机器人制作与编程
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智能机器人设计与制作报告引言智能机器人是当今科技领域的热门话题。
它能够模拟人类行为并进行智能交互,拥有自主决策和学习能力。
本报告将详细介绍智能机器人的设计与制作过程,包括硬件选型、软件开发和系统集成等方面。
设计与制作过程1. 硬件选型智能机器人的硬件选型对整个设计过程至关重要。
我们选择了一款具备强大计算能力和多传感器支持的单板计算机作为主控,如树莓派。
它的开源特性和强大的社区支持使得我们能够更好地实现自定义功能。
同时,我们选择了高精度的摄像头、声音传感器、触摸传感器和超声波传感器等来满足不同的交互需求。
2. 软件开发智能机器人的软件开发是建立在硬件选型的基础上的。
我们选择了Python 作为主要的开发语言,因为它具有简洁、易学且功能强大的特点。
我们使用Python 开发了机器人的主控程序,包括感知、决策和执行三个主要模块。
在感知模块中,我们使用了OpenCV 来处理图像和视频流数据,并实现目标检测和人脸识别等功能。
声音传感器和超声波传感器用于接收环境的声音和距离信息,以便机器人能够做出相应的反应。
同时,我们还使用了机器学习算法来提高机器人的识别能力,并实现自动学习。
在决策模块中,我们使用了逻辑推理和规则引擎来解析和处理感知模块得到的数据,并做出合理的决策。
我们通过编程和数据训练机器人,使其能够理解人类的语言和意图,并做出相应的回应。
在执行模块中,我们使用舵机和电机等执行器来控制机器人的身体动作。
根据决策模块的结果,机器人可以进行移动、抓取、旋转和摇头等动作,以实现与环境的交互。
3. 系统集成在软件开发完成后,我们需要进行系统集成,将各个模块整合到一起,并进行功能测试。
我们使用Raspberry Pi 的GPIO 引脚来连接传感器和执行器,以实现硬件与软件的交互。
通过调试和测试,我们最终得到了一个具备智能交互能力的机器人。
结论通过对智能机器人的设计与制作过程的详细介绍,我们了解了智能机器人的核心组成部分以及相关技术的应用。
机器人制作教程
制作机器人的材料清单:
1. Arduino主板
2. 电池盒
3. 直流电机
4. 齿轮组装件
5. 轮子
6. 距离传感器
7. 蜂鸣器
8. 导线
9. 电源线
10. 面包板
11. 陶瓷电容
12. 按钮开关
步骤:
1. 将Arduino主板安装在面包板上,连接好电源线和按钮开关。
2. 在面包板上插入陶瓷电容,并与Arduino主板相连。
3. 将直流电机与齿轮组装件连接好,并确认电机能够正常工作。
4. 将轮子安装在直流电机上。
5. 将距离传感器与Arduino主板相连,在代码中设置距离传感
器的工作模式。
6. 将蜂鸣器与Arduino主板相连,并在代码中设置蜂鸣器的工
作频率。
7. 使用导线将直流电机与Arduino主板上的电机驱动接口相连。
8. 编写控制机器人运动的代码,并上传至Arduino主板。
9. 安装电池盒并连接好电源线,确保机器人有足够的电力供应。
10. 打开按钮开关,启动机器人。
注意事项:
1. 在组装过程中,确保电路连接正确,避免短路等问题。
2. 使用适当的安全措施,如非手指触摸电路、避免过度电压等。
3. 如果机器人出现故障或异常,及时断电检查并修复问题。
4. 在编写代码时,遵循良好的编程实践,并确保代码逻辑正确。
以上是制作机器人的简要教程,希望对您有所帮助。
一、课程概述1. 课程名称:机器人编程与制作2. 课程性质:专业基础课程3. 课程目标:培养学生对机器人的兴趣,掌握机器人编程和制作的基本技能,提高学生的创新能力和实践能力。
4. 课程学时:共32学时,每周2学时。
二、教学对象1. 专业:机械工程、自动化、电子信息工程等相关专业2. 学年:二年级及以上三、教学大纲1. 教学内容:(1)机器人基础知识:机器人概述、机器人分类、机器人应用领域等。
(2)机器人编程基础:编程语言、编程环境、编程技巧等。
(3)机器人硬件基础:传感器、执行器、控制器等。
(4)机器人制作实践:机器人搭建、调试、测试等。
2. 教学要求:(1)学生能够掌握机器人编程和制作的基本技能。
(2)学生能够运用所学知识解决实际问题。
(3)培养学生的创新意识和团队合作精神。
