《機器人3D仿真系統(tǒng)》使用教程

《機器人3D仿真系統(tǒng)》使用教程《機器人3D仿真系統(tǒng)》使用教程共100頁第111頁天津市太平村第二中學張汝生整理

目錄HYPERLINK\l"_Toc270925884"前言 2第一部分預備知識 31.1虛擬機器人的結(jié)構(gòu)與功能 31.1.1身體結(jié)構(gòu) 31.1.2感覺器官 31.1.3編程語言 51.2《機器人3D仿真系統(tǒng)》能做什么 270925890\h51.2.1為機器人編寫程序 51.2.2創(chuàng)建環(huán)境 51.2.3仿真運行 6第二部分初試身手 7第一課簡易機器人安裝 8第二課機器人前進 12第三課機器人轉(zhuǎn)彎 19第四課機器人走正方形 22第五課機器人走五角星 27第六課機器人走圓形 32第七課落地扇 35第八課機器人測障 41第九課機器人走軌跡 903\h49第十課機器人走迷宮 61第三章穩(wěn)步前進 64第十一課走正方形 65HYPERLINK\l"_Toc270925907"第十二課賽車 69第十三課曲棍球比賽 74第十四課避障 79第十五課街道滅火 82第十六課消防員滅火 86第十七課消防員搜索 90第十八課機器人探寶 PAGEREF_Toc270925913\h94第十九課射門 97第二十課點球 101第二十一課測障 105第二十二課過人 108第四部分我能贏 1114.1滅火比賽 1114.2機器人軌跡比賽 111附錄一：《機器人3D仿真系統(tǒng)》的安裝 111附錄二：功能及函數(shù)說明 111附錄三：如何利用工具制作地面紋理 111附件四：仿真機器人的端口說明 111

第一部分預備知識在本章中，我們對《機器人3D仿真系統(tǒng)》作一個簡單介紹，讓讀者初步了解機器人的結(jié)構(gòu)、傳感器和編程語言。在讀完本章內(nèi)容之后，相信讀者就能方便地使用機器人3D仿真系統(tǒng)了。1.1虛擬機器人的結(jié)構(gòu)與功能1.1.1身體結(jié)構(gòu)1.1.2感覺器官智能機器人的感覺功能，是由機器人身上的傳感器實現(xiàn)的。納英特機器人身上安裝的傳感器有以下幾種：1.紅外傳感器紅外傳感器由紅外發(fā)射器和紅外接收器兩部分組成。當接收裝置收到發(fā)射裝置發(fā)射的紅外信號，機器人即可利用收到的信號來識別周圍特定環(huán)境的變化。機器人就是利用這一原理對檢測其周圍有、無障礙物的。紅外傳感器測到障礙物返回給主機的數(shù)值為1，沒測到障礙物返回為0。紅外傳感器結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1紅外傳感器結(jié)構(gòu)圖2.火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅髂軌驒z測光線的強度，檢測到的值為0～255之間的整數(shù)。光線越亮，檢測到的數(shù)值越小；光線越暗，檢測到的數(shù)值越大。此項功能跟實物的納英特8位機器人基本相同。火焰?zhèn)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖1-2火焰?zhèn)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)圖3.碰撞傳感器碰撞傳感器碰撞傳感器是由一個接觸導輪和一個接觸開關組成。當接觸導輪碰到物體時，接觸開關會被按下。當開關按下時返回主機的數(shù)值為0，沒按下時返回主機的數(shù)值為1，碰撞傳感器結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3碰撞傳感器圖示碰撞方向的確定利用碰撞傳感器，可以判斷碰撞發(fā)生的方向，在機器人合適位置安裝碰撞傳感器，當某一處的碰撞傳感器發(fā)生了碰撞，傳感器返回的值為0，否則為1，利用這個值，可以確定發(fā)生碰撞的方向。4.地面灰度傳感器地面灰度傳感器由一個發(fā)射裝置和一個接收裝置組成。發(fā)射裝置發(fā)出的光照射到地面，接收裝置通過檢測返回的光線強度并將其轉(zhuǎn)換為機器人可以識別的信號。不同顏色反射光的強度不同，顏色越深，反射光越弱，返回的數(shù)值就越大；反之，返回的數(shù)值就越小，檢測到的值為0～255之間的整數(shù)。此項功能跟實物的納英特8位機器人基本相同。地面灰度傳感器結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。