机器人实践活动方案

机器人实践活动方案

一、实践活动的目的

1、了解机器人的发展历史和种类。

2、了解并认识能力风暴AS-MII的构成和使用方法。

3、能够通过利用VJC1.6机器人编程，学会机器人程序的编制方法和

基本调试方法。

4、通过整个活动，让学生能对机器人有一个基本的认识，培养学生

热爱科学、崇尚科学、勇于实践的意识和能力。

二、实践材料

1、AS-MII机器人8台套

2、计算机8台

3、下在线8条

4、热融胶枪、胶棒、电烙铁、螺丝刀等工具

三、实践安全及注意事项

1、用电的基本安全

2、轻拿轻放机器人，防止跌落地面

3、机器人的碰撞环在使用机器人时不要提持、扯拉、捧托，以防损坏。

4、串口通信线连接在机器人上时，不要按复位建，防止死机。

5、机器人运动时勿顶住障碍物，否则易使电机堵转，烧毁芯片。

6、不要拆卸机器人的电池、传感器等零件，

四、实践活动内容

（一）机器人历史、定义与种类

很早以前人类就幻想制造人，传说3000年前，我国有一名叫偃师的

工匠曾用木头皮革等制成一个小艺人，能歌善舞。三国时诸葛亮制造木牛流马的故事更是人人皆知的。在古代，人们制造出许多精密的自动机器，为机器人问世打下了基础。早在三国时，我国就制造出了指南车，后来又发明了记里鼓。宋朝一位姓李的术士制造木钟馗能抓老鼠。

18世纪，是世界上发条机械盛行的时期，仿生物机械得到了很大发展。如法国工程师服岗松制造的机械鸭子、吹笛子的牧童和打鼓人，于1738年在巴黎科学院公开展出。这三件自动机械的表演活龙活现，栩栩如生，轰动了整个欧洲，使他闻名遐迩。服岗松甚至被选进法兰西科学院。1774年瑞士钟表匠皮埃尔·德罗和他的儿子制造的机械记录员、机械画师和机械女乐师，曾轰动一时。机械记录员用鹅毛笔写出整齐优美的句子，写完后还按照当时习惯向纸上撒些细砂子再抖落掉。

1921年捷克剧作家恰佩克在剧本《罗素姆万能机器人》中首次使用了“robota”一词，译成机器人。

真正意义上的机器人出现在1959年。当时，美国人英格伯格和德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮塔，基座上有一个可转动的大机械臂，大臂上又伸出一个可以伸缩和转动的小机械臂，能进行一些简单的操作，代替人做一些诸如抓放零件的工作现实机器人的外形并不一定像人，但其功能却与人的某些功能相似。机器人是代替人完成某些任务并具有某些智能的仿人机械。它的机械手可以完成各种操作，比如搬重物、焊接工件、装配机器、摘果实、剪羊毛、挤牛奶、扫地、擦玻璃、洗衣服做饭、端茶喂饭、弹琴作画、写字等。机器人可以用“脚”在地面上移动，在水中游，在墙壁上和海底爬行，在山路和楼梯上步行，跨越障碍。机器人的感觉器官可以看见外界物体景象，听见声音，检测物体位置及运动速度，感知与物体接近和接触，检测所抓

物体重量，分辨手爪所抓物体的形状、大小以及滑动与否等。电脑能够分析、计算，判断、思考和作决策，产生控制作用，由传动装置使机器人的手和脚完成操作和动作。

机器人的组成也是仿人的。机器人一般有如下几大部分：电脑及控制装置，相当于人脑及神经系统；胳膊及手爪，相当于人的胳膊和手；轮子或脚（两只脚或多足），相当于人的腿和脚；各种感觉装置（传感器）以及与外界联系的装置，相当于人的口、耳、眼、鼻以及皮肤上的感觉神经；能源装置，相当于人的内脏；传动装置（由马达、链条、拉杆、齿轮等组成），相当于人的肌肉。从机器人的结构上看，可以说：

机器人=电脑+传感器+机械手+行走装置

现在，我们来概括一下，机器人既有人的一部分特点，又具有机器的一部分特点。机器人就是像人那样动作的机器。

机器人和一般机器（包括一般的自动化机器）的区别是：它具有灵活性和通用性，可以自动地完成由人完成的各种动作和操作。简单地说，它与一般自动化机器的区别，除结构复杂外，最主要的是它具有了“智能”。

目前世界上已有数十万台机器人（1995年共有65万台工业机器人在工作），但还没有统一的分类方法，按机器人的发展水平可分为三代。

第一代机器人是可编程的机器人，以示教再现机器人为代表。机器人按照人“教”它的动作顺序，自动地重复地进行工作，但对外界没有感觉和适应能力，更没有智力。示教方法有“手把手”教，还有采用示教盒进行编程输入或直接用键盘输入编程“教”。第二代机器人具有感觉器官和电脑，电脑对感觉器官获得的信息进行分析，做出判断，产生控制信号，操纵机械手和行走机构动作；它能适应外界环境的变化，完成各种较复杂的工作。第三代机器人就是智能机器人，它能接受人的指令（比如声音命