四、教学进度安排第1周至第4周:机器人基础知识- 机器人概述- 机器人分类- 机器人应用领域第5周至第8周:机器人编程基础- 编程语言介绍- 编程环境搭建- 编程技巧讲解第9周至第12周:机器人硬件基础- 传感器介绍与使用- 执行器介绍与使用- 控制器介绍与使用第13周至第16周:机器人制作实践- 机器人搭建与调试- 机器人测试与优化- 机器人创新设计与展示五、教学方法与手段1. 讲授法:讲解机器人基础知识、编程基础和硬件基础。
2. 案例分析法:通过分析实际案例,帮助学生理解和掌握机器人制作技能。
3. 实践操作法:引导学生动手实践,提高学生的实际操作能力。
4. 小组讨论法:培养学生团队合作精神,提高学生交流沟通能力。
5. 网络教学平台:利用网络教学平台,为学生提供在线学习资源和互动交流平台。
六、考核方式1. 平时成绩:包括课堂表现、作业完成情况等,占30%。
2. 期中考试:考察学生对机器人基础知识、编程基础和硬件基础的理解程度,占40%。
3. 期末实践项目:考察学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,占30%。
七、教学资源1. 教材:《机器人编程与制作》2. 教学课件:包括机器人基础知识、编程基础、硬件基础等。
怎样制作机器人
制作机器人需要经过以下步骤:
1. 设计:首先需要设计机器人的外观和功能。
确定机器人的形状、尺寸和材料,并根据机器人的用途确定需要哪些功能和传感器。
2. 零部件选购:根据设计要求选购机器人所需的零部件,例如电机、传感器、控制板、电池等。
3. 组装机械结构:根据设计图纸,将选购的零部件组装成机器人的主要机械结构,如机械臂、足部等。
确保零部件安装牢固且能够正常运转。
4. 安装电气线路:将电机和传感器与控制板连接,确保电气线路连接正确且无松动。
也可以安装电池等电源供电设备。
5. 编程控制板:使用编程语言(如C++、Python等)编写控制机器人的程序代码,并将代码上传到控制板中。
可以通过编程控制机器人的运动、传感器响应等。
6. 调试测试:进行机器人的调试测试,检查各个部件和功能是否正常工作。
可以通过程序测试机器人的各项功能,或进行实际场景下的测试。
7. 优化改进:根据测试结果进行优化改进,可以调整机器人的零部件布局、程序代码等,以提高机器人的性能和稳定性。
8. 维护保养:定期对机器人进行维护保养,检查零部件的磨损和故障,并及时修复或更换。
以上是一般机器人制作的基本步骤,具体制作过程可能会根据机器人的类型和用途有所不同。
机器人的制作方法步骤
制作一个机器人可能听起来像是一项复杂的任务,但只要按照
正确的步骤进行,就可以轻松完成。
下面将介绍机器人的制作方法
步骤,帮助您快速上手。
首先,准备所需材料和工具。
您将需要电机、传感器、导线、
电池盒、螺丝和螺丝刀等基本材料和工具。
另外,您还需要一块微
控制器,比如Arduino或者树莓派,用来控制机器人的动作。
接下来,组装机器人的机械结构。
根据您设计的机器人类型,
选择合适的材料,比如塑料、金属或者3D打印的零部件,进行机械
结构的组装。
确保各个零部件之间连接牢固,机械结构稳固可靠。
然后,安装电机和传感器。
根据机器人的功能需求,选择合适
的电机和传感器,并将它们安装在机械结构上。
接线时要注意极性
和接口的对应关系,确保电路连接正确无误。
接着,编写控制程序。
使用相应的编程软件,比如Arduino
IDE或者Python,编写机器人的控制程序。
根据机器人的功能需求,编写相应的控制算法,实现机器人的各种动作和反应。
最后,测试和调试机器人。
将电池安装到电池盒中,给机器人供电,测试机器人的各项功能和性能。
如果发现问题,及时调试和修复,直到机器人能够正常运行为止。
通过以上步骤,您就可以成功制作一个机器人了。
当然,机器人的制作还有许多细节和技巧需要不断摸索和学习,希望这些基本步骤能够帮助您顺利完成机器人的制作。
祝您好运!。
机器人编程入门教案[教案]课程名称:机器人编程入门课程时长:3小时目标学员:中学生教学目标:通过本课程,学生将掌握以下知识和技能:1. 了解机器人编程的基本概念和原理;2. 掌握Scratch编程语言的基本使用方法;3. 能够使用Scratch编程语言编写简单的机器人控制程序;4. 培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力;5. 增强学生对科技创新的兴趣和探索精神。