圖1-4地面灰度傳感器圖示5.指南針傳感器指南針傳感器是利用地球磁場辨別方向，并將其轉(zhuǎn)換成機器人可以識別的模擬信號。指南針傳感器的返回值為0～360之間的整數(shù)?？筛鶕?jù)實際需要，將任意方位的傳感器值調(diào)整設置為特定的值。指南針傳感器結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。圖1-5指南針傳感器圖示1.1.3編程語言納英特智能機器人的編程語言是C語言，由機器人C語言和流程圖編程語言兩部分組成。讀者使用仿真版的時候，可以用流程圖編程。在用流程圖編程的同時，可以自動生成C代碼，便于讀者觀察、解釋或修改程序，參見圖1－6。在圖1－6中，左邊模塊庫，中間是流程圖，右邊是C代碼。在流程圖編輯界面右側(cè)，即可看到當前程序的C代碼。圖1-61.2《機器人3D仿真系統(tǒng)》能做什么1.2.1為機器人編寫程序在納英特機器人仿真版中，可以用流程圖編寫機器人程序，同時自動生成C代碼。也可以直接在打開程序編輯器的時候選擇用C語言為機器人編寫程序為。1.2.2創(chuàng)建環(huán)境可以自由創(chuàng)建環(huán)境是機器人3D仿真的一個突出優(yōu)點，這往往是使用真實的機器人時所做不到的。在納英特3D仿真軟件中，讀者可以利用光源、障礙物構(gòu)建各種環(huán)境，也可以利用畫圖工具畫各種軌跡圖然后導入到仿真中。如房間、迷宮、軌跡滅火場地等。下面的圖1－7就是用仿真版創(chuàng)建的一個場地―“機器人軌跡滅火”。圖1-71.2.3仿真運行仿真運行就是進入仿真環(huán)境，讓虛擬機器人按照控制程序指令運行。編好程序、創(chuàng)建環(huán)境、搭建好機器人之后，就可以仿真運行了。因此，在仿真版中，讀者能夠直觀地看到機器人運行的效果。第二部分初試身手本章內(nèi)容是以機器人項目的形式編寫的，既便于初學者入門，也便于已有基礎的讀者參考。通過本章的學習，讀者學會簡單程序的編寫及機器人項目制作的基本步驟。機器人，顧名思義，就是類似人的機器。本章主要介紹了機器人的執(zhí)行器，即機器人的液晶顯示屏、運動系統(tǒng)、傳感器，相當于人的口、腿腳、眼睛。讀者只要邊看邊做，很快就能熟悉機器人了。第一課簡易機器人安裝1）打開仿真軟件，在主界面上點擊“機器人搭建”按鈕。即可進入機器人編輯場景。如圖2-1所示：圖2-12)在初始機器人選項中選擇“新建”，機器人組件選項中選擇“馬達”，單擊“添加部件”，然后用鼠標左鍵選擇要添加部件的位置，如圖2-2所示。圖2-23)選中馬達的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊要裝配的主機位置，如圖2-3所示。圖2-34)安裝好后，單擊右鍵選擇馬達，單擊左鍵“設置屬性”，將左電機端口號設置為“0”，同樣操作設置右電機端口號設置為“1”，（電機端口號可以設置為0、1、2、3）馬達裝配后如圖2-4所示。圖2-45)在機器人組件里選擇“輪子”，在部件類型列表里選擇“小輪寬胎”進行裝配，為馬達裝配輪胎，裝配方法和裝馬達的方法一樣。裝好后如圖2-5所示。圖2-56)最后再為機器人安裝萬向輪。在機器人組件里選擇“輪子”，在部件類型列表里選擇“萬向輪”進行裝配。裝配好如圖2-6所示。圖2-6單擊完成，保存機器人。這樣就完成一個簡單的機器人馬達、輪子的裝配。第二課機器人前進學習任務本節(jié)課將學習控制機器人前進和驅(qū)動左右電機的方法，學習使用執(zhí)行器模塊庫中的“移動”模塊和“啟動電機”模塊編寫程序，熟悉制作仿真項目的基本不步驟和方法。（本節(jié)課需用的機器人同第一課搭建的機器人）場地搭建軟件點擊場地編輯即可進入場景編輯部分：場景組件選擇：標識點——起始點，如圖2-6所示。位移方向盤長度、寬度調(diào)節(jié)欄位移方向盤長度、寬度調(diào)節(jié)欄圖2-6添加到場景中如上圖所示，在起始點上點擊鼠標右鍵選擇設置屬性，通過左側(cè)上方的長度和寬度條對起始點的大小進行調(diào)節(jié)，同時可通過下方位移方向盤，對起始點位置進行調(diào)節(jié)。場地編輯完成后點擊右下角“完成”按鈕保存文件。文件命名為“機器人前進-場地”。程序設計1）點擊主界面上的“進入仿真”，在“程序代碼”下拉菜單中選擇“新建”——開始程序的編寫給機器人賦予智慧。如圖2-7所示。圖2-7一般選用流程圖文件。如果能熟練運用C語言的也可以選擇C語言文件。2）進入機器人編程環(huán)境，拖動執(zhí)行器模塊庫中的“移動”模塊到“主程序”下，如圖2-8所示。