Learning Robot Programming with Linkbot for the Absolute Beginner

361 Pages·2015·5.24 MB·English

Learning Robot Programming
with Linkbot for the Absolute Beginner
Harry H. Cheng
UCDavisCenterforIntegratedComputingandSTEMEducation(C-STEM)
UniversityofCalifornia-Davis
http://c-stem.ucdavis.edu
June 6, 2015
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Table of Contents
Preface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
1 Introduction 1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 RoboPlayCompetition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 MajorFeaturesofLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 RuntheOn-BoardDemoProgramontheLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 PlaywithMultipleLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5.1 PoseTeachingMode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5.2 TiltDriveMode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5.3 CopyCatMode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5.4 UnpairtheConnectedLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.6 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 ControllingaLinkbotUsingtheRobotControlPanel 10
2.1 TheZeroPositionsoftheLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
ii
2.1.1 TheSchematicDiagramoftheLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.2 TheZeroPositionforaJointoftheLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.3 TestingtheZeroPositionsandRelaxingMotorsofaLinkbot . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.4 RecalibratingtheZeroPositionsoftheLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.6 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 ConnectLinkbotsfromaComputer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1 TheLinkbotDeviceDriver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.2 AddingLinkbotIDsinLinkbotLabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.4 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 ControlaLinkbotUsingtheRobotControlPanel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.1 TheRobotControlPanel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.2 IndividualJointandSpeedControl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.3 RollingControlforLinkbot-I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.4 BuzzerControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.5 MonitoringAccelerometerData . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.6 ControlMultipleLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.8 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.9 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4 TheColorPanel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3 GettingStartedWithProgrammingLinkbots 22
3.1 GetStartedwithChforComputerProgramming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1.1 GettingStartedwithChIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1.2 TheFirstChProgram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.3 EditingPrograms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.4 RunningProgramsandStoppingTheirExecution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.5 OutputfromExecutionofPrograms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.6 NewlineCharacter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.7 CopyingContentsinaProgramtoAnotherPrograminChIDE . . . . . . . . . . . . 25
3.1.8 CorrectingErrorsinPrograms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.9 BrowsingFiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.11 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2 MoveJointsRelativetotheirCurrentPositions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 DriveForwardandBackwardbyAngleRelativetoitsCurrentJointPosition . . . . . . . . . 32
iii
3.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4 MonitorJointAnglesUsingtheRobotControlPanelinDebugMode . . . . . . . . . . . . . 33
3.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5 SettheLEDColor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.6 ControltheLinkbot-L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.6.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.7 ControlaLinkbotWirelesslyWithoutConnectingwithaUSBCable . . . . . . . . . . . . 38
3.7.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.7.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.7.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4 RobotSimulationwithRoboSim 40
4.1 RoboSimGUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.1 Platform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1.2 Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1.3 Tracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1.4 GridConfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1.5 IndividualRobotConfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.6 PreconfiguredLinkbotConfigurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.1.8 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.1.9 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2 RunaChProgramwithRoboSim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.3 InteractwithaRoboSimScene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.3.1 KeyboardInput . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.3.2 MouseInput . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.4 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5 InteractingwithaLinkbotatRuntimethroughVariablesandInput/OutputFunctions 52
5.1 UseVariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.1.1 DeclarationofVariablesandDataTypedoubleforDecimals . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.2 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
iv
5.1.3 DataTypeintforIntegers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.1.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.1.5 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.1.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2 TheOutputFunctionprintf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2.1 PrecisionofDecimalNumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.2.2 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.3 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3 InputintoProgramsUsingFunctionscanf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.4 MoveaDistanceforaTwo-WheelRobot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.5 NumberLineforDistances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.6 TurnLeftandTurnRight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.6.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6 WritingProgramstoControlaGroupofLinkbotstoPerformIdenticalTasks 71
6.1 ControlaGroupofLinkbotswithIdenticalMovements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.2 ControlanArrayofLinkbotswithIdenticalMovements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7 WritingProgramstoControlaSingleLinkbot 78
