模型机器人介绍

新杨中学模型机器人校本教材-1-第一章模型机器人介绍在本章中我们学习了解模型机器人常见的的几种系列，以及每种系列机器人的特点。同学们可以通过图片来观察一下，看看你以前在各种场合见过哪几种系列的模型机器人。注：在我们后续的学习中，我们将采用积木式系列机器人来完成各项任务。1.1甲虫系列特点：1、入门简单2、结构固定3、传感器设置固定4、编程简单5、娱乐趣味性强学习要点：1、机器人初级入门学习2、编程原理学习3、传感器原理学习1.2伺服系列特点：1、模拟结构2、肢体语言丰富3、动作调整细致甲虫系列机器人属于结构固定的机器人新杨中学模型机器人校本教材-2-学习要点：1、肢体结构研究2、运动原理研究3、工业控制原理研究1.3积木系列特点：1、模块结构2、端口数量多3、编程语言多样化4、具备开放性以及模块化学习要点：1、算法和程序原理2、结构搭建原理3、机器人制作4、整体协调能力我校机器人小组主要选用的就是这种积木系列的模型机器人，通过积木式的组装与程序调试，我们可以让机器人按照我们的意愿去完成各项任务。伺服系列机器人属于仿生肢体机器人新杨中学模型机器人校本教材-3-1.4DIY系列特点：1、结构组合情况多样2、功能组合变化丰富3、材料题材来源丰富学习要点：1、动手能力锻炼2、创造能力锻炼1.5虚拟系列特点：1、图形编程、C源代码显示2、学习成本低廉、全软件教学3、活动形式多样AI-CODESYSTEM学习要点：1、编程原理2、事件处理能力3、语言学习能力新杨中学模型机器人校本教材-4-机器人快车软件——用来编写给机器人运行的命令新杨中学模型机器人校本教材-5-第二章模型机器人硬件入门讲解2.1机器人运作原理2.2机器人的大脑——主控制器RCU介绍2.2.1采用AVR系列单片机特点：1、ATMEL公司产品，与51系列控制方法接近，学生容易上手2、运算速度非常快3、程序空间大，能够容纳的程序数量多2.2.2电脑与RCU之间的传输方式当我们在电脑上完成机器人主控程序的编写后，一般采用以下几种方式把电脑上的程序传输到RCU上。串口传输、USB传输、红外线传输、无线电传输感应模块核心控制器动作模块收集信息控制动作程序下载机器人的运作眼睛、耳朵等大脑手、脚等收集信息控制动作思维能力学习人类的运作新杨中学模型机器人校本教材-6-2.3机器人动作模块介绍2.3.1发光模块模块功能：主要起指示作用。同时能够增加机器人的动态效果。模块应用：状态指示灯、流水灯等2.3.2马达模块模块功能：可以带动物体运动，能够前转、后转或是静止。速度调整范围是1～100。模块应用：作为机器人行走的车轮等2.3.3风扇模块模块功能：具有吹风的功能，可选择正转、反转或是静止。模块应用：智能风扇、机器人灭火等2.3.4发声模块模块功能：具有发音的功能，音频能够调节。模块应用：喇叭、警报发声等。新杨中学模型机器人校本教材-7-2.3.5液晶模块模块功能：显示数据。能够显示4位的数据，每个显示位数据能够独立控制。模块应用：显示测量的环境数据，如黑标测量等2.3.6伺服电机模块功能：可以带动物体运动，能够。能够随意定位在1~180度的角度范围内。模块应用：智能门、风扇摆动等2.4动作模块实验——机器人曲线运动材料：主控制器、马达模块学习目的：通过编制程序，了解各种转弯动作的控制方法以及用途。转弯的方法：（设置两个并列的马达模块的动作）1、一个不动一个前进：靠近的转弯2、一个不动一个后退：远离的转弯3、一个前进一个后退：原地急转弯4、一个马达快，一个马达慢（同方向）新杨中学模型机器人校本教材-8-2.5机器人感应模块介绍2.5.1触碰检测模块模块功能：检测外界的碰撞信号，表示一种有或无的状态。模块应用：触碰小车、开关等2.5.2环境光测量模块模块功能：环境亮度的检测，能够供1～255个亮度级。模块应用：路灯、天亮提示等2.5.3模拟黑标模块模块功能：检测外界的灰度变化、颜色变化，对应显示出1～255的状态值。模块应用：黑标检测等2.5.4红外发射接收模块模块功能：发射特定的红外线以及检测特定的红外线。模块应用：两个模块能够独立使用或是混合使用。