單擊鼠標左鍵拖到單擊鼠標左鍵拖到“主程序”下圖2-8在拖動時，必須將拖動的模塊對準“主程序”下方的黑色箭頭，當箭頭變?yōu)榧t色時，松開鼠標左鍵，這樣才能成功地將此模塊與主程序連接起來。如果模塊圖標的外框是虛線框，則表示模塊之間沒有正確連接，此時，可以用鼠標左鍵拖動模塊重新連接也可以單擊鼠標左鍵選中錯誤連接的模塊，按Delete鍵，確認后刪除。雙擊“移動”圖標，進行參數(shù)設置。左右電機分別輸入相同的數(shù)值70，此時電機正轉(zhuǎn)，如圖2-9所示。2．輸入701．輸入703．單擊2．輸入701．輸入703．單擊圖2-93）在模塊庫中選擇“延時”模塊，并拖動到“前進”模塊下面，正確連接后雙擊“延時”模塊設置機器人時間為1.5秒鐘，如圖2-10所示。1．拖動“延時1．拖動“延時”2．雙擊4．輸入時間值5．單擊確定3．選中時間精確度圖2-104）在程序設計中，當機器人到達目的地后停下來，需要從執(zhí)行器模塊庫中拖動“停止”模塊到“延時”模塊下,并設置參數(shù)讓機器人停止。取消選擇停止所有電機，選擇電機0、電機1，設置完成后，程序流程圖中的“停止”模塊，顯示為“停止電機0,1”。如果機器人安裝有多個電機，則根據(jù)機器人裝配的實際情況選擇停止相應的電機，如圖2-11所示。1．拖動“1．拖動“停止”模塊到“延時”模塊下2．雙擊3．單擊確定圖2-11最后關閉窗口并保存文件到默認的目錄下，命名為“機器人前進-程序”。如圖2-12所示。圖2-12仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇保存的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：機器人前進-程序；機器人選擇第一課搭建的機器人。此時點擊“下一步”進入仿真。具體設置如圖2-13所示。圖2-13在下面這個界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。如圖2-14所示。圖2-14保存好之后，將進入如圖的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。如圖2-15所示。圖2-15當發(fā)現(xiàn)機器人的硬件或者程序有問題需要修正的時候按以下操作進行：①：機器人程序的修改當鼠標右鍵選中主機盒，屏幕左上角會彈出一個運行參數(shù)的對話框，對話框下方有個代碼顯示，點擊代碼顯示。下方就會出現(xiàn)對應的C代碼。打開后如圖2-16所示。圖2-16在機器人顯示出代碼框內(nèi)任意位置雙擊鼠標左鍵，即進入代碼編輯界面可對機器人程序進行修改保存，然后復位，再重新開始運行機器人。同時在此狀態(tài)下，可看到機器人當前正在運行的某段代碼，便于發(fā)現(xiàn)錯誤并進行及時修改。②：場地的修改在場地任意位置點擊鼠標右鍵選擇編輯，即可對場地進行修改。如圖2-17所示。圖2-17各顯神通分別用“移動”和“啟動電機”模塊編寫程序完成機器人前進2秒再后退2秒停止的任務，并在仿真中實現(xiàn)。第三課機器人轉(zhuǎn)彎學習任務本節(jié)課將學習“移動”模塊或“啟動電機”模塊實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)彎，通過設置左右輪轉(zhuǎn)速的不同實現(xiàn)機器人精確轉(zhuǎn)彎。（這節(jié)課需用的場地同第二課搭建的場地、機器人同第一課搭建的機器人）策略分析如果要實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)向，可以通過機器人左、右輪差速來實現(xiàn)，當左電機轉(zhuǎn)速快于右電機轉(zhuǎn)速時，機器人右轉(zhuǎn)；當左電機轉(zhuǎn)速慢于右電機轉(zhuǎn)速時，機器人左轉(zhuǎn)。當左、右電機轉(zhuǎn)速相等并為正值時（設置左右電機功率分別是70、70），機器人前進。當左、右電機轉(zhuǎn)速相等并為負值時（設置左右電機功率分別是-70、-70），機器人后退。左右電機轉(zhuǎn)速相差越大，機器人轉(zhuǎn)彎半徑越小，反之則越大。一個為正值，一個為負值則為原地轉(zhuǎn)（如右電機功率分別是70、-70）。程序設計1）打開程序編輯器，拖動模塊庫下的“移動”模塊到主程序的下方，并雙擊“移動”模塊設置左右電機的功率分別為90,70（右轉(zhuǎn)）。如圖2-18所示。圖2-182）在模塊庫中選擇“延時”模塊，并拖動到“前進”模塊下面，正確連接后雙擊“延時”模塊設置機器人時間為1.0秒鐘，如圖2-19所示。