如何使用MATLAB这把“利器”开发机器人.doc
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1、如何使用MATLAB这把“利器”开发机器人机器人绝对是当前的一个热门话题之一。从工业机器人到扫地机器人,从实验室机器人到各种创新玩具机器人,机器人逐渐走进了大众的视野,进入了普通人的生活。不管是技术发烧友还是普通消费者,都越来越多的把目光投向了机器人。随着网络众筹的兴起,技术创业的经济门槛降低,一个又一个明星众筹项目也激发了越来越多的技术爱好者从关注到实践,纷纷投身机器人开发的怀抱。每个人都期待着自己开发的创新原型,能称为下一个被投资人或公众所瞩目的焦点。古人云,“工欲善其事,必先利其器。” 现在让我们来看看如何使用MATLAB 这个“利器” 来帮助我们快速实现我们的创意。MATLAB 平台M
2、ATLAB 是全球知名的数据分析和处理软件,这个红色的二次曲面 LOGO 几乎出现在每一所大学的教科书里。图1 MATLAB LOGO但事实上,它不再仅仅是那个我们在学生时代所认识的仅仅用于数据处理与画图的“超级计算器”,它在行业内的应用远比教育领域更为广泛和深入。从下图的工具箱结构可以窥知一二。可以看到右侧的深蓝色模块,它也为各个专门的应用领域开发了一系列工具箱。图2 MATLAB 工具箱MATLAB/Simulink 算法开发平台也几乎是汽车、军工等行业进行控制算法设计的必备工具。基于 Simulink模型的建模、仿真、测试验证以及代码生成,这种基于模型的设计理念 (MBD)也正在替代传统
3、的手写 C 代码的开发流程,成为算法开发的主流与未来的趋势。图3 基于模型的设计那么,这对于开发机器人意味着什么呢?这意味着,你不仅可以摆脱繁复的 C+ 代码编程,还可以借助 MATLAB 强大的工具箱系列,通过仿真来帮助你测试算法、优化参数等等。如果用户购买了代码生成工具箱,还可以提取所生成的嵌入式 C/C+ 算法函数,集成到自己外部的工程项目中去,如图4左侧箭头,这也是商业产品开发的主流选择。电子发烧友机器人技术特刊,更多优质内容,马上下载阅览MATLAB/Simulink Support Package我这里主要想介绍一下免费硬件支持包: MATLAB/Simulink Support
4、Package。它相当于是 MATLAB 与各种低成本硬件之间的桥梁。下载安装官方免费的 MATLAB/Simulink Support package,简单设置好对应的板卡后,Simulink 框图或者 MATLAB脚本便可以一键编译下载到硬件运行了,如下图右侧箭头。这对于快速实现早期创意非常有用,尤其是对小的开发团队来说,可以将注意力更多的放到算法设计与开发上,而不是基本的 C 代码实现。图4 从模型到实现MATLAB/Simulink Support Package为一系列所支持的板卡提供了基本的驱动模块,只需要在软件界面上进行简单的配置,就可以将实现框图式的算法模型一键下载到硬件板卡上
5、去,有助于我们快速实现早期创意,缩短原型开发周期。通过它,我们可以很容易实现与这些硬件通讯,读取数据到 MATLAB 环境进行分析和处理,轻松下载 Simulink这种框图式的算法来实现各种有创意的应用。图5 MATLABSimulink Support Package案例介绍下面,我们使用 Arduino MEGA 2560来演示如何实现将模型一键下载到硬件。这是一个非常简单的例子:使用光敏电阻来控制LED灯的明暗。硬件连线简单的说就是利用光敏电阻与固定电阻串联形成分压电路,并将分压电压读入Arduino,然后用这个值来输出控制发光二极管的明暗。将分压电压值读入Arduino的A1 引脚;将
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