障碍检测等。新杨中学模型机器人校本教材-9-2.5.5声音检测模块模块功能：检测外界声音的波动，同时得到声音的幅度（1～255）模块应用：声控开关等2.6感应模块实验——模拟黑标演示材料：主控制器、模拟黑标模块、液晶显示模块学习目的：通过编制程序，学习运用液晶显示模块显示动态数据。2.7感应模块与动作模块对照2.7.1两种模块的区别对照表参数动作模块感应模块接口设置需要需要状态设置有没有状态返回没有有新杨中学模型机器人校本教材-10-感应模块对应容器返回主流程程序检查2.7.2状态返回的设置方法要点：容器–变量是程序编写中使用的变量。主要用来保存返回的结果或是经常变动的数据。感应模块核心控制器动作模块收集信息控制动作程序下载机器人的运作新杨中学模型机器人校本教材-11-第三章模型机器人软件入门讲解在上一章节中，我们学习了组装机器人外形的硬件，以及让机器人运动的两种硬件模块。现在我们就来学习一下如何让那些硬件动起来——看看控制这些硬件模块的软件是怎样的。3.1软件安装以下以演示图来学习如何安装程序软件。步骤1：安装.NET后台新杨中学模型机器人校本教材-12-步骤2：安装RCU编程控制软件步骤3：语言选择新杨中学模型机器人校本教材-13-步骤4：编译器设置步骤5：编译器选择新杨中学模型机器人校本教材-14-选择完编译器后，我们就完成了RCU编程控制软件的安装，下面我们来初步学习一下如何使用这个软件。3.2软件操作流程3.3软件操作3.3.1新建对象种类设定使用的模块的端口硬件信息设置模块编程按照思路编辑程序模块编译把程序编译成机器人能识别的机器码下载把机器码送到机器人中新杨中学模型机器人校本教材-15-3.3.2软件整体架构3.3.3打开硬件信息表流程模块库编程区代码区新杨中学模型机器人校本教材-16-3.3.4硬件信息设置机器人硬件模块信息设置流程：功能说明添加硬件实例选择硬件类型选择硬件端口新杨中学模型机器人校本教材-17-硬件信息设置范例3.3.5软件编程—模块连接命名硬件端口命名选择硬件端口从模块库选择模块点击前模块绿色点点击后模块红色点新杨中学模型机器人校本教材-18-3.3.6软件编程—模块属性设置3.4软件编程实验3.4.1发光实验控制一个发光模块发光，由简单开、关灯演变成闪烁灯光。示范发光模块以及延时模块的使用方法。3.4.2直线运动实验控制两个马达模块直线运动，练习同时设置、控制两个模块的方法。同学们，你成功完成了上述的两个小实验了吗？通过以上两个简单的编程实验，让我们了解了机器人编程的初步概念，感受了一下如何通过我们自己编写的程序去让机器人的部件按照我们的意愿去执行任务，在接下来的学习中，我们将深入研究机器人控制程序。参数输入口输入端口参数双击模块输入状态参数新杨中学模型机器人校本教材-19-第四章模型机器人综合实例在这一章节中，同学们将学习机器人的综合实例，让我们一起通过一个有趣的机器人足球方案来具体看看我们的机器人是怎样一步步搭建起来的！4.1结构搭建搭建之前，请先了解我们的机器人适应规则所规定的尺寸大小，按规则要求足球机器人能够放入一个直径为30cm的圆桶内，挡球装置的深度不能超过3cm，有了这个思路，同时为了能够更好的适应比赛和教学，本案例使用了指南针模块，思路基本构思出来，现在开始搭建。器材准备：“JMC-JY-0409套装”+“JMC-JX-2000简易版足球加强套装”。工具准备：螺丝刀（中鸣0409套装已配）、补车胎用胶水或502胶水（可选，在五金店买到）4.1.1进攻足球机器人搭建（一）挡球装置的搭建（a）追加零件如下图：九排连接板（6件）四排连接板（1件）火焰测量模块（3件）小传感器底座（3件）新杨中学模型机器人校本教材-20-（b）追加零件如下图：（c）追加零件如下图：（d）追加零件如下图：九排连接板（1件）M2.5x48螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）四排连接板（4件）转轮触碰模块（2件）M2.5x31螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