圖2-193）最后，添加“停止“模塊并設置停止0,1電機。編輯好的程序如圖2-20所示。圖2-20程序編輯完成后點擊關閉并保存文件，文件命名為“機器人轉(zhuǎn)彎-程序”。仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇2.2課的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：機器人轉(zhuǎn)彎-程序；機器人選擇2.2節(jié)所搭建的機器人。具體設置如圖2-21所示。圖2-21此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。保存好之后，將進入如圖2-22所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-22各顯神通編寫程序完成機器人前進兩秒后左轉(zhuǎn)90°停止的任務，并在仿真中實現(xiàn)。第四課機器人走正方形學習任務本節(jié)課將學習“多次循環(huán)”、“移動”、“延時”模塊的綜合使用，實現(xiàn)機器人走出正方形。（這節(jié)課需用的場地同第二課搭建的場地、機器人同第一課搭建的機器人）策略分析本項目的難點在于要反復調(diào)整“移動”和“延時”模塊的參數(shù)（速度和時間）實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎90°，以便機器人正好轉(zhuǎn)90°。要實現(xiàn)機器人走出一個正方形，就要機器人前進一段距離，然后轉(zhuǎn)彎90°，這個動作循環(huán)執(zhí)行4次，就可以走出一個正方形了。所以這個項目我們要使用“多次循環(huán)”模塊來實現(xiàn)前進轉(zhuǎn)彎的動作執(zhí)行4次。另外要注意的是，使用“多次循環(huán)”模塊的時候，須將待循環(huán)的內(nèi)容放在循環(huán)體內(nèi)部。程序設計1）在“控制模塊庫”中選擇“多次循環(huán)”模塊拖動到主程序的下方，并雙擊打開參數(shù)設置對話框，即可輸入循環(huán)次數(shù)。這里走正方形我們需要前進，轉(zhuǎn)彎的動作執(zhí)行4次，這里我們就設置循環(huán)4次。具體設置見圖2-23。圖2-232）拖動執(zhí)行模塊庫中的“移動”模塊到多次循環(huán)模塊的中間，雙擊設置左右馬達的功率為100，100。如圖2-24所示。圖2-243）拖動“延時”模塊到“前進”模塊的下方，雙擊打開參數(shù)設置對話框，設置時間為1.5秒。如圖2-25所示。圖2-254）拖動模塊庫下的“移動”模塊到“延時”模塊的下方，并雙擊“移動”模塊設置左右電機的功率分別為66,-66（原地右轉(zhuǎn)）。如圖2-26所示。圖2-265）拖動“延時”模塊到“右轉(zhuǎn)”模塊的下方，雙擊打開參數(shù)設置對話框，設置時間為0.1秒。如圖2-27所示。圖2-276）最后拖動“停止”模塊到“多次循環(huán)”模塊的外面，設置為停止0、1號電機。如圖2-28所示。圖2-28仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇2.2課的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：走正方形-程序；機器人選擇2.2節(jié)所搭建的機器人。具體設置如圖2-29所示。圖2-29此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。保存好之后，將進入如圖2-30所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-30各顯神通動手編程完成機器人走正三角形的任務，并在仿真中實現(xiàn)。第五課機器人走五角星學習任務本節(jié)課將學習“多次循環(huán)”、“移動”、“延時”模塊的綜合使用，實現(xiàn)機器人走出五角星的形狀。（這節(jié)課需用的場地同第二課搭建的場地、機器人同第一課搭建的機器人）策略分析本項目的難點在于要反復調(diào)整“移動”和“延時”模塊的參數(shù)（速度和時間）實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎144°，以便機器人正好轉(zhuǎn)144°。要實現(xiàn)機器人走出一個五角星，就要機器人前進一段距離，然后轉(zhuǎn)彎144°，這個動作循環(huán)執(zhí)行5次，就可以走出一個五角星了。