明德版简易机器人制作(六稿).doc

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1、简易机器人制作中小学通用教材简易机器人制作致同学们：“机器人是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化”，这是著名科学家宋健院士对于机器人在20世纪所取得成就的精辟概括。今天，机器人广泛地活跃在人类生产、生活的方方面面，已经成为我们的忠实助手和朋友。机器人集中了机械、电子、控制、计算机、人工智能等多学科的知识，已成为高科技的代名词。很多青少年都憧憬着能亲手设计、制作自己的机器人。本书将帮同学们圆这个梦。本书将向大家介绍有关机器人机械结构、控制系统和程序编写等方面的知识，指导大家运用这些知识来设计制作简易的机器人。机器人教育是中小

2、学教育改革的一次全新尝试，尽管我们也力求用同学们熟悉的语言和形式，深入浅出地讲述机器人中包含的种种问题，但由于自身水平有限，书中一定存在不少错误或不妥之处。希望同学们将学习中发现的问题向你们的老师或直接向我们指出，我们一定会虚心听取同学们和老师们的意见，让这本教材在不断修订过程中日臻完善。愿我们通过本书成为好朋友！目录第一章　走近机器人第一节　机器人世界第二节　机器人的结构特征一、机器人的结构特征二、简易机器人制作理念第三节　简易机器人设计第二章　简易机器人的大脑—单片机第一节　什么是单片机第二节　单片机的基本原理一、单片机的基本结构二、单片

3、机的工作原理三、单片机的引脚第三节　单片机的开发流程第三章　简易机器人的控制系统第一节　简易机器人的控制器第二节　简易机器人常用传感器一、接触传感器二、灰度传感器三、红外测障传感器第三节　简易机器人常用输出元件一、发光二极管二、蜂鸣器三、电机（动力模块）第四章　简易机器人的机械系统第一节　千变万化的TegoYapp积木一、尺寸和单位二、搭建技巧第二节　万能小车平台第三节　齿轮传动机构一、齿轮的使用二、特殊齿轮三、齿轮的配合第五章　图形化语言编程第一节　软件安装第二节　软件使用简介一、软件界面简介二、软件设置三、硬件设置四、基本操作五、变量的定

4、义及操作六、运算符与表达式七、编译和下载第三节　模块简介一、流程控制模块简介二、其他模块简介三、子程序简介第六章　简易机器人的制作与编程第一节　蒙面佐罗第二节　往返走第三节　S形轨迹第四节　椭圆形轨迹第五节　交叉轨迹第六节　接力比赛第七节　打高尔夫球附录一：机器人比赛花絮附录二：部分中英文词汇对照表第一章　走近机器人提起机器人，大家并不陌生。它不仅在电影电视、书籍报刊中频频出现，而且已经深入到人类生活的很多方面，在工业、农业、服务业、军事、航天等领域得到广泛应用。图1-1走近机器人，认识机器人，甚至亲手制作机器人，已成为很多青少年的憧憬。从本

5、章开始，我们将走入机器人的世界，认识机器人的基本结构和原理。通过逐步深入地学习，我们将设计、制作出自己的机器人来。第一节　机器人世界什么是机器人？面对这个问题，多数人脑海里浮现的可能是影视作品中那些令人难忘的角色，如铁臂阿童木、终结者、机器战警、变形金刚等等。它们充满智慧、能力超群，能完成很多人类所不能从事的工作。事实上，这些机器人只是艺术家对现实生活中正在为人类服务的机器人的智慧和能力的艺术夸张以及对未来机器人的大胆想象，那么目前现实生活中的机器人在人类的社会活动中扮演着什么样的角色呢？机器人为我们制造商品案例：工业机器人已经在汽车、家用电

6、器等行业的生产线中广泛应用着。图1-2机器人在为汽车喷漆图1-3电视机生产线上的机器人机器人为我们提供服务案例：家用清洁机器人已经成为韩国的热门商品。图1-4清洁机器人机器人为我们探索未知世界案例：火星探测机器人、海底探险机器人。图1-5火星探测机器人图1-6海底探险机器人以上只是列举了机器人的几种典型应用，其实形形色色的机器人还有很多。可以看出，机器人是人类认识和改造自然的一种工具，它们不一定具有人的外形和所有功能。我国科学家曾经对机器人这样定义：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能

7、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。需要指出的是，迄今关于机器人的定义仍然是仁者见仁、智者见智。原因在于机器人的应用领域还在不断地拓展。其实，机器人定义的多样性非但无害，反倒为人们提供了想象和创造的空间。第二节　机器人的结构特征一、机器人的结构特征机器人由于功能不同，因而形态各异。但各类机器人在组成上也存在共性，图1-7所示为一个典型机器人系统的结构组成。图1-7机器人系统构成根据不同的功能，机器人系统可分为五个部分：（1）机械结构：组成机器人的本体，如操作臂、末端执行器、行走机构等。（2）驱动装置：驱动机器人关节运动的

8、部件，如行进电机、伺服电机、汽缸、液压缸等。驱动装置和机械结构组成机器人的机械系统。（3）传感器：感知机器人内部状态及外界信息的元器件或元器组件，如光电类传感器、温