）新杨中学模型机器人校本教材-21-（e）挡球装置仰视图（二）指南针装置搭建（a）追加零件如下图：（b）追加零件如下图：（注意指南指南针的朝向）棍子-112（4件）九排连接板（2件）四排连接板（2件）M2.5x14螺栓（1件）M2.5铜螺母（1件）指南针模块B（1件）M2.5x31螺栓（1件）M2.5铜螺母（1件）四排连接板（1件）新杨中学模型机器人校本教材-22-九排连接板（4件）BE-3487条形马达模块（2件）RCU（1件）M2.5x48螺栓（4件）M2.5铜螺母（4件）转轮轴（2件）轮胎（2件）轮毂（2件）（三）小车主体搭建（a）追加零件如下图：（注意马达的方向）（b）追加零件如下图：（c）追加零件如下图：新杨中学模型机器人校本教材-23-（d）追加零件如下图：（e）追加零件如下图：（把挡球装置安装在马达上）（f）追加零件如下图：（进一步用螺栓螺母固定挡球装置）M2.5x14螺栓（4件）M2.5铜螺母（4件）九排连接板（1件）简易版万向轮模块（1件）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）挡球装置（1件）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）新杨中学模型机器人校本教材-24-指南针装置（1件）（g）追加零件如下图：（安装指南针装置）4.1.2防守足球机器人搭建防守机器人由于为了守门的方便，故意把挡球装置做的很宽，所以防守机器人与进攻机器人结构大同小异，只是挡球装置不同。（一）挡球装置的搭建：为了更好的找球，我们给防守机器人安装了5个火焰模块，没有安装触碰模块。（a）追加零件如下图：四排连接板（3件）九排连接板（8件）火焰测量模块（3件）小传感器底座（3件）新杨中学模型机器人校本教材-25-（b）追加零件如下图：（c）追加零件如下图：九排连接板（3件）M2.5x14螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）M2.5x48螺栓（2件）M2.5铜螺母（2件）M2.5x31螺栓（4件）M2.5铜螺母（4件）火焰测量模块（2件）小传感器底座（2件）九排连接板（2件）四排连接板（2件）新杨中学模型机器人校本教材-26-（二）小车主体搭建和指南针装置搭建：请参考进攻机器人，这里不再累赘。（防守机器人最终效果图一）（防守机器人最终效果图二）新杨中学模型机器人校本教材-27-4.1.3端口接线说明（1）进攻机器人接线示意图如下：(左马达)(右马达)(指南针)(右触碰)(左触碰)(左火焰)(中火焰)(右火焰)新杨中学模型机器人校本教材-28-（2）防守机器人接线示意图如下：左马达右马达（右2火焰）（左2火焰）（右火焰）（中火焰）（左火焰）（指南针）新杨中学模型机器人校本教材-29-4.2机器人足球例程说明4.2.1变量说明以及“靠近球”概念说明（1）进攻足球机器人变量说明变量名变量说明变量名变量说明Guangzuo左侧火焰检测光值p1场地定义角Guangzhong中间火焰检测光值p2场地定义角Guangyou右侧火眼检测光值q1场地定义角Guangkan环境光最大光值q2场地定义角Pengzuo左侧触碰状态b指南针读取数据Pengyou右侧触碰状态t系统时间变量值（2）防守足球机器人变量说明变量名变量说明变量名变量说明Guangzuo左侧火焰检测光值p1场地定义角Guangzhong中间火焰检测光值p2场地定义角Guangyou右侧火眼检测光值q1场地定义角Guangkan环境光最大光值q2场地定义角Guangzuo2左侧2火焰检测光值b指南针读取数据Guangzyou2右侧2火焰检测光值t系统时间变量值t0系统时间运算中间值（3）指南针显示角度以及场地定义角度说明如右图所示意，指南针一般显示角度为0度~360度，如果把指南针对准敌方的球门置一次零，那么垂直敌方球门的那根红线就是0度或者360度的定义线（指南针的详细使用说明可参考我公司的相关文档），