程序設計1）在“控制模塊庫”中選擇“多次循環(huán)”模塊拖動到主程序的下方，并雙擊打開參數(shù)設置對話框，即可輸入循環(huán)次數(shù)。這里走五角星我們需要前進，轉(zhuǎn)彎的動作執(zhí)行5次，這里我們就設置循環(huán)5次。具體設置見圖2-31。圖2-312）拖動執(zhí)行模塊庫中的“移動”模塊到多次循環(huán)模塊的中間，雙擊設置左右馬達的功率為100，100。如圖2-32所示。圖2-323）拖動“延時”模塊到“前進”模塊的下方，雙擊打開參數(shù)設置對話框，設置時間為1.0秒。如圖2-33所示。圖2-334）拖動模塊庫下的“移動”模塊到“延時”模塊的下方，并雙擊“移動”模塊設置左右電機的功率分別為67,-67（原地右轉(zhuǎn)）。如圖2-34所示。圖2-345）拖動“延時”模塊到“右轉(zhuǎn)”模塊的下方，雙擊打開參數(shù)設置對話框，設置時間為0.2秒。如圖2-35所示。圖2-356）最后拖動“停止”模塊到“多次循環(huán)”模塊的外面，設置為停止0、1號電機。如圖2-36所示。圖2-36仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇2.2課的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：走五角星-程序；機器人選擇2.2節(jié)所搭建的機器人。具體設置如圖2-37所示。圖2-37此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。保存好之后，將進入如圖2-38所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-38各顯神通編寫程序完成機器人走正六邊形的任務，并在仿真中實現(xiàn)。第六課機器人走圓形學習任務前面的課程中我們已經(jīng)學習過如何實現(xiàn)機器人原地轉(zhuǎn)彎，本節(jié)課將繼續(xù)學習使用“移動”模塊或“啟動電機”模塊實現(xiàn)機器人劃弧轉(zhuǎn)彎，通過設置不同的參數(shù)設置實現(xiàn)機器人走圓形。（這節(jié)課需用的場地同第二課搭建的場地、機器人同第一課搭建的機器人）策略分析如果要實現(xiàn)機器人走圓形，可以通過調(diào)整機器人左、右輪差速來實現(xiàn)，當左右電機轉(zhuǎn)速均為正值并左電機轉(zhuǎn)速快于右電機轉(zhuǎn)速時（例如左電機90，右電機70），機器人向右劃?。环粗畽C器人向左劃弧。左右電機轉(zhuǎn)速相差越大，機器人轉(zhuǎn)彎半徑越小，反之則越大。程序設計1）打開程序編輯器，拖動模塊庫下的“移動”模塊到主程序的下方，并雙擊“移動”模塊設置左右電機的功率分別為80,64（右轉(zhuǎn)）。如圖2-39所示。圖2-392）在模塊庫中選擇“延時”模塊，并拖動到“前進”模塊下面，正確連接后雙擊“延時”模塊設置機器人時間為5.0秒鐘，如圖2-40所示。圖2-403）最后，添加“停止“模塊并設置停止0,1電機。編輯好的程序如圖2-41所示。圖2-41程序編輯完成后點擊關閉并保存文件，文件命名為“機器人走圓形-程序”。仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇2.2課的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：走圓形-程序；機器人選擇2.2節(jié)所搭建的機器人。具體設置如圖2-42所示。圖2-42此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。保存好之后，將進入如圖2-43所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-43各顯神通編程在仿真中實現(xiàn)機器人從起點出發(fā)先向左走一個圓，回到起點位置后再向右走一個圓，最終停在起點的位置。第七課落地扇學習任務本課將學習利用“啟動電機”模塊控制風扇電機，模擬落地扇可以左右擺動著吹。（這節(jié)課需用的場地同第二課編輯的場地）機器人的搭建在第一課搭建的機器人的基礎上再增加一個風扇。打開仿真軟件，點擊機器人搭建進入機器人編輯環(huán)境。1）初始機器人選擇第一課搭建好的機器人，由于要安裝風扇，所以要用到銅柱來架高風扇。在組件選擇里選擇“其他配件”，部件里選擇“銅柱”，點擊添加部件，將銅柱添加到編輯場景中。