機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)方案

機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)方案一、實(shí)踐活動(dòng)的目的了解機(jī)器人的發(fā)展歷史和種類。了解并認(rèn)識(shí)能力風(fēng)暴AS-MII的構(gòu)成和使用方法。能夠通過(guò)利用VJC1.6機(jī)器人編程，學(xué)會(huì)機(jī)器人程序的編制方法和基本調(diào)試方法。通過(guò)整個(gè)活動(dòng)，讓學(xué)生能對(duì)機(jī)器人有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、崇尚科學(xué)、勇于實(shí)踐的意識(shí)和能力。二、實(shí)踐材料AS-MII機(jī)器人8臺(tái)套計(jì)算機(jī)8臺(tái)下在線8條熱融膠槍、膠棒、電烙鐵、螺絲刀等工具三、實(shí)踐安全及注意事項(xiàng)1、用電的基本安全2、輕拿輕放機(jī)器人，防止跌落地面3、機(jī)器人的碰撞環(huán)在使用機(jī)器人時(shí)不要提持、扯拉、捧托，以防損壞。4、串口通信線連接在機(jī)器人上時(shí)，不要按復(fù)位建，防止死機(jī)。5、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)勿頂住障礙物，否則易使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，燒毀芯片。6、不要拆卸機(jī)器人的電池、傳感器等零件，四、實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容（一）機(jī)器人歷史、定義與種類很早以前人類就幻想制造人，傳說(shuō)3000年前，我國(guó)有一名叫偃師的工匠曾用木頭皮革等制成一個(gè)小藝人，能歌善舞。三國(guó)時(shí)諸葛亮制造木牛流馬的故事更是人人皆知的。在古代，人們制造出許多精密的自動(dòng)機(jī)器，為機(jī)器人問(wèn)世打下了基礎(chǔ)。早在三國(guó)時(shí)，我國(guó)就制造出了指南車，后來(lái)又發(fā)明了記里鼓。宋朝一位姓李的術(shù)士制造木鐘馗能抓老鼠。18世紀(jì)，是世界上發(fā)條機(jī)械盛行的時(shí)期，仿生物機(jī)械得到了很大發(fā)展。如法國(guó)工程師服崗松制造的機(jī)械鴨子、吹笛子的牧童和打鼓人，于1738年在巴黎科學(xué)院公開(kāi)展出。這三件自動(dòng)機(jī)械的表演活龍活現(xiàn)，栩栩如生，轟動(dòng)了整個(gè)歐洲，使他聞名遐邇。服崗松甚至被選進(jìn)法蘭西科學(xué)院。1774年瑞士鐘表匠皮埃爾·德羅和他的兒子制造的機(jī)械記錄員、機(jī)械畫(huà)師和機(jī)械女樂(lè)師，曾轟動(dòng)一時(shí)。機(jī)械記錄員用鵝毛筆寫(xiě)出整齊優(yōu)美的句子，寫(xiě)完后還按照當(dāng)時(shí)習(xí)慣向紙上撒些細(xì)砂子再抖落掉。1921年捷克劇作家恰佩克在劇本《羅素姆萬(wàn)能機(jī)器人》中首次使用了“robota”一詞，譯成機(jī)器人。真正意義上的機(jī)器人出現(xiàn)在1959年。當(dāng)時(shí)，美國(guó)人英格伯格和德沃爾制造出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。這臺(tái)機(jī)器人外形像一個(gè)坦克的炮塔，基座上有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的大機(jī)械臂，大臂上又伸出一個(gè)可以伸縮和轉(zhuǎn)動(dòng)的小機(jī)械臂，能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作，代替人做一些諸如抓放零件的工作現(xiàn)實(shí)機(jī)器人的外形并不一定像人，但其功能卻與人的某些功能相似。機(jī)器人是代替人完成某些任務(wù)并具有某些智能的仿人機(jī)械。