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#1?職能介紹

電控組主要負(fù)責(zé)機(jī)器人的嵌入式軟件和硬件開(kāi)發(fā)，包括搭建控制框架，外設(shè)驅(qū)動(dòng)，算法設(shè)計(jì)，機(jī)器人調(diào)試等工作。其最終目的是保證機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)各種酷炫功能。

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#2?你能在電控組學(xué)到什么?

1.單片機(jī)相關(guān)應(yīng)用知識(shí)；

2.PID，Kalman，MPC等算法原理及應(yīng)用；

3. CubeMX，Keil，git，QT等開(kāi)發(fā)軟件的使用

4. Simulink，Webots，Vrep等仿真軟件的使用。

單片機(jī)基礎(chǔ)

單片機(jī)開(kāi)發(fā)是電控組成員的基本技能。實(shí)驗(yàn)室的絕大部分工作內(nèi)容（包括算法實(shí)現(xiàn)和仿真驗(yàn)證）都是依托單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。從底層原理到上層邏輯，都是每個(gè)成員需要牢牢掌握的基本功。因此，若你提前對(duì)某款單片機(jī)的較為熟悉，或是曾經(jīng)有過(guò)相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)歷，便能夠在電控組的招新中有較大的優(yōu)勢(shì)。

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#1?學(xué)習(xí)內(nèi)容

首先，學(xué)習(xí)STM32的基礎(chǔ)知識(shí)，了解單片機(jī)的基礎(chǔ)概念。如：STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)， STM32的內(nèi)部組成，定時(shí)器的原理，DMA數(shù)據(jù)傳輸方式，以及單片機(jī)的總線(xiàn)架構(gòu)等。

其次，使用STM32的開(kāi)發(fā)板進(jìn)行程序的運(yùn)行和驗(yàn)證。如:制作一個(gè)電子密碼鎖，實(shí)現(xiàn)一個(gè)電子日歷、電子時(shí)鐘，制作一臺(tái)遙控小車(chē)。

學(xué)習(xí)CubeMX和Keil MDK軟件的使用，并嘗試使用CubeMX生成一個(gè)實(shí)際能夠使用的Keil 工程。

了解各種通信協(xié)議的特點(diǎn)、實(shí)際通信過(guò)程，并實(shí)踐使用其中的兩到三種，如：UART， CANIIC、SPI、USB2.0。

學(xué)習(xí)使用燒錄器，如:使用Jlink燒錄，利用Keil的Debug功能進(jìn)行調(diào)試。

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#2?學(xué)習(xí)途徑

1.B站搜索STM32，學(xué)習(xí)單片機(jī)的原理及開(kāi)發(fā)技能；

2.上ST官網(wǎng)搜索對(duì)應(yīng)芯片相關(guān)說(shuō)明文檔下載閱覽；

3.B站搜索Jlink使用教程，學(xué)習(xí)燒錄器的使用。

焊接

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#1?學(xué)習(xí)內(nèi)容?

1.了解貼片和直插式電子物料的焊接方式和技巧；

2.了解芯片的不同封裝類(lèi)型和代號(hào)。

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#2?學(xué)習(xí)途徑?

你可以購(gòu)買(mǎi)焊接練習(xí)板進(jìn)行焊接練習(xí)，也可以上B站學(xué)習(xí)焊接不同類(lèi)型物料的基本技巧。

電路基礎(chǔ)任務(wù)

下圖為一電源模塊原理圖，具備交流轉(zhuǎn)直流、輸出電壓可調(diào)、過(guò)流保護(hù)的功能。

觀察上面的原理圖，分析并回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)說(shuō)明二極管D1，D2，D3，D4的作用。

（2）請(qǐng)說(shuō)明如何調(diào)節(jié)輸出電壓及其調(diào)節(jié)原理（輸出電壓計(jì)算公式）。

（3）請(qǐng)說(shuō)明上圖電路如何實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。

（4）請(qǐng)說(shuō)明觸發(fā)過(guò)流保護(hù)后如何使電路恢復(fù)到正常狀態(tài)。

（5）分析思考本題中對(duì)于三極管的使用與第3題中有何區(qū)別。

硬件設(shè)計(jì)任務(wù)

（1）根據(jù)以下原理圖，繪制PCB。

要求：手動(dòng)布線(xiàn)，阻容元件均使用0603封裝，C1，C2使用10uF/0603/10V（立創(chuàng)商城物料編號(hào)C19702）貼片電容，Q1，Q2替換為SS8050。

問(wèn)題：當(dāng)兩個(gè)LED燈色一致，三極管參數(shù)一致，R3=R1，R4=R2時(shí)，閃爍周期T=R1*C1*In2≈0.7*R1*C1。但是做出來(lái)以后，會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際振蕩周期與計(jì)算不符。請(qǐng)問(wèn)實(shí)際相比計(jì)算是偏大還是偏??？原因是什么?