教学内容:一、机器人编程基础(30分钟)A. 什么是机器人编程1. 机器人编程的定义和意义2. 机器人编程的应用领域B. Scratch编程语言简介1. Scratch编程语言概述2. Scratch编程环境介绍二、Scratch编程基础(60分钟)A. Scratch界面介绍1. 舞台区域和角色区域2. 代码区域和积木目录B. 基本积木的使用方法1. 运动积木2. 外观积木3. 事件积木4. 控制积木C. 实例演示:制作一个动画三、机器人编程实践(90分钟)A. 机器人硬件介绍1. 机器人组成部分和功能2. 连接机器人和电脑B. 机器人控制程序设计1. 机器人控制的基本原理2. 使用Scratch编写机器人控制程序C. 实例演示:编写一个机器人行走的控制程序教学方法:1. 演示法通过在教学过程中的示范操作,向学生展示机器人编程的基本知识和技能。
2. 实践法引导学生进行实际操作,通过亲自编写和调试程序来加深对机器人编程的理解。
3. 问题解决法鼓励学生在遇到问题时,自主思考和寻找解决方案,培养学生的解决问题的能力。
教学评估:1. 课堂互动教师与学生之间的互动交流,观察学生对机器人编程的理解和运用情况。
2. 实操表现学生在实际操作中的表现和成果展示,以及编写的机器人控制程序的准确性和完整性。
教学资源:1. Scratch编程软件2. 一组机器人硬件设备3. 实验室或电脑教室教学过程安排:1. 上课前准备(10分钟)检查机器人设备和电脑的连接情况,确保教学所需软硬件的正常运行。
LEGO机器人课行走训练2制作机器狗利用“移动转向”模块,让机器狗活动起来史纳菲要开始工作了前一堂课机器狗的造型,完成指定任务,熟练使用“移动转向”模块到达目的地。
帮忙穿越火车轨道路闸,或是小区栅栏门,如图利用“等待”模块,编写触碰按钮后,开门及关门的程序请买票利用颜色传感器搭建检票闸机作品用电机带动十字转门即可。
等待颜色传感器识别到正确的颜色,电机才旋转开门,可加入声音模块,程序块状态灯等模块丰富。
到楼上去作品为无障碍升降梯,轨道完成难度较大,故利用平行四边形实现作品可加入涡轮箱自锁通过端口查看,观察电梯到达指定位置电机旋转了多少角度。
注意角度正负号,代表电机旋转的方向。
测试前注意找到初始位置电机相应字母重置电机角度为0。
两个触动传感器,按1号上楼,2号下楼。
并使用多任务的模式跟踪警犬利用超声波传感器作为狗头,测量前方距离,学习切换模块。
此作品需要急刹车,可制作趴着的机器狗,达到降低重心,提高稳定性的目的。
制作一辆小车也可以,安装好超声波传感器即可。
切换模块为可视为一个条件判断,分成两种情况,满足条件与不满足条件。
如图:超声波传感器测量距离<50cm 为设定的条件,满足条件代表车辆距离目标<50cm,过于接近,所以后退,反之前进,加入循环不断判断与目标之间距离和50cm之间的关系。
跟踪机器狗利用颜色传感器的测量反射光线强度的功能来区分两色,实现沿线(两色交界线)走。
作品为趴着的机器狗或者小车皆可。
要求前方有一颜色传感器,探头对这地面,距离1cm 左右,以内为佳。
端口查看测试两种颜色光线强度数据并记录,取平均值,例如:黑白平均值14 86 50即测得强度大于50为白色,反之为黑色。
超级警犬携带武器的机器狗或小车,武器可利用复合杠杆完成。
用一个电机带动活动即可程序为一直向前走巡逻,发现距离比较接近的目标停下,发起攻击,转向离开继续巡逻。
医生将EV3直立,以显示屏为机器人脸部,搭建一个机器人,有一处平台,用途为放置卡片,并使其能被颜色传感器探测到(距离1cm)。
机器人设计与制作课程设计报告-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可按照以下方向进行展开:机器人设计与制作课程是一门以培养学生对机器人基本原理和制作技术的综合能力为目标的课程。
随着科技的飞速发展和人工智能的兴起,机器人技术在日常生活、工业生产和服务领域的应用越来越广泛。
因此,培养学生对机器人设计与制作的知识和技能已成为当前高校教育的重要任务之一。
