机器人基础知识讲座

2020/5/181认识机器人机器人的发展现状相关赛事智能车单片机初步80年代是“个人计算机时代”90年代是“因特网时代”21世纪的头10年是“消费性电子产品时代”而之后的10年将会是“机器人时代”专家预言：研究和开发新一代机器人即将成为科技发展的新重点，而且机器人产业不论在规模上还是资本上都即将大大超过今天的计算机产业。2020/5/182什么是机器人？都有些什么样的机器人？机器人的基本组成部分有哪些？我们离机器人到底有多远？下面我就尝试着来为大家解答这些问题…2020/5/183“Ｒobot”一词源出自捷克语“robota”，意谓“强迫劳动”。它是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作。如果简单地分为三类的话，那可以是军事机器人，家用机器人和工业机器人。或者是智慧型遥控系统，管理者系统和自动型机器人系统2020/5/1842020/5/1852020/5/186特种机器人2020/5/187军事机器人2020/5/188穿过沙漠、穿过城市全自主机器车2020/5/189简易机器人，其实我们也能做…把这几个模块搞定了，再加上适当的程序，那么一人简易机器人——小型智能车就做出来了…最小系统模块电机驱动模块电源模块超声波测距模块2020/5/1810机械设计与制造电子电工技术计算机原理网络、程序设计传感器自动控制数字信号处理优化设计人工智能机器人学说到机器人，想必大家最感兴趣的就人形机器人莫属了，人形机器人是机器人的最高形式类人形式提供了一个实现机器学习中与现实世界交互的很好平台，并且也是与人交互的理想的机器人形式人形机器人也为研究认知科学提供了一个新的方式与其他移动机器人相比具有更大的灵活性，能适应复杂的地面环境，甚至能拓展人类的活动领域，代替人类在危险环境中作业为各种控制理论应用和优化提供理想的研究平台，促进人工智能和智能控制的研究和应用2020/5/1811ＡＳＩＭＯ专题这也许是我们最熟悉的，最符合我们的想象的机器人，在各种各样的机器人展示场合，它露面最多，为最多人所知“ASIMO”是本田公司开发的双脚步行机机器人，于2000年11月首次在横滨国际和平会议中心举行的机器人展示会上亮相。2004年12月，本田公司曾改进过“ASIMO”的性能，增加了它的关节和马达，使其可以以每小时3公里的速度小跑，而且将其身高也由最初的1．1米提高到1．3米。2020/5/18121.歐洲－以照護為主要研究領域，已有部分產品進入市場，單價偏高。2.美國－(1)政府著重軍事及太空研究與應用。(2)民間商品化角度較其他國家快，在商品及軟體應用上居領先。3.日本－(1)政府致力法規及安全規範制定，提供資源協助廠商開發。(2)民間商品數量最多，技術應用層次高，單價高。(3)社會視機器人為重要產業，人才投入意願高。4.中國－(1)陸續有廠商投入。(2)研發團隊來自學校。(3)市場以政府單位為主。(4)教具市場已有自己品牌並搭載競賽方式營運。2020/5/18135.香港－為主要家用及益智娛樂商品製造地及行銷通路5.南韓－(1)架構在資訊網路下的產品研發，以國內市場為主，零星商品進入市場。(2)機器人零組件已有三家以上廠商進行量產。(3)機器人專用控制器已研發上市。7.台灣－(1)政府自95年度開始推動「機器人產業」，並委由「財團法人精密機械研究發展中心」(PMC），為發展與推動中心，且成立「台灣機器人產業發展協會」。(2)廠商投入興趣高。(3)以益智娛樂及家用為主。(4)今年起會陸續推出新產品。(5)產業用機器人應用需求大增。(6)經濟部工業局，積極推動「智慧型機器人產業發展推動計畫」。研究所：机器人学国家重点实验室（StateKeyLaboratoryofRobotics)依托于中国科学院沈阳自动化研究所，前身是中国科学院机器人学开放实验室。该实验室是我国机器人学领域最早建立的部门重点实验室。高校实验室：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室成立于2007年，是我国最早开展机器人技术研究的单位之一，其前身主体是1986年成立的哈尔滨工业大学机器人研究所。早在上个世纪80年代，即研制出我国第一台弧焊机器人和第一台点焊机器人。2020/5/1814现在主要的相关比赛，国内的是“飞思卡尔”杯智能车比赛和足球机器人比赛国际的相关同水平比赛有日本的亚太大学生机器人大赛全国大学生机器人大赛全国大学生电子设计大赛“飞思卡尔”杯“移动飞信”杯2020/5/1815•RoboCup()国际性的机器人比赛，详细情况见官方网站或中国机器人竞赛工作委员会网站。Fira(由韩国kaist的金钟焕教授发起，也是国际性的机器人赛事，见官方主页。ABU-RoboCon亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（简称ABU-ROBOCON）是由亚广联节目部发起的为机器人工业的发展发掘培养后备人才的一项重要赛事。参赛对象只限于各国的大学或工科院校的在读本科学生。该大赛每年举办一CCTV-ROBOCON是ABU-ROBOCON的中国区选拔赛,中国中央电视台为了选拔能够代表中国参赛的代表队，自2002年开始举办中央电视台全国大学生机器人电视大赛（CCTV-ROBOCON），并且由每年的国内赛冠军代表中国参加ABU-ROBOCON的比赛国际青少年机器人奥林匹克竞赛总部设在韩国。IROC从1999年开始组织首届“国际机器人奥林匹克竞赛”，迄今为止，已经连续在韩国、中国香港、北京举办了届比赛。•中国青少年机器人竞赛本赛事是中国科协在21世纪青少年科技创新活动中着力创建和打造的一个品牌。FLL机器人世界锦标赛中国赛区比赛FVC机器人工程挑战中国赛区比赛•挑战杯（全国大学生课外学术科技作品竞赛）也包含智能机器设计的比赛内容，每年的主体不同。