（2）設(shè)計(jì)一塊最小系統(tǒng)板，使用AD20軟件完成原理圖和pcb以及其封裝庫(kù)，多嘗試幾次，將板子的面積不斷縮小，體會(huì)前期布局以及走線(xiàn)規(guī)劃的重要性。

操作系統(tǒng)

RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）是單片機(jī)上應(yīng)用最廣泛的操作系統(tǒng)，它會(huì)按照排序運(yùn)行、管理系統(tǒng)資源，并為開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序提供一致的基礎(chǔ)。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室使用的RTOS是FreeRTOS，一款開(kāi)源免費(fèi)使用的、易于在嵌入式系統(tǒng)上面移植開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

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#1?學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.學(xué)習(xí)FreeRTOS的基本概念和原理如:任務(wù)、隊(duì)列、信號(hào)量的概念，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，操作系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的原理。

2.實(shí)際使用FreeRTOS運(yùn)行代碼。完成手動(dòng)移FreeRTOS，?或直接使用CubeMX生成部署上FreeRTOS的Keil工程。創(chuàng)建多個(gè)任務(wù)并同時(shí)運(yùn)行。多個(gè)任務(wù)之間使用隊(duì)列進(jìn)行通信。

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#2?學(xué)習(xí)途徑

你可以在B站搜索FreeRTOS尋找相關(guān)視頻教程，也可以購(gòu)買(mǎi)第三方教程文檔資料，跟著上面的篇章學(xué)習(xí)。

拓展學(xué)習(xí)-仿真工具

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#1?Simulink

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具。它是一個(gè)模塊圖環(huán)境，用于多域仿真以及基于模型的設(shè)計(jì)。它支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真、自動(dòng)代碼生成，以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)試和驗(yàn)證。

在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，我們常用Simulink進(jìn)行控制算法的仿真，參數(shù)整定，以及響應(yīng)曲線(xiàn)的繪制。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.學(xué)習(xí)基礎(chǔ)模塊庫(kù)中的模塊使用方法;

2.設(shè)計(jì)和搭建PID控制器的仿真模型。

參考鏈接

https://ww2.mathworks.cn/products/simulink.html

https://blog.csdn.net/weixin_45728705/article/details/120122303

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#2?Webots

Webots是一款開(kāi)源的多平臺(tái)機(jī)器人仿真軟件，其仿真頻率最高可以達(dá)到1000Hz，為機(jī)器人的建模、編程和仿真提供了完整的開(kāi)發(fā)環(huán)境。尤其是對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的仿真， Webots的表現(xiàn)尤為突出。

在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，Webots主要用于四足機(jī)器人、機(jī)械臂的仿真。它加快了機(jī)器人的研發(fā)速度，降低了測(cè)試成本。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.學(xué)習(xí)仿真環(huán)境的搭建，如模型導(dǎo)入，模型參數(shù)配置，仿真參數(shù)配置等;

2.搭建簡(jiǎn)易的小車(chē)模型，編寫(xiě)控制器，控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度。

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#3?Vrep

Vrep是具有集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的機(jī)器人模擬器，基于分布式控制架構(gòu):每個(gè)對(duì)象/模型可以通過(guò)嵌入式腳本、插件、ROS或BlueZero節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程API客戶(hù)端或定制解決方案進(jìn)行單獨(dú)控制。這使得Vrep 非常通用，非常適合多機(jī)器人應(yīng)用。

在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，Vrep主要用于步兵機(jī)器人，英雄機(jī)器人，哨兵機(jī)器人等RoboMaster比賽機(jī)器人兵種的仿真，對(duì)機(jī)器人的進(jìn)一步迭代方向具有指導(dǎo)意義。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.學(xué)習(xí)仿真環(huán)境的搭建，如模型導(dǎo)入。模型參數(shù)配置，仿真 參數(shù)配置等;

2.使用Vrep中任意內(nèi)置機(jī)器人模型，編寫(xiě)Lua控制器，控制其簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，如控制小車(chē)前進(jìn)后退。