机器人设计与制作课程的目的是通过理论与实践相结合的方式,引领学生系统地学习机器人的基本概念、原理和构造,并通过实际动手制作机器人的过程,培养学生的创新思维、团队协作和问题解决能力。
该课程将涵盖机器人技术的基础知识、电路原理、机械结构设计、传感器应用、控制系统等方面的内容,通过理论学习和实验实践相结合的方式,帮助学生全面掌握机器人设计与制作的基本技能和方法。
本课程的学习内容将根据学生的专业背景和兴趣进行适当调整。
对于计算机科学类专业的学生,课程将注重机器人的编程和智能控制;对于电子信息类专业的学生,课程将注重机器人电路原理和传感器应用;对于机械设计类专业的学生,课程将注重机器人的机械结构设计和运动学分析。
通过有针对性的学习内容,使学生能够在自己的专业领域中更好地应用机器人技术。
通过本课程的学习,学生将不仅能够掌握机器人的基本知识和技能,还能够培养创新思维、动手实践和团队合作能力。
这将为他们将来的学习和工作提供坚实的基础,使他们能够在机器人相关领域中发挥重要作用。
总之,机器人设计与制作课程旨在培养学生对机器人技术的全面了解和应用能力,为他们的综合素质和职业发展打下坚实基础。
本报告将详细介绍该课程的教学内容、学习目标以及未来的发展展望,希望能够为机器人教育的实施提供有效的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构部分的目的是为读者提供对整篇报告的概览,以帮助他们更好地理解报告的内容和组织结构。
本报告按照以下结构进行组织:1. 引言部分:在这一部分,我们将对机器人设计与制作课程进行概述,并介绍本报告的目的。
机器人制作方法
机器人制作方法
机器人制作是一项复杂的任务,需要综合运用机械、电气、计算机等多学科知识,因而并不是每个人都能成功制作出机器人,但只要努力学习、仔细实践,一定可以成功制作出机器人,下面就介绍几个机器人制作的步骤:
一、设计机器人
1.确定需要构建的机器人外形。
2.制定机器人的使用目的,确定机器人的功能需求。
3.根据需求确定机器人各部件的规格,如电机转速、传动比例、接口等,并确定机器人的电路设计方案。
4.绘制机器人的全貌图,进行细节设计,把握机器人的几何尺寸。
二、准备材料
1.准备机器人需要的部件,如电机、传感器、传动装置等。
2.准备金属制件,如螺丝、螺栓、轴承等。
3.准备电子元件,如电源模块、控制板、接口板等。
三、组装机器人
1.按图纸把机器人各部分加工成型,进行组装安装。
2.使用金属制件进行机器人机械构件的连接。
3.将电子元件安装好,通过接口对机器人进行控制。
4.安装机器人的电源,测试检查机器人的动作是否正常,调整做到机器人各部分之间的良好协调。
四、编程编写
1.用计算机语言完成机器人控制程序的编写,完善机器人的功能。
2.完善机器人各个细节,如变量的设置,计算过程等。
3.测试、调试,保证机器人程序的稳定运行。
通过以上几个步骤,就可以制作出一个功能良好的机器人了,至此,一台完整的机器人就做好了。
科技四年级学习简单的机器人制作与控制科技是现代社会发展的重要推动力之一。
机器人作为科技领域的重要组成部分,正逐渐走进人们的生活。
那么,在科技四年级学习中,学生可以开始接触简单的机器人制作与控制。
通过这个过程,他们可以培养创造力、动手能力和解决问题的能力。
在本文中,我们将介绍一些适合四年级学生学习的简单机器人项目,并提供制作与控制的基本方法。
第一节:材料准备在制作机器人之前,我们需要准备一些基础材料。
这些材料包括:小型电动马达、电源线、面包板、电池盒、开关、导线、轮子、纸板等等。
通过这些材料的组合和运用,我们可以制作出简单的机器人。
第二节:机器人搭建首先,我们需要将电动马达插入面包板中,并固定好。
接着,我们将电源线连接到电池盒,并将电池盒和开关固定在机器人体上。
然后,我们将轮子安装在电动马达的两侧。
最后,我们可以使用纸板等材料,为机器人制作一个简单的外壳,让它更像一个真正的机器人。
经过这些步骤,一个简单的机器人的基本结构就完成了。
第三节:机器人控制为了控制机器人的运动,我们可以使用编程控制。
对于四年级学生来说,Scratch是一个很好的编程工具。
Scratch是一种基于图形化编程的工具,非常适合初学者学习编程。
通过将编程块拖拽到编程界面上,并设置不同的参数,我们可以实现对机器人的简单控制。