如圖2-44所示。圖2-442）選中銅柱上的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊要裝配的主機位置，如圖2-45所示。圖2-45如上方法，安裝3根銅柱，安裝好后如圖2-46所示。圖2-463）組件選擇“馬達”，部件選擇“直流電機”，點擊“添加部件”將直流電機添加到編輯場景中。然后選中直流電機上的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊銅柱上的裝配點，將直流電機裝配到銅柱上。如圖2-47所示。圖2-47安裝好直流電機后，鼠標右鍵點擊直流電機，選擇設置屬性，打開設置屬性對話框，設置直流電機端口號為2。設置完成后點擊“確定”保存。如圖2-48所示。圖2-484）最后在組件中選擇“其他配件”，部件中選擇“風扇”，點擊“添加部件”將風扇添加到編輯場景中。然后選中風扇上的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊直流電機上的裝配點，將風扇裝配到直流電機上。如圖2-49所示。圖2-49安裝完畢后點擊右下角“保存”按鈕保存機器人，命名為“落地扇–機器人”。程序設計1）打開程序編輯器，拖動控制模塊庫中的“條件循環(huán)”模塊到主程序的下方，并雙擊打開參數(shù)設置對話框，設置為“永遠循環(huán)”。如圖2-50所示。圖2-502）然后拖動執(zhí)行器模塊庫中的“啟動電機”模塊到“永遠循環(huán)”模塊中。設置啟動0、1、2號電機，設置0、1、2號電機的功率為10、-10、100。如圖2-51所示。圖2-51仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇2.2課的場地：機器人前進-場地；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇保存的程序：落地扇-程序；機器人選擇“落地扇-機器人”。具體設置如圖2-52所示。圖2-52此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”會自動跳出保存項目對話框。輸入項目名稱即可以對做好的仿真項目進行保存以便在快速啟動中打開。保存好之后，將進入如圖2-53所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-53各顯神通第八課機器人測障學習任務本節(jié)課要學習紅外避障傳感器，了解紅外避障傳感器在實際中的某些應用；在機器人遇障停止的活動中，學習“永遠循環(huán)”、“條件判斷”模塊的使用以及其在編程環(huán)境中的應用將學習。機器人的搭建1）打開第一課安裝的機器人，在此基礎上再安裝紅外避障傳感器。組件選擇“傳感器”，部件選擇“紅外避障傳感器”。選擇好后點擊“添加部件”將紅外傳感器添加到場景中。如圖2-54所示。圖2-542）選中紅外避障傳感器的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊要裝配的主機位置，如圖2-55所示。圖2-553）安裝好后，右鍵選擇紅外避障傳感器，左鍵單擊“設置屬性”，將紅外避障傳感器的感應區(qū)夾角設置為“19”，半徑設置為15，端口號設置為7，角度旋轉(zhuǎn)為大約如圖所示的角度。設置完成后點擊“確定”裝配好如圖2-56所示。角度調(diào)節(jié)按鈕感應區(qū)調(diào)節(jié)欄角度調(diào)節(jié)按鈕感應區(qū)調(diào)節(jié)欄圖2-564）按上面的方法再安裝一個紅外避障傳感器到主機上并設置端口號為8號口，感應區(qū)和角度大約如圖所示。設置完成后點擊“確定”裝配好如圖2-57所示。圖2-575）同樣的方法再在主機的正前方安裝一個紅外避障傳感器，端口號設置為9、感應區(qū)域及角度設置大約為如圖所示。設置好后點擊“確定”保存。如圖2-58所示。圖2-58最后，保存機器人，命名為“測障走迷宮機器人”。如圖2-59所示。圖2-59場地的搭建在2.2節(jié)搭建的場地基礎上再添加一個擋板就可以制作成本節(jié)課需要的場地了。1）打開2.2節(jié)編輯的場地，在場景組件里選擇“常用”，現(xiàn)有部件類型里選擇“方體”，點擊添加部件添加到編輯場景中。如圖2-60所示。圖2-602）屬性設置。鼠標右鍵點擊方體，選擇設置屬性打開參數(shù)設置對話框。設置方體的長、寬、高及位置。設置完成后點擊“確定”。圖2-61完成后點擊右下角“保存”按鈕保存場地，命名為“遇障停止-場地”。