7.1 MultipleMotionStatementsinaProgram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
7.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
7.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
7.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
7.2 MoveJointstotheirAbsolutePositionsandResettotheZeroPositions . . . . . . . . . . . 79
7.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
7.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
7.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
7.3 GetJointAngles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.3.1 GetaJointAngle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
v
7.3.2 GetMultipleJointAngles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7.3.4 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7.3.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7.4 MoveaSingleJoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.4.1 MoveaSingleJointtotheAbsolutePosition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.4.2 MoveaSingleJointRelativetotheCurrentPosition . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
7.4.3 DelaytheMotionofaLinkbotUsingtheMemberFunctiondelaySeconds() . . . . . 86
7.4.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.4.5 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.4.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.5 GetandSetJointSpeeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.5.1 GetandSetaJointSpeed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.5.2 GetandSetJointSpeeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
7.5.3 GetandSetaJointSpeedRatio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.5.4 GetandSetJointSpeedRatios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.5.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
7.5.6 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
7.5.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
7.6 zConvertUnitsofAnglesbetweenDegreesandRadians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.6.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
7.6.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.6.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8 WritingAdvancedProgramstoControlaSingleLinkbot 97
8.1 PlotaCurveUsingthePlottingMemberFunctionsscattern()anddata2DCurve() . . . . . 97
8.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
8.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
8.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
8.2 PlotRecordedJointAnglesandTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
8.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.3 MoveJointswithaSpecifiedTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
8.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.4 HoldtheJointsAtExit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8.5 MeasuretheClockTimeUsingtheMemberFunctionsystemTime() . . . . . . . . . . . . . 111
8.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
8.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
8.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
vi
9 ControllingaLinkbot-IasaTwo-WheelRobot 114
9.1 MoveaTwo-WheelRobotwiththeSpecifiedDistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.1.1 MoveaTwo-WheelRobotwiththeSpecifiedSpeed,JointAngles,andDistance . . 115
9.1.2 Control a Linkbot-I with the Speed and Distance Input from the User Using the
Functionscanf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.1.3 EstimatetheErrorinDistanceandUsetheFunctiongetDistance(). . . . . . . . . . 117
9.1.4 zUsetheFunctionsdistance2angle()andangle2distance() . . . . . . . . . . . . . 119
9.1.5 GettheTimeforaTwo-WheelRobottoCompleteitsMovementwiththeSpecified
SpeedandDistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
9.1.6 PlotDistancesversusTimeforaTwo-WheelLinkbot-IwiththeSpecifiedSpeedand
Distance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
9.1.7 PlotRobotDistanceinNumberLine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.1.8 PlotDistancesversusTimewithanOffsetfortheInitialPosition . . . . . . . . . . . 129
9.1.9 PlotRobotDistancesinNumberLinewithanOffsetfortheInitialPosition . . . . . 132
9.1.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
9.1.11 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
9.1.12 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
9.2 MoveaTwo-WheelRobotwiththeSpecifiedTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.2.1 ControlaLinkbot-IwiththeSpeedandTimeInputfromtheUserUsingtheFunction
scanf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.2.2 GettheMovedDistanceBasedontheSpecifiedSpeedandTime . . . . . . . . . . . 140
9.2.3 PlotDistancesversusTimeforaTwo-WheelLinkbot-IwiththeSpecifiedSpeedand
Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9.2.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.2.5 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.2.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.3 UseDifferentUnitsforSpeed,Radius,andDistance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
9.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
10 MovingaSingleRobotinaCoordinateSysteminRoboSim 149
10.1 MoveaLinkbot-IinaCoordinateSystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
10.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
10.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
10.2 MoveaLinkbot-IAlongaTrajectory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
10.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.3 TracethePositionsofaLinkbot-I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
10.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.4 RecordthePositionsofaLinkbot-I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
10.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
vii
10.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
10.5 CreateanObstacleCoursewithPoints,Lines,andTextonaRoboSimScene. . . . . . . . . 172
10.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
10.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
10.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11 SensoryInformationforaLinkbot 179
11.1 SetandGettheLEDColorbyNameUsingtheDataTypestring t . . . . . . . . . . . . . . 179
11.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.2 SetandGettheLEDColorbyRGBValues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
11.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
11.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
11.3 SettheBuzzerFrequencyofaLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
11.3.1 SettheBuzzertoaSpecifiedFrequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
11.3.2 SettheBuzzerMultipleTimesUsingawhileLoopwithaUserSpecifiedFrequency 186
11.3.3 ChangetheBuzzerFrequencyaPredeterminedNumberofTimes . . . . . . . . . . 187
11.3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
