05/08/efdf49ff-fced-45d9-8048-ab8f0730d62c.jpg結(jié)果http://team358.org/files/programming/ControlSystem2009-/components.php結(jié)果http://www.vexrobotics.com/products/vexpro/victor-speed-controller.html點(diǎn)擊HTTP：//www.vexrobotics.com/products/vexpro/217-0220.html 步驟6：其他在競(jìng)爭(zhēng)中，D-Link DAP-1522路由器允許駕駛員無線控制機(jī)器人。它使用Wi-Fi在機(jī)器人和駕駛員控制站之間建立無線網(wǎng)橋。 D-Link路由器通過路由器電源轉(zhuǎn)換器供電，并通過以太網(wǎng)電纜連接到cRIO。路由器還可以通過以太網(wǎng)連接到其他設(shè)備，從而允許它們與cRIO和驅(qū)動(dòng)程序站進(jìn)行通信。最常使用這種連接方式的設(shè)備是Axis攝像機(jī)。 Rockwell Signal LED用于警告機(jī)器人周圍的人它正在運(yùn)行，并傳達(dá)有關(guān)其當(dāng)前狀態(tài)的其他信息。信號(hào)LED總共使用五種不同的閃爍模式。以下是不同模式及其指示的列表：穩(wěn)定開啟：自主模式短路關(guān)閉：（1500ms開啟，100ms關(guān)閉）：遙控模式慢速閃爍（打開900毫秒，關(guān)閉900毫秒）快速閃爍（打開200毫秒，關(guān)閉200ms）：由于沒有駕駛員站通訊，錯(cuò)誤的cRIO圖像，錯(cuò)誤的團(tuán)隊(duì)ID而導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤，或出現(xiàn)許多通信錯(cuò)誤快慢閃爍（打開200毫秒，關(guān)閉900毫秒）：電池電量低和系統(tǒng)被系統(tǒng)監(jiān)視程序，用戶監(jiān)視程序或設(shè)置為禁用的Driver Station禁用。 Rockwell Signal LED通過2針PWM電纜連接到Digital Sidecar。有兩個(gè)攝像頭可以連接到機(jī)器人，用作視覺處理的傳感器，也可以用作反饋設(shè)備。司機(jī)。盡管有兩種型號(hào)的攝像機(jī)，即Axis M1011和Axis 206，但它們?cè)诠δ苌鲜堑刃У摹? 攝像機(jī)通過專用的5V連接從配電板接收電源。它還通過以太網(wǎng)電纜連接到D-Link路由器，從而使其可以與cRIO和驅(qū)動(dòng)程序站進(jìn)行通信。圖片來源： http://www.andymark.com/product-p/am -0839.htm結(jié)果http://raise.rockwellautomation.com/RAConfig/config.asp？cmd=edit&CID=B4E7802D0FE341B89316216E3527C565點(diǎn)擊http://www.icode.co.uk/icatcher/cctvshop/axis-m1011 -network-camera-p-372.html http://www.vitechsecurity.co.uk/images/axis_206.jpg 第7步：駕駛員站 Driver Station便攜式計(jì)算機(jī)是控制機(jī)器人的便攜式計(jì)算機(jī)。盡管FIRST為該角色提供了Classmate上網(wǎng)本，但團(tuán)隊(duì)可以選擇在其他筆記本電腦上安裝Driver Station軟件。通過提供比賽，軟件開發(fā)和調(diào)試的重要信息，Driver Station充當(dāng)控制機(jī)器人的儀表板。有些團(tuán)隊(duì)將諸如視覺處理的任務(wù)從cRIO轉(zhuǎn)移到Driver Station，從而使代碼運(yùn)行得更快，并減輕了cRIO的負(fù)擔(dān)。 Driver Station必須連接到團(tuán)隊(duì)希望使用的任何控件。這些控制器與可選的賽普拉斯板一起通過標(biāo)準(zhǔn)USB連接進(jìn)行連接。在建造季節(jié)中，Driver Station可以通過Wi-Fi與機(jī)器人直接通信，但在比賽期間必須通過提供的以太網(wǎng)電纜插入。筆記本電腦由制造商使用的任何電源供電。競(jìng)賽期間，競(jìng)賽還提供了Classmate的電源連接。賽普拉斯FirstTouch板是芯片上的Arduino供電系統(tǒng)，允許團(tuán)隊(duì)為他們的機(jī)器人創(chuàng)建自定義控制接口。 FirstTouch連接到驅(qū)動(dòng)程序帶有隨附USB電纜的工作站筆記本電腦。它還可以連接到團(tuán)隊(duì)選擇使用常規(guī)電纜使用的任何自定義按鈕。驅(qū)動(dòng)程序控制站的最后一個(gè)組件是控制器本身。團(tuán)隊(duì)可以選擇使用幾乎任何USB供電的控制器，無論它是隨附的操縱桿，Xbox 360游戲手柄還是他們選擇的其他控制器之一。許多團(tuán)隊(duì)分散了控制機(jī)器人的職責(zé)，由一個(gè)人駕駛，另一人控制機(jī)器人。在這種情況下，團(tuán)隊(duì)可以混合使用并匹配其控制器，以迎合其駕駛員的喜好。圖片來源： http://team358.org/files/programming/ControlSystem2009-/components.php結(jié)果http://www.andymark.com/Attack3-p/am-0598.htm點(diǎn)擊http://ownedgamers.com/wp-content/uploads/2012/04/xbox-360-controller-recovers-stolen-console.jpg 第8步：文檔希望本教程可以幫助您熟悉FIRST機(jī)器人大賽中使用的控制系統(tǒng)。如果您想了解有關(guān)FRC控制系統(tǒng)的更多信息，最好的學(xué)習(xí)方法是閱讀FIRST和零件制造商提供的技術(shù)文檔。我在此步驟所附的壓縮文件夾中包含了FIRST的一些技術(shù)和支持文檔。技術(shù)文檔更詳細(xì)地討論了各個(gè)組件，而支持文檔則描述了它們?nèi)绾我黄鹗褂谩Ｎ蚁Ｍl(fā)現(xiàn)此合并資源有幫助。責(zé)任編輯：wv

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