基于“人工智能和物联网+”的创新产品设计

陈英、万幸、王倩、李华兵、黄敏、强永军、赵鑫、罗万波、朱里红

目录

  • 1 教学录像
    • 1.1 课程负责人-陈英
    • 1.2 主讲教师-罗万波
    • 1.3 主讲教师-万幸
    • 1.4 主讲教师-王倩
    • 1.5 主讲教师-潘绍飞
  • 2 课程标准与学习指南
    • 2.1 课程标准
    • 2.2 学习指南
  • 3 新技术在创新创业中的应用
    • 3.1 3D打印技术简介
    • 3.2 物联网技术简介
    • 3.3 人工智能技术简介
    • 3.4 智能硬件平台选型
  • 4 TPYBoard快速入门
    • 4.1 TPYBoard连接与下载
    • 4.2 TPYBoard参数和引脚图
    • 4.3 Thonny 开发环境
    • 4.4 TPYBoard 板级功能
    • 4.5 TPYBoard GPIO
    • 4.6 TPYBorad 定时器
  • 5 智能小车设计制作
    • 5.1 智能小车舵机与电机驱动设计
    • 5.2 红外防坠落小车设计制作
    • 5.3 红外寻迹无线小车设计制作
    • 5.4 无线蓝牙智能小车设计制作
    • 5.5 加速度无线小车设计制作
  • 6 智能语音3D小狗的设计与制作
    • 6.1 3D打印技术应用
    • 6.2 智能语音技术
    • 6.3 需求分析与产品开发
    • 6.4 “智能语音3D小狗”产品策划
  • 7 智能心率监测预报仪
    • 7.1 智能心率监测预报仪需求分析与技术需求
    • 7.2 智能心率监测预报仪软硬件开发
    • 7.3 智能心率监测预报仪产品与策划
  • 8 “停车效率专家”- 智能停车系统设计
    • 8.1 智能停车场管理系统组成及产品选型
    • 8.2 智能停车系统硬件通信接口程序设计
    • 8.3 停车智能引导程序设计
    • 8.4 “停车效率专家”产品策划
  • 9 创新产品的创业指导
    • 9.1 创业者和创业者团队
    • 9.2 创业项目计划书编制及演练及展示
    • 9.3 创意产品营销及演练
  • 10 案例
    • 10.1 3D打印技术案例
    • 10.2 物联网技术案例
    • 10.3 人工智能技术案例
    • 10.4 智能汽车竞赛赛车设计与制作案例
    • 10.5 “停车效率专家”- 智能停车系统设计案例
    • 10.6 智能语音3D小狗的设计与制作案例
    • 10.7 智能心率监测预报仪案例
    • 10.8 创业者和创业者团队案例
    • 10.9 创业项目计划书编制及演练及展示案例
    • 10.10 创意产品营销及演练案例
  • 11 实训实习项目
    • 11.1 物联网技术小项目实操-模拟红绿灯
    • 11.2 人工智能技术实训项目
    • 11.3 智能汽车竞赛赛车组装与调试
    • 11.4 智能汽车竞赛赛车程序调试
    • 11.5 智能停车系统硬件通信接口程序设计
    • 11.6 停车智能引导程序设计
    • 11.7 智能语音3D小狗项目实操-3D打印小型纪念品
    • 11.8 智能语音3D小狗项目实操-情感分类问题实战
    • 11.9 智能语音3D小狗项目实操-智能语音3D小狗制作
    • 11.10 智能语音3D小狗项目实操-智能语音小狗产品策划
    • 11.11 智能心率监测预报仪项目实操-硬件选型与3D打印手环
    • 11.12 智能心率监测预报仪项目实操-智能心率监测预报仪软硬件开发
    • 11.13 智能心率监测预报仪项目实操-智能心率监测预报仪产品与策划
    • 11.14 创业案例分析实训项目
    • 11.15 创业团队组建实训项目
    • 11.16 创业计划书编制及仿真模拟实训项目
    • 11.17 创业计划书的方案展示实训项目
    • 11.18 自媒体营销方案设计实训项目
    • 11.19 产品路演及实际推广实训项目
  • 12 习题
    • 12.1 3D打印技术习题
    • 12.2 物联网技术习题
    • 12.3 人工智能技术习题
    • 12.4 智能汽车竞赛赛车设计与制作习题
    • 12.5 “停车效率专家”- 智能停车系统习题
    • 12.6 智能语音3D小狗的设计与制作
    • 12.7 智能心率监测预报仪
    • 12.8 创业者和创业者团队习题
    • 12.9 创业项目计划书编制及演练及展示习题
    • 12.10 创意产品营销及演练习题
  • 13 教案节选
    • 13.1 3D打印技术
    • 13.2 智能停车场管理系统组成及产品选型
    • 13.3 智能心率监测预报仪软硬件开发
    • 13.4 创业者经典案例剖析
智能小车舵机与电机驱动设计