拓展學(xué)習(xí)-ROS

ROS是用于編寫(xiě)機(jī)器人軟件程序的一種具有高度靈活性的軟件架構(gòu)。它包含了大量工具軟件、庫(kù)代碼和約定協(xié)議，旨在簡(jiǎn)化跨機(jī)器人平臺(tái)創(chuàng)建復(fù)雜、魯棒的機(jī)器人行為這一過(guò)程的難度與復(fù)雜度。

ROS設(shè)計(jì)者將ROS表述為“ROS=Plumbing+Tools+Capabilities+Ecosvstem”，即ROS是通訊機(jī)制、工具軟件包、機(jī)器人高層技能以及機(jī)器人生態(tài)系統(tǒng)的集合體。

ROS的架構(gòu)為分布式節(jié)點(diǎn)，即將整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)部劃分為多個(gè)相互獨(dú)立，而又可以相互通信的節(jié)點(diǎn)。這樣子的架構(gòu)可以很方便地進(jìn)行外設(shè)拓展以及應(yīng)用遷移。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

1學(xué)習(xí)ROS中的Publisher-Subscriber模型和Client-Server模? ? 型；

2.使用任意通信模型，控制Demo--小海龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)。

參考鏈接

https://www.ros.org/

https://www.quyuehome.com/

小貼士

以上學(xué)習(xí)內(nèi)容中，單片機(jī)相關(guān)內(nèi)容建議都進(jìn)行學(xué)習(xí)了解，有能力的同學(xué)最好能夠購(gòu)買(mǎi)核心板或者開(kāi)發(fā)板進(jìn)行響應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)。此部分為學(xué)習(xí)重點(diǎn)，面試時(shí)也會(huì)重點(diǎn)考核。

掌握此部分知識(shí)后，同學(xué)們可以挑選拓展學(xué)習(xí)中感興趣的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于時(shí)間有限，選擇其中一個(gè)部分進(jìn)行學(xué)習(xí)即可。如有余力，再學(xué)其他。此部分內(nèi)容主要用于挖掘同學(xué)們的興趣點(diǎn)，面試中歡迎大家展示學(xué)習(xí)成果，但不計(jì)入考核分?jǐn)?shù)。如入隊(duì)，也可根據(jù)此更好地安排學(xué)習(xí)和分工。

實(shí)踐是檢驗(yàn)理論的一個(gè)重要手段，面試的時(shí)候會(huì)考核大家實(shí)踐任務(wù)的完成情況以及提前學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，大家一定要用心完成，不能只是一股腦背題庫(kù)哦。

面試時(shí)請(qǐng)攜帶能夠代表個(gè)人水平的比賽作品或展示小任務(wù)的完成情況，詳情請(qǐng)見(jiàn)后續(xù)招新咨詢(xún)qq群通知~

競(jìng)賽組&項(xiàng)目組分流須知

實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)開(kāi)發(fā)分兩個(gè)大組——競(jìng)賽組和項(xiàng)目組，每個(gè)大組下分設(shè)電控組，機(jī)械組與視覺(jué)組。競(jìng)賽組主要參與RoboMaster機(jī)甲大師賽，而項(xiàng)目組主要參加華為嵌入式大賽、ROBOCON、全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等團(tuán)隊(duì)規(guī)模相對(duì)較小的比賽。

加入競(jìng)賽組，可以感受到大型團(tuán)隊(duì)里協(xié)作配合的氛圍，并且基于較為完善的培養(yǎng)體系，能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握開(kāi)發(fā)機(jī)器人所需的知識(shí)。同時(shí)會(huì)負(fù)責(zé)從零到一開(kāi)發(fā)機(jī)器人，并在機(jī)器人交流和對(duì)抗中，不斷迭代和完善機(jī)器人，成為一名追求極致的工程師。

相比于競(jìng)賽組，項(xiàng)目組更注重理論的探索和學(xué)習(xí)，因此仿真的運(yùn)用會(huì)更加頻繁和必要。因?yàn)閰⒓拥谋荣愐?guī)模較小，并且比賽規(guī)則每年變動(dòng)較大，因此隊(duì)員開(kāi)發(fā)的自由度較大，更加考驗(yàn)隊(duì)員的創(chuàng)新能力，以及設(shè)計(jì)的魯棒性。

兩大組別在機(jī)械、電控、視覺(jué)三個(gè)方面的學(xué)習(xí)和考核要求一致。在前期，兩大組的新隊(duì)員會(huì)統(tǒng)一培訓(xùn)培養(yǎng)，后期則會(huì)按照?qǐng)?bào)名和面試結(jié)果進(jìn)行分流。

文案 /?電控組

美工 / 胡鈺瀅

編輯 / 趙茹涵

審核 / 徐心卓

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