令），感觉识别周围环境，电脑在积累知识的基础上进行学习和思考，做出决策，独立自主地制订或修改工作计划，产生控制信息，控制各部分协调工作，完成各种复杂工作。

按机器人的应用可以分成许多类，比如：

工业机器人，包括能够搬运原材料、工件和零件的搬运机器人；能代替人完成车、铣、刨、磨等加工工艺的机械加工机器人；完成点焊、弧焊的焊接机器人；能完成冲压和锻压的机器人；能完成喷漆、涂漆、喷砂的喷涂机器人；能把零件部件装配成整机的装配机器人；能检查产品质量，测量产品参数的检验机器人；包装产品的包装机器人等。

农业机器人，包括代替农民种植、浇灌、除草、施肥、收割、储运的种田机器人；代替人养鱼、养牲畜、挤牛奶、剪羊毛的牧畜机器人；代替人伐木、整枝、造林的伐木机器人；代人进行收获果实，分选果实的收获机器人等。

服务机器人，包括为主人做饭、打扫卫生、看门守夜、带孩子当保姆的佣人机器人；能帮助公务人员收发文件、接待客人的秘书机器人；代替护理人员为病人送食物和药品，帮助病人或残疾人洗澡和进行户外活动的护理机器人；能接待客人，为客人买票定票，开门开电视的旅馆服务机器人；为盲人带路，为残疾人服务的福利机器人等。

极限作业机器人，是指代替人在人难于接近或既危险又苛刻的环境中，完成复杂作业的机器人。包括进行宇宙探索开发的太空机器人；在原子核辐射条件下工作的机器人；在深海进行勘探开发或救援的深海机器人；建筑高楼的建筑机器人；在火灾现场从事救火的机器人等。极限作业机器人又称特种机器人。

军用机器人，包括在战场上完成战斗、侦察等任务的机器人士兵；完

成侦察、扫雷布雷、清理战场、运送物资、挖掘战壕、进行战斗的无人驾驶车辆；完成空中侦察、空中指挥、空中进攻的无人飞机等。

智能型机器人是最复杂的机器人，也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易，仅仅是让机器模拟人类的行走动作，科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。

1997年，日本本田公司率先研制出了第一台类人型步行机器人样机P3。2000年11月，日本科学技术振兴事业团宣布，已开发出可模仿一岁婴儿行走的机器人“皮诺”。它全身有26个关节，脚心装有一个传感器，可测量重心；眼睛可分辨红、蓝、黄等颜色，可自测距离；能挥手，并能蹒跚行走。

（二）能力风暴机器人基本组成与控制原理

1、面板及外观介绍

电源开关

充电口

下载口

复位按钮

运行按钮

电源指示灯

充电指示灯

LCD 显示器

减速齿轮箱

电池

碰撞传感器 、红外传感器、光敏传感器、麦克风 、光电编码器

2、 AS-MII

机器人的三大部分（传感器、微处理器、驱动器；和人体对

应）

A传感器原理与应用-感官

碰撞传感器---触觉

红外传感器---嗅觉

光敏传感器---视觉

麦克风---听觉

光电编码器和其他传感器（远红外火焰传感器、灰度传感器、金属传感器、温度传感器、磁敏传感器等）

B微处理器原理与应用-大脑

Motorola的8位单片机MC68HC11E1。含CPU、片内存储器、定时器系统，串行口、A/D转换、并行I/O口，中断和复位系统。

接受的输入信号：模拟与数字信号；

输出信号：数字信号

C驱动器原理与应用-执行器官

LCD显示器

发光二极管

喇叭----口

电机----脚

(三) 介绍VJC1.6编程软件

1）流程图编辑界面：菜单栏、工具栏、模块库、垃圾箱、流程图生成区、jc代码显示区

2）学习机器人程序的基本编写方法

3）学生练习编写简单的VJC程序

五、学生练习项目

【要求】

1、每个小组的所有成员合作完成以下几个小任务。

2、每个学生通过练习以下任务，都要学会编写机器人程序的方法，

下载程序的基本步骤，特别要学会怎样调试程序。

（1）让机器人显示how are you？

（2）让机器人唱两次1、2、3、4、5、6、7、

（3）让机器人前进两块地面砖的距离

（4）让机器人前进两块地面砖的距离，并后退到起始位置

（5）让机器人前进两块地面砖的距离后右转90度

（6）让机器人走一个正方形

（7）让机器人走圆形

【考核】

1、每个小组培训结束前完成以下任务，并根据完成情况进行记分。

2、完成任务后，向老师展示说明你的编程思路，以此作为考核依

据。

（1）让机器人走圆形。

（2）让机器人走以地面转为准的正方形。

（3）让机器人发现前面有障碍物，则后退一段距离，并右转。

（4）让机器人边走边唱，距离和音乐自行设计。

六、实践活动评价

通过教学与实践，培养学生艰苦奋斗、勤俭节约、遵守纪律、认真负责、关心集体、团结协作、爱护公物、珍惜劳动成果的优良品质。使学生初步认识并了解AS-MII机器人的构成和机器人程序编制软件，能够利用软件编制和调试所编制度机器人程序，完成课题任务，培养学生的热爱科

学、崇尚科学、严肃认真的学习态度。