程序設計1）拖動控制模塊庫中的“條件循環(huán)”模塊到主程序的下方，并雙擊條件循環(huán)模塊設置為“永遠循環(huán)”。如圖2-62所示。圖2-622）然后拖動控制模塊庫中的“條件判斷”模塊到“永遠循環(huán)”模塊的中間，雙擊條件判斷模塊打開參數(shù)設置對話框。條件設置為“數(shù)字9號口是0”。具體設置如圖2-63。設置好后點擊“增加條件”，最后點擊“確定”按鈕。圖2-633）拖動執(zhí)行器模塊庫中的“移動”模塊到條件判斷模塊的YES分支下，設置左右馬達參數(shù)為100，100。如圖2-64所示。圖2-644）最后拖動“停止”模塊到條件判斷模塊的NO分支下。設置為停止所有電機。如圖2-65所示。圖2-65編輯完成后，點擊關閉按鈕保存文件，命名為“遇障停止-程序”。仿真運行點擊“進入仿真”進入機器人組隊的設置界面，規(guī)則選擇“常規(guī)”，場地選擇“遇障停止-場地”；分組不用設置；機器人名稱可以隨便命名；程序代碼選擇“遇障停止-程序”；機器人選擇“測障走迷宮機器人”。具體設置如圖2-66所示。圖2-66此時點擊“下一步”進入仿真。在機器人與場地合成界面上點擊“進入仿真”，保存項目文件。保存好之后，將進入如圖2-67所示的界面點擊“開始”，開始運行做好的仿真。圖2-67第九課機器人走軌跡學習任務本節(jié)課將學習機器人走軌跡線的方法，通過本節(jié)課的學習，要學會機器人走軌跡的方法，同時熟悉較復雜程序的編寫。策略分析機器人利用地面灰度循跡最常見的三種方法是：只有一個地面灰度傳感器時采用沿線法，機器人行走路線是一個個連續(xù)的圓弧；有兩個地面灰度傳感器時采用騎線法實現(xiàn)，安裝兩個地面灰度傳感器之間的距離應比軌跡線的寬度大，機器人行走的路線似蛇形；用三個地面灰度傳感器可采用壓線法，在騎線法的基礎上，在機器人的底部中間位置安裝一個灰度傳感器，機器人行走的時候，中間的灰度傳感器一直壓線行駛，如下圖所示。黑色線：為地面標示線綠色線：機器人行走軌跡紅色色塊：灰度傳感器位置黑色線：為地面標示線綠色線：機器人行走軌跡紅色色塊：灰度傳感器位置沿線法騎線法壓線法機器人循跡行走的三種方法沿線法走軌跡機器人行走分析：當機器人的灰度傳感器檢測到黑線時，說明機器人的行駛已經(jīng)靠左了，則機器人向右劃??；如果機器人的灰度傳感器檢測白線時，說明機器人的行駛已偏右，則讓機器人向左劃弧。檢測地面灰度并把黑色的預設值大于180，白色值為80左右，在程序設計時，取80-180的中間值130作為判斷黑白色的條件，即灰度傳感器測得的值小于130，則是白色；測得的值大于130，則為黑色。騎線法走軌跡機器人行走分析：當機器人左邊的灰度傳感器檢測到黑線時，說明機器人的行駛已經(jīng)向右偏了，則機器人左轉(zhuǎn)；當機器人右邊的灰度傳感器檢測到黑線時，說明機器人的行駛已經(jīng)向左偏了，則機器人右轉(zhuǎn)；如果兩個灰度傳感器都沒測到黑線，說明黑線在正中間，則機器人前進。壓線法走軌跡機器人行走分析：當機器人中間的灰度傳感器測到黑線同時兩邊的灰度傳感器測到的是白色時，機器人前進；接著進一步判斷左邊的灰度有沒有測到黑線，當左邊的灰度傳感器測到黑線時，機器人左轉(zhuǎn)；當機器人右邊的灰度傳感器測到黑線時機器人右轉(zhuǎn)。機器人的搭建1）打開第一課安裝的機器人，在此基礎上再安裝灰度傳感器。組件選擇“傳感器”，部件選擇“灰度傳感器”。選擇好后點擊“添加部件”將灰度傳感器添加到場景中。如圖2-68所示。圖2-682）選中灰度傳感器的裝配點，再以裝配點為旋轉(zhuǎn)中心進行角度的調(diào)整，再點擊要裝配的主機位置，如圖2-69所示。圖2-693）安裝好后，右鍵選擇灰度傳感器，左鍵單擊“設置屬性”，將灰度傳感器的感應區(qū)夾角設置為“20”，半徑設置為3，端口號設置為2，角度旋轉(zhuǎn)為大約如圖所示的角度。設置完成后點擊“確定”裝配好如圖2-70所示。角度調(diào)節(jié)按鈕感應區(qū)調(diào)節(jié)欄角度調(diào)節(jié)按鈕感應區(qū)調(diào)節(jié)欄圖2-704）按上面的方法再安裝一個灰度傳感器到主機上并設置端口號為3號口，感應區(qū)和角度大約如圖所示。設置完成后點擊“確定”裝配好如圖2-71所示。圖2-71最后，點擊“完成”按鈕保存機器人，命名為“走軌跡機器人”。如圖2-72所示。圖2-72場地的搭建本課的場地涉及到地面黑線紋理，而軟件本身沒有畫黑線的工具，所以我們就需要在軟件之外畫黑色軌跡線，我們先在widows自帶的畫圖工具面要把場地的黑線畫好。1）打開畫圖軟件，點擊圖像—屬性，將寬度和高度都設置為300像素。