第四节:编写控制程序在使用Scratch编写控制程序之前,我们需要了解一些基本的编程概念,比如循环、条件、传感器等。
通过将这些概念应用到机器人的控制中,我们可以实现一些有趣的功能。
例如,我们可以编写一个程序让机器人按照指定的路径移动,或者根据遇到的障碍物进行相应的反应。
第五节:学习进阶一旦掌握了基本的机器人制作和控制,学生们可以开始尝试更复杂的项目。
例如,他们可以通过添加传感器,使机器人能够感知环境并做出相应的反应。
此外,他们还可以学习如何使用不同的编程工具来编写更高级的控制程序。
这些进阶的学习将进一步培养学生的创造力和解决问题的能力。
机器人的制作方法步骤制作机器人是一项既有趣又具有挑战性的活动,它涉及到机械、电子、编程等多个领域的知识。
下面将介绍一种简单的机器人制作方法,希望能够帮助大家快速入门。
材料准备。
首先,我们需要准备一些基本的材料,包括电机、轮子、螺丝、螺母、导线、电池盒、开关、遥控器等。
这些材料可以在电子市场或者网络上购买到,价格也比较实惠。
机械结构搭建。
接下来,我们开始搭建机器人的机械结构。
首先,将两个电机固定在底盘上,然后安装轮子到电机轴上。
接着,将电池盒和开关安装在机器人的合适位置上,确保电路连接正确,避免出现短路或者其他问题。
电路连接。
完成机械结构后,我们需要进行电路连接。
首先,将电机与电池盒通过导线连接起来,然后接入开关和遥控器。
在连接电路的过程中,一定要注意极性的正确性,避免损坏电子元件。
程序编写。
接下来,我们需要编写机器人的控制程序。
可以使用Arduino、树莓派等开发板,通过简单的编程语言来控制机器人的运动。
编写程序时,需要考虑机器人的运动逻辑、遥控器的信号解析等问题,确保程序的稳定性和可靠性。
调试测试。
完成程序编写后,我们需要对机器人进行调试测试。
首先,确认电路连接正确,然后通过遥控器来控制机器人的运动,观察是否符合预期。
在调试测试过程中,可能会出现一些问题,需要及时排查并解决。
优化改进。
最后,根据调试测试的结果,对机器人进行优化改进。
可以调整电机的转速、增加传感器模块、改进程序算法等,提高机器人的性能和稳定性。
优化改进是一个不断迭代的过程,需要耐心和细心。
总结。
通过以上步骤,我们就可以制作出一个简单的机器人。
当然,机器人制作的过程中还有很多细节和技巧,需要我们不断学习和积累经验。
希望大家可以通过制作机器人,对机械、电子、编程等知识有更深入的了解,同时也能够培养动手能力和创造力。
祝大家制作机器人顺利,玩得开心!。
幼儿园乐高机器人编程课程介绍幼儿园乐高机器人编程课程介绍在当今科技高速发展的时代,培养孩子们的创造力、逻辑思维和解决问题的能力变得尤为重要。
为了满足这一需求,越来越多的幼儿园开始引入乐高机器人编程课程。
这门课程旨在通过习得编程技能和机器人操作经验,帮助幼儿园儿童培养全面发展的能力,并为将来的学习奠定坚实的基础。
1. 乐高机器人编程课程概述乐高机器人编程课程是一种以乐高机器人为主要工具的编程教育课程,旨在教导幼儿园儿童基本的编程概念和技能。
该课程结合了乐高积木的创造性和机器人编程的逻辑思维,通过动手操作和实践来激发儿童的学习兴趣和动力。
学生们将通过构建乐高机器人模型,并使用简单直观的编程语言来控制机器人的行为。
2. 课程目标通过乐高机器人编程课程的学习,幼儿园儿童将能够达到以下几个目标:2.1 培养创造力和想象力:通过自主搭建乐高机器人模型,儿童将学会思考和设计自己的创意作品,培养他们的创造力和想象力。
2.2 开发解决问题的能力:乐高机器人编程课程注重锻炼幼儿园儿童的解决问题的能力。
他们将学习如何分析问题,并利用编程语言来编写机器人的指令,以解决各种实际问题。
2.3 培养团队合作意识:通过小组合作项目,幼儿园儿童将学会与他人合作、分享和交流,培养团队合作意识和互助精神。
2.4 提高逻辑思维能力:乐高机器人编程课程强调逻辑思维的培养。
学生们将学会分析问题、找出解决方案,并将其转化为机器人指令,实现预期的动作。
3. 课程内容幼儿园乐高机器人编程课程通常包括以下几个内容:3.1 机器人构建:课程开始时,学生们将学习基本的乐高机器人模型构建技巧。
他们将跟随指导,拼装出预设模型,如小车、机械手臂等。
3.2 编程基础:在熟悉机器人模型后,学生们将逐步学习编程基础知识,包括算法、逻辑、条件语句和循环等。