11.3.5 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.3.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.4 GettheAccelerometerData. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
11.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
11.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
11.5 GettheBatteryVoltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
11.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
11.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
11.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
12 WritingProgramstoControlMultipleIndividualLinkbots 196
12.1 ControlMultipleLinkbotsUsingtheRobotControlPanel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
12.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
12.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
12.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
12.2 ControlMultipleLinkbotsUsingaProgram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
12.2.1 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
12.2.2 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
12.2.3 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
12.3 BlockingversusNon-BlockingFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
12.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
12.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
12.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
12.4 SynchronizetheMotionofMultipleLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
12.4.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
12.4.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
viii
12.4.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
12.5 MoveMultipleLinkbotswithSpecifiedDistancesorJointAngles . . . . . . . . . . . . . . 207
12.5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
12.5.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
12.5.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
12.6 PlotRecordedDistancesandTimeforMultipleLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
12.6.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
12.6.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
12.6.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
12.7 MoveMultipleLinkbotswithSpecifiedTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
12.7.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
12.7.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
12.7.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
12.8 MoveMultipleLinkbotsForever . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
12.8.1 ABatonPassingRobotRelayRace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
12.8.2 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
12.8.3 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
12.8.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
12.9 PlotRecordedDistancesandTimeforMultipleLinkbotswithanOffsetfortheDistance . . 230
12.9.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
12.9.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
12.9.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
12.10zCopyMotionsofaControllerLinkbottoaControlledLinkbot . . . . . . . . . . . . . . . 239
12.10.1RepeatActionsUsingawhileLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
12.10.2Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
12.10.3Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
12.10.4Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
13 MovingMultipleRobotsinaCoordinateSysteminRoboSim 244
13.1 MoveMultipleLinkbot-IsinaCoordinateSystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
13.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
13.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
13.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
13.2 TraceandRecordthePositionsofMultipleLinkbot-Is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
13.2.1 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
13.3 MoveMultipleLinkbot-IsAlongDifferentTrajectories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
13.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
13.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
13.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
14 WritingProgramstoControlOneorMultipleGroupsofLinkbots 260
14.1 CopyMotionsfromOneLinkbottoMultipleLinkbotswithIdenticalMovements . . . . . . 260
14.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.2 ControlMultipleGroupsofLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
ix
14.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
14.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
15 ControllingMultipleConnectedLinkbots 268
15.1 ControlMultipleConnectedLinkbots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
15.1.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
15.1.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
15.1.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
15.2 ControlMultipleConnectedLinkbot-Ls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
15.2.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
15.2.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
15.2.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
15.3 ControlaGroupofConnectedLinkbotswithIdenticalMovements . . . . . . . . . . . . 296
15.3.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
15.3.2 Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
15.3.3 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Appendix 304
A UsingAdvancedProgrammingFeatures 305
A.1 MakeaDecisionUsinganifandelseif Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
A.2 Useawhile-LoopforRepeatingMotions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
A.3 Useafor-LoopforRepeatingMotions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
A.4 UseaFunctionwithanArgumentof
theCLinkbotIClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
A.4.1 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
B ColorsAvailableforUsewiththeMemberFunctionssetLEDColor()andgetLEDColor() 312
C QuickReferencestoCh 316
C.1 ReservedKeywordsandNames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
C.2 Punctuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
C.3 Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
C.4 HeaderFiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
C.5 DeclarationofVariablesforIntegersandDecimals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.6 DeclarationofFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.7 Theif-elseStatement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.8 ThewhileLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.9 InputFunctionscanf()andOutputFunctionprintf() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.10 MathOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
C.11 RelationalOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
C.12 MathFunctionsabs(),sqrt(),pow(),andandhypot() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
C.13 MemberFunctionsofthePlottingClassCPlot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318