它的機(jī)械手可以完成各種操作，比如搬重物、焊接工件、裝配機(jī)器、摘果實(shí)、剪羊毛、擠牛奶、掃地、擦玻璃、洗衣服做飯、端茶喂飯、彈琴作畫(huà)、寫(xiě)字等。機(jī)器人可以用“腳”在地面上移動(dòng)，在水中游，在墻壁上和海底爬行，在山路和樓梯上步行，跨越障礙。機(jī)器人的感覺(jué)器官可以看見(jiàn)外界物體景象，聽(tīng)見(jiàn)聲音，檢測(cè)物體位置及運(yùn)動(dòng)速度，感知與物體接近和接觸，檢測(cè)所抓物體重量，分辨手爪所抓物體的形狀、大小以及滑動(dòng)與否等。電腦能夠分析、計(jì)算，判斷、思考和作決策，產(chǎn)生控制作用，由傳動(dòng)裝置使機(jī)器人的手和腳完成操作和動(dòng)作。機(jī)器人的組成也是仿人的。機(jī)器人一般有如下幾大部分：電腦及控制裝置，相當(dāng)于人腦及神經(jīng)系統(tǒng)；胳膊及手爪，相當(dāng)于人的胳膊和手；輪子或腳（兩只腳或多足），相當(dāng)于人的腿和腳；各種感覺(jué)裝置（傳感器）以及與外界聯(lián)系的裝置，相當(dāng)于人的口、耳、眼、鼻以及皮膚上的感覺(jué)神經(jīng)；能源裝置，相當(dāng)于人的內(nèi)臟；傳動(dòng)裝置（由馬達(dá)、鏈條、拉桿、齒輪等組成），相當(dāng)于人的肌肉。從機(jī)器人的結(jié)構(gòu)上看，可以說(shuō)：機(jī)器人=電腦+傳感器+機(jī)械手+行走裝置現(xiàn)在，我們來(lái)概括一下，機(jī)器人既有人的一部分特點(diǎn)，又具有機(jī)器的一部分特點(diǎn)。機(jī)器人就是像人那樣動(dòng)作的機(jī)器。機(jī)器人和一般機(jī)器（包括一般的自動(dòng)化機(jī)器）的區(qū)別是：它具有靈活性和通用性，可以自動(dòng)地完成由人完成的各種動(dòng)作和操作。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它與一般自動(dòng)化機(jī)器的區(qū)別，除結(jié)構(gòu)復(fù)雜外，最主要的是它具有了“智能”。目前世界上已有數(shù)十萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人（1995年共有65萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在工作），但還沒(méi)有統(tǒng)一的分類方法，按機(jī)器人的發(fā)展水平可分為三代。第一代機(jī)器人是可編程的機(jī)器人，以示教再現(xiàn)機(jī)器人為代表。機(jī)器人按照人“教”它的動(dòng)作順序，自動(dòng)地重復(fù)地進(jìn)行工作，但對(duì)外界沒(méi)有感覺(jué)和適應(yīng)能力，更沒(méi)有智力。示教方法有“手把手”教，還有采用示教盒進(jìn)行編程輸入或直接用鍵盤輸入編程“教”。第二代機(jī)器人具有感覺(jué)器官和電腦，電腦對(duì)感覺(jué)器官獲得的信息進(jìn)行分析，做出判斷，產(chǎn)生控制信號(hào)，操縱機(jī)械手和行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作；它能適應(yīng)外界環(huán)境的變化，完成各種較復(fù)雜的工作。第三代機(jī)器人就是智能機(jī)器人，它能接受人的指令（比如聲音命令），感覺(jué)識(shí)別周圍環(huán)境，電腦在積累知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，做出決策，獨(dú)立自主地制訂或修改工作計(jì)劃，產(chǎn)生控制信息，控制各部分協(xié)調(diào)工作，完成各種復(fù)雜工作。按機(jī)器人的應(yīng)用可以分成許多類，比如：工業(yè)機(jī)器人，包括能夠搬運(yùn)原材料、工件和零件的搬運(yùn)機(jī)器人；能代替人完成車、銑、刨、磨等加工工藝的機(jī)械加工機(jī)器人；完成點(diǎn)焊、弧焊的焊接機(jī)器人；能完成沖壓和鍛壓的機(jī)器人；能完成噴漆、涂漆、噴砂的噴涂機(jī)器人；能把零件部件裝配成整機(jī)的裝配機(jī)器人；能檢查產(chǎn)品質(zhì)量，測(cè)量產(chǎn)品參數(shù)的檢驗(yàn)機(jī)器人；包裝產(chǎn)品的包裝機(jī)器人等。