全国电离设计大赛类似中国机器人公开赛2020/5/1816第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛采用邀请赛方式，由飞思卡尔半导体公司协办，清华大学承办。来自全国57所高校(包括港澳在内)的112支队伍参加了比赛，共提交技术报告112篇、论文55篇。教育部高教司张尧学司长出席决赛和颁奖大会。第二届全国大学生智能汽车竟赛分五个分赛区，上海电力学院、东北大学、重庆大学、天津工业大学、深圳大学分别为五个分赛区的承办单位，上海交通大学为决赛承办单位。2020/5/1817以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛2020/5/1818障碍物1障碍物21m1m2mR=0.8mCB5cm起跑线1.2m2.3m0.4m5cm5cm2cm5cm5cm2cm停车区0.4m12cm光源1.45m0.4m0.3m直道区弯道区2mO50cm障碍区引导线车库0.2m0.4m15cm12.5cm12.5cm5cm典型赛题设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如下：简易智能电动车（E题）2003年一、任务•RoboCup()国际性的机器人比赛，详细情况见官方网站或中国机器人竞赛工作委员会网站。•Fira(由韩国kaist的金钟焕教授发起，也是国际性的机器人赛事，见官方主页。•ABU-RoboCon亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（简称ABU-ROBOCON）是由亚广联节目部发起的致力于培养各国青少年对于开发、研制高科技的兴趣与爱好，提高各参与国的科技水平，为机器人工业的发展发掘培养后备人才的一项重要赛事。各个亚洲广播电视联盟成员都有权参加该项比赛，但参赛对象只限于各国的大学或工科院校的在读本科学生。该大赛每年举办一次，自2002年第一届ABU-ROBOCON在日本举办以来已经成功举办了六届。•CCTV-ROBOCON是ABU-ROBOCON的中国区选拔赛,中国中央电视台为了选拔能够代表中国参赛的代表队，自2002年开始举办中央电视台全国大学生机器人电视大赛（CCTV-ROBOCON），并且由每年的国内赛冠军代表中国参加ABU-ROBOCON的比赛，至今已成功举办六届。•国际青少年机器人奥林匹克竞赛国际机器人奥林匹克委员会(IROC)是一个非赢利性的国际机器人组织，成立于1998年，总部设在韩国。IROC从1999年开始组织首届“国际机器人奥林匹克竞赛”，这是一项将科技与教育目的融为一体的亚太地区的竞赛，目的是为了使更多青少年有更多机会参加国际间的科技交流活动、展示自己的才华和能力，激发他们对科技和机器人世界的不懈探索。迄今为止，已经连续在韩国、中国香港、北京举办了届比赛。还有：中国青少年机器人竞赛，FLL机器人世界锦标赛中国赛区比赛，FVC机器人工程挑战中国赛区比赛，挑战杯（全国大学生课外学术科技作品竞赛），中国机器人公开赛2020/5/1819下面我们主要来谈谈智能车这个版块，首先，我们来看看几张图片：2020/5/1820智能车系统一般由电源模块、传感器模块、直流电机驱动模块、路径识别模块、通讯及调试模块、单片机模块等组成。由之前的那些资料大家可以发现，其实要完成一个智能车的设计，其核心就是控制系统，而其控制系统的关键又在于对单片机掌握，所以对单片机的学习在这个过程中是不可或缺的。我们今天要解决的问题就是以下几个：什么是单片机，它的发展情况如何？单片机有什么特点，主要应用在那些方面？单片机一般怎么应用？2020/5/18212020/5/1822A/DD/APWMWDTI2C总线接口单片机Microcontroller微控制器MCU/MPUMicroControllerUnitMicroProcessorUnitSingleChipMicrocomputer小巧灵活、成本低，易于产品化，有优异的性能价格比。集成度高，有很高的可靠性，能在恶劣的环境下工作。控制功能强，面向对象操作指令，可以直接对功能部件操作，易于实现从简单到复杂的各类控制任务。低功耗、低电压，便于生产便携式产品。2020/5/1823在单片机的教学中可能大家学的都是一样的，都是MCS51，但到真正要用的时候，型号却是各种各样的，而且极有可能都不是MCS51。下面我们就来认识几款典型的常用单片机：ATMEL公司，PHILIPS公司---8051单片机AT89S52ATMEL公司---AVR单片机ATMega系列MicroChip公司---PIC单片机PIC16F877A,PIC18F系列，PIC24F系列等TI公司MSP430，低功耗的典范2020/5/18242020/5/1825基本功能单元CPU系统总线控制器CPU时钟系统外部扩展单元定时器/计数器CPU外围单元程序存储器ROM数据存储器RAM输入/输出口I/O特殊功能寄存器SFR中断系统串行接口2020/5/1826这根据针脚数来分的，一目了然2020/5/1827相信这两个概念还有不少同学没有分清2020/5/1828工业自动化控制办公自动化设备智能仪器仪表家用电器医疗仪器设备通信产品航空航天等2020/5/1829可见，其应用领域有多么的宽广…综合类：电子设计教程，全国大学生电子设计大赛训练教程，单片机原理、接口和应用，传感器入门，传感器与测试技术，机器人制作，电子小制作，创意电子制作，机器人创新设计与制作日本机器人资源：OHM大学理工系列，机器人大观，机器人制作宝典，机器人组装大全科普类：机器人趣览，机器人世界，机器人与人类心智，机器人能改变人类吗，机器人的发展，机器人排挤人的地方2020/5/1830图书馆可借资源南加利福尼亚大学机器人研究所