驱动舵机


1. 引言

大家应该都看到过机器人的手臂啊腿脚啊什么的一抽一抽的在动弹吧...是不是和机械舞一样的有节奏,现在很多机器人模型里面的动力器件都是舵机。

但是大家一般见到的动力器件都是像步进电机,直流电机这一类的动力器件,应该对舵机比较陌生。

舵机主要有以下3个优点:

一是体积紧凑,便于安装; 二是输出力矩大,稳定性好; 三是控制简单,便于和数字系统接口。

本次教程中使用的是SG90的舵机,个人感觉性能一般,但是比较稳定和耐用,做DIY实验器材用还是比较不错的。

2. 舵机的基本介绍

  • 舵机的组成与参数

舵机,又称伺服马达,是一种具有闭环控制系统的机电结构。舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。 其工作原理是由控制器发出PWM(脉冲宽度调制)信号给舵机,经电路板上的IC处理后计算出转动方向,再驱动无核心马达转动, 透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器(电位器)返回位置信号,判断是否已经到达设定位置,一般舵机只能旋转180度。

../../../../_images/test_31.png

  • 舵机的接线

舵机有3根线,棕色为地,红色为电源正,橙色为信号线,但不同牌子的舵机,线的颜色可能不同。

  • 舵机的控制原理

舵机的转动的角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的。

占空比:

1.指高电平在一个周期之内所占的时间比率。

2.正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如:正脉冲宽度1μs,信号周期10μs的脉冲序列占空比为0.1。即:脉冲的宽度除以脉冲的周期称为占空比。标准PWM(脉冲宽度调制)信号的周期固定为20ms(50Hz),理论上脉宽分布应在1ms到2ms之间,但是,事实上脉宽可由0.5ms到2.5ms之间,脉宽和舵机的转角0°~180°相对应。

3. TPYBoard v10x驱动舵机

  • 实验目的

通过加速度传感器的X方向控制舵机的转动,让舵机随TPYBoard 的转动而转动

  • 实验材料

  1. TPYBoard v10x 开发板 1块

  2. SG90舵机 1个

  3. 杜邦线 若干

  • 连接图:

在micropython中已经有封装好的Servo模块用于伺服控制。设定了4个引脚X1、X2、X3和X4。我这里接的是X1引脚。

TPYBoardv10x舵机
X1橙色
VIN红色
GND棕色

http://www.tpyboard.com/ueditor/php/upload/image/20160722/1469172305445497.jpg

当然,大家也可以使用其他的GPIO引脚,但是需要自己编写驱动程序

  • 实验代码

我们将三轴加速度传感器和舵机进行结合,实现当开发板转动时,舵机也随之转动。

main.py 内容如下:

from pyb import *

accel = Accel()
servo = Servo(1)
while True:
    x = accel.x()
    servo.angle(-x*3,300)
    delay(200)

视频:舵机使用