他们将使用针对儿童设计的图形化编程语言,如乐高编程软件,通过拖拽积木块来编写程序。
3.3 项目应用:一旦掌握了基础的编程知识和技能,学生们将开始进行一系列的项目应用。
小型智能机器人制作全攻略简介小型智能机器人是近年来备受关注的领域,它能够实现人机互动、自主导航、语音识别等功能,成为了现代科技的新宠儿。
本文将介绍如何制作一台小型智能机器人,供爱好者参考和实践。
所需材料在开始制作小型智能机器人之前,请确保准备了以下材料:1.Arduino主控板2.舵机3.超声波传感器4.电池5.杜邦线6.面包板7.轮子和底盘8.蓝牙模块(可选)步骤1. 硬件组装第一步是组装硬件部分。
按照以下步骤进行操作:1.将Arduino主控板固定在面包板上,确保稳固。
2.连接舵机和轮子,将它们装在底盘上,使机器人能够运动。
3.连接超声波传感器,并将其放置在机器人的前方,用于测量距离。
4.将电池连接到Arduino主控板,以供机器人供电。
5.如果需要,连接蓝牙模块,以便通过手机或电脑控制机器人。
2. 编程完成硬件组装后,开始编写机器人的控制程序。
使用Arduino IDE或其他集成开发环境进行编程:#include <Servo.h>Servo motor;void setup() {motor.attach(9);//连接舵机到引脚9//进行其他设置}void loop() {//在这里实现机器人的行为逻辑}以上是一个基本的Arduino程序框架,你可以根据需要添加更多功能。
例如,你可以使用超声波传感器来测量距离,根据不同的距离来控制机器人的移动方向;也可以使用蓝牙模块实现手机遥控机器人等。
3. 调试和优化编写完控制程序后,将程序上传到Arduino主控板,连接电池并启动机器人。
在使用过程中,你可能会遇到一些问题,如机器人行走不稳定、超声波测距不准确等。
这时需要进行调试和优化,具体方法有:•检查硬件连接是否正确,确保电路没有松动或短路。
•确保舵机的角度调整正确,以便控制机器人的转向。
•校准超声波传感器,确保测量距离的准确性。
•逐步调整程序中的参数和算法,以改进机器人的性能。
4. 扩展功能一旦你完成了基本的小型智能机器人制作,你可以继续扩展它的功能。
机器人制作与程序设计前 言我们现在已经身处于信息发达的时代,当今世界的微电子软、硬件技术的发展一日千里。
各种各样的智慧家居电器如洗衣机、空调、微波炉、冰箱、数码相机等等层出不穷,已越来越多地为广大民众所普遍使用,让我们的生活倍感舒适和安逸。
顺应时代的潮流,青少年学生应更多地了解身边的科技发展,跟上时代的步伐。
本课程的开设是以电脑机器人为教学媒体,通过电脑机器人的制作活动,以兴趣带动学习,使学生掌握最新的微电脑控制技术及相关技能,适应当今社会对人才的需求。
电脑机器人是集机械设计、微电子技术、软件技术及人工智能技术于一体科学结晶。
青少年学生往往对其充满好奇和探究的欲望,正因如此,本课程可以通过一系列由浅入深的设计项目,让学生边做边学,在快乐中学习,在探究中去主动思考,从而学习到程序、电子、机械等软硬件的综合知识。
需要一提的是:尽管在完成本课程的学习后,学生可以参与各类的机器人竞赛,但本课程并非以参与竞赛为目的而开设的。
参与竞赛只是作为一种提高学习兴趣和检验学习效果的手段,本课程开设的真正意义是在于培养具备综合素质的理工科后备人才,让学生尽早了解身边的科学,明白学以致用的目的。
编者2010年07月第三版机器人制作与程序设计机器人制作与程序设计== 目录 ==前 言 (1)第一章 进入智能机器人世界 (1)1.1认识机器人 (1)1.1.1 机器人——Robot一词的来源 (1)1.1.2 什么是机器人? (1)1.1.3 机器人的基本的机能 (2)1.1.4 机器人构成的基本条件 (2)1.2机器人的种类 (4)1.3习题 (5)第二章 认识机器人的组成 (6)2.1机器人的硬件组成 (6)2.2机器人思维器官:机器人控制模块 (7)2.3动作器官 (9)2.4感觉器官 (10)2.5创造思想的工具——R OBO EXP (10)2.5.1 主窗体界面 (11)2.5.2 应用程序编辑界面 (11)2.5.3 机器人快车工具栏说明 (12)2.6R OBO EXP安装与升级 (13)2.6.1 系统要求 (13)2.6.2 《RoboEXP机器人快车》的安装 (13)2.6.3 《RoboEXP机器人快车》软件的卸载 (16)2.6.4 《RoboEXP机器人快车》软件的升级 (17)第三章 照明机器人 (18)3.1基础知识 (18)3.1.1 发光模块 (18)3.1.2 新建应用程序 (19)3.1.3 模块的操作 (20)3.1.4 线的操作 (22)3.1.5 硬件信息 (24)3.1.6 保存机器人程序 (26)3.1.7 编译操作 (26)3.1.8 下载操作 (28)3.2照明机器人制作 (29)机器人制作与程序设计3.2.1结构搭建 (29)3.2.2软件编程 (30)3.3常见问题 (32)3.4习题 (32)3.5选学部分 (32)第四章 进退自如的机器人 (34)4.1基础知识 (34)4.1.1 L形马达模块 (34)4.1.2 马达模块图标 (37)4.1.3 延时模块 (39)4.1.4 循环结构 (42)4.1.5 无限循环结构 (44)4.1.6 复制模块图标 (45)4.1.7 删除模块图标 (46)4.1.8 文字说明 (46)4.2进退自如的机器人制作 (47)4.2.1 任务分析 (47)4.2.2 结构搭建 (48)4.2.3 程序编写 (52)4.3常见问题 (56)4.4习题 (57)4.5选学部分 (57)第五章 综合设计I (59)5.1基础知识 (59)5.2机器人制作学习与实践 (59)5.2.1 制作机器人的基本流程 (59)5.2.2 舞蹈机器人制作实践 (61)5.3常见问题 (70)5.4习题 (70)第六章 会辨色的机器人 (71)6.1基础知识 (71)6.1.1 灰度测量模块 (71)6.1.2 内置液晶模块 (72)6.1.3 变量 (72)6.1.4 Calculate模块的应用 (77)6.2会辨色的机器人制作 (83)6.2.1结构搭建 (83)6.2.2 编程模块说明 (83)机器人制作与程序设计6.2.3程序编程 (86)6.3常见问题 (88)6.4习题 (89)6.5选学部分 (89)6.5.1 代码分析 (89)第七章 会避障的机器人 (91)7.1基础知识 (91)7.1.1 转轮触碰检测模块 (91)7.1.2 触碰检测模块图标 (93)7.1.3 内置发音模块 (96)7.1.4 分支结构 (96)7.1.5 IfElse模块的应用 (97)7.1.6 IfElse模块的判断条件 (98)7.2会避障的机器人制作 (99)7.2.1 结构搭建 (99)7.2.2 模块与端口的连接 (102)7.2.3编写程序 (102)7.3常见问题 (103)7.4习题 (103)7.5选学部分 (103)7.5.1 音符与频率的关系 (103)第八章 三次往返跑的机器人 (107)8.1基础知识 (107)8.1.1 有限循环结构 (107)8.1.2 循环条件 (108)8.1.3 continue的应用 (108)8.1.4 break的应用 (110)8.2三次往返跑的机器人制作 (112)8.2.1任务分析 (112)8.2.2 结构搭建 (112)8.2.3 程序编写 (113)8.3F OR循环 (117)8.3.1 For循环结构 (117)8.3.2 For循环应用 (118)8.4常见问题 (119)8.5习题 (119)8.6选学部分 (120)8.6.1 源代码分析 (120)机器人制作与程序设计8.6.2 For循环与While循环比较 (121)8.6.3 用continue实现往返跑 (121)8.6.4 用break实现往返跑 (122)第九章 综合设计II (124)9.1基础知识 (124)9.2走迷宫机器人制作 (124)9.2.1 任务简介 (124)9.2.2 任务分析 (125)9.2.3 算法与结构搭建 (127)9.2.4 程序编写 (132)9.3常见问题 (134)第十章 SENSOR MONITOR的使用 (135)10.1S ENSOR M ONITOR简介 (135)10.1.1 简介 (135)10.1.2 使用说明 (135)10.2数据采集应用 (139)10.2.1 传感器的安装 (139)10.2.2 Sensor Monitor的使用 (139)10.3使用RCU文件检验传感器 (142)10.4常见问题 (142)10.5习题 (142)10.6选学部分 (143)知识点分类目录 (144)第一章 进入智能机器人世界1第一章 进入智能机器人世界1.1 认识机器人1.1.1 机器人——Robot 一词的来源“Robot”一词源自捷克语“Robota”,其含义是“农奴”的意思。