机器人电气系统详解

网友投稿 910 2022-11-24

机器人电气系统详解

步骤1:术语

PWM电缆:脉宽调制(PWM)电缆是一种通常用于允许机器人组件之间通过以下方式相互通信的电缆:数字或模拟信号。最常见的是,它们有3根电线,但是有些版本却有1至5根电缆。

步骤2:CRIO

团队可能会遇到两种版本的cRIO。第一张图片显示了cRIO-FRC,第二张图片显示了cRIO-FRC II。这两个版本之间唯一的实际区别是它们支持的模块数量。 cRIO-FRC支持八个模块,而cRIO-FRC II支持四个模块。受支持的模块数量减少,也可以使cRIO变得更轻便,占地面积也更小。 cRIO-FRC II从2012年开始提供给新手团队,老兵团队可以选择购买一个。

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步骤3:控制板

Digital Sidecar是一个模块,充当发送到cRIO和从cRIO发送的数字信号的集线器。它接收的信号从输出数字信号的传感器(例如编码器或气压开关)发送。它发送的信号用于控制电机控制器或伺服电机等设备。

电磁阀中断是一个模块,允许cRIO控制气动系统中使用的电磁阀。它可以为12V或24V螺线管供电,但一次只能供电一种。

第4步:配电

12伏铅酸电池为FRC机器人上的所有电气系统供电。

12V电池的正极端子。连接到120 Amp断路器,而负极端子直接连接到配电板。

120 Amp断路器在一个端子上从机器人12V电池的正极直接连接,将其连接到配电板的正极端子。

配电板将电源从12V电池分配到机器人上的所有不同组件。它还通过使用20、30和40安培自动复位断路器来调节每个组件的功耗。

配电板几乎连接到控制系统的每个部分。其主要正极端子连接到120 A断路器,而其主要负极端子直接连接到电池。它具有用于cRIO和电磁突围的24V连接,用于摄像机的5V连接以及用于路由器电源转换器的专用12V连接。它具有8个12V连接,可以吸收40安培的电流,还有12个12V端子,可以吸收30安培的电流。这些端子连接到许多组件,例如电动机控制器,cRIO分支板,甚至是定制电路。

机器人配电系统的最后一部分是路由器电源转换器。此组件将专用于路由器的12V电源转换为D-Link路由器所需的电压。

路由器电源转换器连接到配电板的12V路由器连接以及D-Link路由器本身。

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第5步:电机控制器

Jaguar电动机控制器的主要连接是配电板的12V电压之一。输出并连接到电动机。尽管Jaguar必须以正确的极性连接到配电板上的端子,但是可以在Jaguar的输出上交换电动机的极性。但是,这样做会根据代码给出的方向交换电动机的旋转方向。此外,如果使用PWM控制,则捷豹通过PWM电缆连接到Digital Sidecar,如果使用CAN控制,则连接到cRIO的串行端口。最后,可以将编码器连接到Jaguar的5针PWM端口,以进行闭环速度和位置控制。

Victor 884电动机控制器与Jaguar电动机控制器非常相似。像捷豹一样,它可以控制与其相连的电动机的速度和方向。但是,只能用PWM电缆控制Victor,因此无法利用CAN总线提供的优势。尽管如此,许多经验丰富的团队仍继续使用Victor,因为它们的占地面积更小且被认为更可靠。

Victor电动机控制器通过其12V端子之一连接至配电板,并直接连接至电动机。它由Digital Sidecar通过PWM控制。最后,必须将Victor的冷却风扇与走线到配电板的电线连接。

Spike继电器实质上是用作组件的开/关开关。当与电动机一起使用时,可用于正向,反向或断开驱动它们。 Spike还可以用于打开或关闭其他电子设备,例如灯或压缩机。最后,除了配电板上的断路器外,Spike继电器还有一个用于20安培断路器的端口。

Spike连接到配电板的12V 30安培端子之一。它的输出可以连接到电动机,压缩机,照明灯或电磁阀。它通过与数字边车的PWM连接进行控制。

步骤6:其他

D-Link路由器通过路由器电源转换器供电,并通过以太网电缆连接到cRIO。路由器还可以通过以太网连接到其他设备,从而允许它们与cRIO和驱动程序站进行通信。最常使用这种连接方式的设备是Axis摄像机。

Rockwell Signal LED用于警告机器人周围的人它正在运行,并传达有关其当前状态的其他信息。信号LED总共使用五种不同的闪烁模式。以下是不同模式及其指示的列表:

稳定开启:自主模式

短路关闭:(1500ms开启,100ms关闭):遥控模式

慢速闪烁(打开900毫秒,关闭900毫秒)

快速闪烁(打开200毫秒,关闭200ms):由于没有驾驶员站通讯,错误的cRIO图像,错误的团队ID而导致系统错误,或出现许多通信错误

快慢闪烁(打开200毫秒,关闭900毫秒):电池电量低和系统被系统监视程序,用户监视程序或设置为禁用的Driver Station禁用。

Rockwell Signal LED通过2针PWM电缆连接到Digital Sidecar。

有两个摄像头可以连接到机器人,用作视觉处理的传感器,也可以用作反馈设备。司机。尽管有两种型号的摄像机,即Axis M1011和Axis 206,但它们在功能上是等效的。

摄像机通过专用的5V连接从配电板接收电源。它还通过以太网电缆连接到D-Link路由器,从而使其可以与cRIO和驱动程序站进行通信。

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第7步:驾驶员站

Driver Station便携式计算机是控制机器人的便携式计算机。尽管FIRST为该角色提供了Classmate上网本,但团队可以选择在其他笔记本电脑上安装Driver Station软件。通过提供比赛,软件开发和调试的重要信息,Driver Station充当控制机器人的仪表板。有些团队将诸如视觉处理的任务从cRIO转移到Driver Station,从而使代码运行得更快,并减轻了cRIO的负担。

FirstTouch连接到驱动程序带有随附USB电缆的工作站笔记本电脑。它还可以连接到团队选择使用常规电缆使用的任何自定义按钮。

驱动程序控制站的最后一个组件是控制器本身。团队可以选择使用几乎任何USB供电的控制器,无论它是随附的操纵杆,Xbox 360游戏手柄还是他们选择的其他控制器之一。许多团队分散了控制机器人的职责,由一个人驾驶,另一人控制机器人。在这种情况下,团队可以混合使用并匹配其控制器,以迎合其驾驶员的喜好。

第8步:文档

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