如圖2-73所示。圖2-732）在畫圖區(qū)畫好所需要的黑線，注意線條粗細選擇第二種比較合理。如圖2-74所示。圖2-74圖畫好之后，保存圖片文件，注意文件類型為JPEG格式。如圖2-75所示。圖2-753）將畫好的圖復制到仿真安裝文件里面map文件夾里面。如圖2-76所示。圖2-764）打開仿真，進入場地編輯，在場地上任意位置點擊右鍵選擇屬性，在左邊中間有個地圖選項，在下拉菜單里選擇剛復制到map文件夾里面的圖片。如圖2-77所示。圖2-775）然后添加起點到場地中，添加完成如圖2-78所示。圖2-78最后點擊“完成”保存地圖，命名為“走軌跡-場地”。程序設計沿線法程序設計：1）拖動條件循環(huán)到主程序的下方并設置為“永遠循環(huán)”。如圖2-79所示。圖2-792）拖動條件判斷模塊到永遠循環(huán)模塊的中間，條件設置為“模擬3號口的值大于127”。如圖2-80所示。圖2-803）分別拖動一個移動模塊到條件判斷模塊的YES和NO分支下，YES分支下的參數(shù)設置為80、50（右轉(zhuǎn)），NO分支下的參數(shù)設置為60、80（左轉(zhuǎn)）。如圖2-81所示。圖2-81騎線法程序設計：1）拖動條件循環(huán)模塊到主程序的下方并設置為永遠循環(huán)。如圖2-82所示。圖2-822）拖動條件判斷模塊到永遠循環(huán)的中間，設置條件判斷模塊的條件為“模擬2號口的值大于127”。接著在條件判斷的YES分支下放一個移動模塊并設置參數(shù)為30、60（左轉(zhuǎn)）。如圖2-83所示。圖2-833）再拖動一個條件判斷模塊放在第一個條件判斷的NO分支下，并設置條件為“模擬2號口的值大于127”。如圖2-84所示。圖2-844）在第二個條件判斷模塊的YES和NO分支下分別放一個移動模塊，YES分支下的移動模塊設置為（右轉(zhuǎn)），NO分支下的移動模塊設置為100，100（前進）。如圖2-85所示。圖2-85由于仿真軟件不方便在機器人的正中間安裝灰度傳感器，所以壓線法走軌跡在這里就不做詳細介紹了。仿真運行選擇相關參數(shù)。點擊開始運行做好的仿真。如圖2-86所示。圖2-86第十課機器人走迷宮學習任務 之前學習了紅外避障傳感器的使用，了解了紅外避障傳感器在實際中的簡單應用，本節(jié)課我們繼續(xù)使用避障傳感器，通過這次活動，理解機器人走迷宮的策略，學習較復雜程序的編寫。（本節(jié)課使用第八課搭建的機器人）策略分析如果一個人在漆黑的迷宮場地中尋找出口，怎么才能走出迷宮呢？一般地，人會通過手的觸摸來尋找行走路線，沿迷宮的圍墻的某一側(cè)行走可以使機器人走遍迷宮的每個地方，這是走迷宮的一般方法。由于場地漆黑，根據(jù)兩手獲得的墻壁觸摸信息可以做出判斷，我們稱沿左側(cè)行走的方法為左手法則走，稱沿右側(cè)行走的方法為右手法則走。讓機器人假設按左手法則行走，用左手去摸索左側(cè)的墻壁，以確定前進的方向，同時右手伸向前方，避免在前進的過程中撞到前方拐彎處的墻上。根據(jù)兩手獲得的墻壁的觸摸信息做出以下四種判斷：①.當左、右手都摸不到墻壁時向左前方行走，尋找墻壁以確定前進方向。②.當左手摸到墻壁，右手摸不到墻壁時向前方行走。③.當左手摸不到墻壁，右手摸到墻壁向左轉(zhuǎn)彎。④.當左、右手都摸到墻壁時向右轉(zhuǎn)彎。機器人走迷宮時，可以用機器人的紅外傳感器來代替人的左、右手，以獲取行進中的方向信息，并對獲取的紅外信號信息做出判斷，以決定下一步機器人的行走方向。場地的搭建搭建一個如圖2-87所示的迷宮場地。圖2-87程序設計拖動“條件循環(huán)”到“主程序”下，設置“條件循環(huán)”為“永遠循環(huán)”。拖動“條件判斷”到“永遠循環(huán)”內(nèi)，設置條件判斷，當前方或左方45°紅外測到有障礙的時候機器人向右轉(zhuǎn)；如果前方和45°紅外都沒測到障礙再判斷左方紅外是否測到障礙，如果有障礙就一直前進，否則左轉(zhuǎn)，流程圖及C語言程序如圖2-88所示。圖2-88仿真運行圖2-89第三章穩(wěn)步前進在本章中，讀者將用到智能機器人的感覺系統(tǒng)。智能機器人的感覺是由傳感器實現(xiàn)的。智能機器人裝備的傳感器有紅外傳感器、光敏傳感器、碰撞傳感器、聲音傳感器、光電編碼器、地面灰度傳感器等6種。讀者通過做本章的機器人項目，就能熟悉機器人的傳感器工作原理。第十一課走正方形學習任務 之前學習了灰度傳感器的使用，了解了灰度傳感器走黑線的應用，本節(jié)課我們繼續(xù)學習使用灰度傳感器，通過這次活動，學習灰度走較復雜軌跡線的程序編寫。（本節(jié)課