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克(Kapel Capek)发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》,它讲述了以下的科幻剧情:罗萨姆公司把机器人当人类劳动工具一样生产出来,这些机器人最初是没有感情的,它只会机械地按照主人的命令去代替人类劳动。
后来,由于偶然的原因使机器人有了感情和知觉,他们发现人类十分自私自利和不公正,于是向人类发动攻击,并因此消灭了人类。
但机器人不知道如何制造自己,为了繁衍后代,它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。
最后,一对感知能力优于其他机器人的男女机器人相爱了,终于机器人进化成人类,世界又起死回生。
1.1.2 什么是机器人?各国科学家对它的定义都有所不同,而且随着时代的变化,机器人的定义也在不断发生变化。
中国的科学家们把机器人定义为:“机器人是一种自动化的机器,而且其具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。
”图1.1.1图1.1.2机器人制作与程序设计21.1.3 机器人的基本的机能机器人作为一种具备一定智能的自动化机器,有如下3个基本的机能:1) 对外界产生作用:相当于人的手和脚,可称之为动作器官。
2) 获取外界信息: 相当于人的眼、耳、舌头和皮肤,可称之为感应器官。
3) 规划作业: 相当于人的大脑,可称之为思维器官。
1.1.4 机器人构成的基本条件人类是地球上最高级、最聪明的动物,基本条件是因为人类在漫长的进化过程中不但拥有了复杂的、完美的身体结构,而且还拥有了发达的大脑。
那么机器人要发展成为优秀的、高级的机器人也应该具备相应的条件。
1、机械部件正如人类的身体需由骨架和肌肉牵引才能完成一定的动作一样,机器人的身体和动作表现也是由特定的机械结构组成的。
在制作机器人的时候,我们不仅可以使用课堂上提供的拼装套件,还可以选取身边随手可得的各种材料作为机器人的加工原料。
例如:木板、金属板、塑料板、还有像螺丝、螺帽那样的各种各样的五金紧固件。
只要我们在日常生活中留心观察身边的各种机械设备的动作,例如缝纫机、变速自行车、起重机、挖土机等等,相信一定能受到良好的启发,从而设计出能满足我们自己功能需求的机械结构。
图1.1.3 图1.1.4第一章 进入智能机器人世界32、感应和动作电子部件一个真正拥有智能的机器人通常都需要具备一定的感知能力,具有感知能力的电子器件我们通常又称之为传感器,顾名思义,这类器件具备了“传”递“感”应信息到机器人大脑的功能。
和人的感觉器官——眼、耳、舌、鼻、皮肤分别对光线、声音、味道、气味、触碰、气温起感应作用一样,构成机器人的电子传感器也是按功能分类的,例如光源传感器、声音传感器、气体(煤气、烟雾)传感器、压力传感器、温度传感器等等;它们的灵敏度和感应范围甚至超越了人的感知界限,例如电子指南针、红外线传感器等。
因此,在我们设计机器人的时候,应该根据设计的要求,选用合适的电子传感器件。
3、机器人的大脑机器人的大脑可称之为RCU(Robot Control Unit),RCU 就好象一台微型的家用电脑,它可以执行程序指令,并向具体动作器官发出相应的动作信息。
图1.1.6图1.1.5机器人制作与程序设计44、机器人的思维智能机器人尽管具备了以上的感应、动作和大脑器官,但它只具备了作为智能机器人的物质基础,RCU 初期是完全空白的,像初生的婴儿一样。
需要我们用学到的编程知识,按照我们的意图编写出特定的程序,灌输给它后才能变成真正具备智能的大脑。
机器人对知识的掌握是非常快速的,而当它跟人类一样能够对外界的复杂环境进行观察、思考,然后做出反应的时候,我们的机器人就拥有真正的智能了。
因此,必须学习编写机器人程序的方法,才能让我们的机器人不但拥有漂亮的躯壳,还能拥有真正的灵魂。