農(nóng)業(yè)機(jī)器人，包括代替農(nóng)民種植、澆灌、除草、施肥、收割、儲(chǔ)運(yùn)的種田機(jī)器人；代替人養(yǎng)魚(yú)、養(yǎng)牲畜、擠牛奶、剪羊毛的牧畜機(jī)器人；代替人伐木、整枝、造林的伐木機(jī)器人；代人進(jìn)行收獲果實(shí)，分選果實(shí)的收獲機(jī)器人等。服務(wù)機(jī)器人，包括為主人做飯、打掃衛(wèi)生、看門守夜、帶孩子當(dāng)保姆的傭人機(jī)器人；能幫助公務(wù)人員收發(fā)文件、接待客人的秘書(shū)機(jī)器人；代替護(hù)理人員為病人送食物和藥品，幫助病人或殘疾人洗澡和進(jìn)行戶外活動(dòng)的護(hù)理機(jī)器人；能接待客人，為客人買票定票，開(kāi)門開(kāi)電視的旅館服務(wù)機(jī)器人；為盲人帶路，為殘疾人服務(wù)的福利機(jī)器人等。極限作業(yè)機(jī)器人，是指代替人在人難于接近或既危險(xiǎn)又苛刻的環(huán)境中，完成復(fù)雜作業(yè)的機(jī)器人。包括進(jìn)行宇宙探索開(kāi)發(fā)的太空機(jī)器人；在原子核輻射條件下工作的機(jī)器人；在深海進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)或救援的深海機(jī)器人；建筑高樓的建筑機(jī)器人；在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)從事救火的機(jī)器人等。極限作業(yè)機(jī)器人又稱特種機(jī)器人。軍用機(jī)器人，包括在戰(zhàn)場(chǎng)上完成戰(zhàn)斗、偵察等任務(wù)的機(jī)器人士兵；完成偵察、掃雷布雷、清理戰(zhàn)場(chǎng)、運(yùn)送物資、挖掘戰(zhàn)壕、進(jìn)行戰(zhàn)斗的無(wú)人駕駛車輛；完成空中偵察、空中指揮、空中進(jìn)攻的無(wú)人飛機(jī)等。智能型機(jī)器人是最復(fù)雜的機(jī)器人，也是人類最渴望能夠早日制造出來(lái)的機(jī)器朋友。然而要制造出一臺(tái)智能機(jī)器人并不容易，僅僅是讓機(jī)器模擬人類的行走動(dòng)作，科學(xué)家們就要付出了數(shù)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臺(tái)類人型步行機(jī)器人樣機(jī)P3。2000年11月，日本科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán)宣布，已開(kāi)發(fā)出可模仿一歲嬰兒行走的機(jī)器人“皮諾”。它全身有26個(gè)關(guān)節(jié)，腳心裝有一個(gè)傳感器，可測(cè)量重心；眼睛可分辨紅、藍(lán)、黃等顏色，可自測(cè)距離；能揮手，并能蹣跚行走。（二）能力風(fēng)暴機(jī)器人基本組成與控制原理1、面板及外觀介紹電源開(kāi)關(guān)充電口檢測(cè)，輸入輸出，執(zhí)行檢測(cè)，輸入輸出，執(zhí)行運(yùn)算，分析，處理，存儲(chǔ)復(fù)位按鈕運(yùn)行按鈕電源指示燈充電指示燈LCD顯示器減速齒輪箱電池碰撞傳感器、紅外傳感器、光敏傳感器、麥克風(fēng)、光電編碼器AS-MII機(jī)器人的三大部分（傳感器、微處理器、驅(qū)動(dòng)器；和人體對(duì)應(yīng)）A傳感器原理與應(yīng)用-感官碰撞傳感器---觸覺(jué)紅外傳感器---嗅覺(jué)光敏傳感器---視覺(jué)麥克風(fēng)---聽(tīng)覺(jué)光電編碼器和其他傳感器（遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅?、灰度傳感器、金屬傳感器、溫度傳感器、磁敏傳感器等）B微處理器原理與應(yīng)用-大腦Motorola的8位單片機(jī)MC68HC11E1。含CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、定時(shí)器系統(tǒng)，串行口、A/D轉(zhuǎn)換、并行I/O口，中斷和復(fù)位系統(tǒng)。接受的輸入信號(hào)：模擬與數(shù)字信號(hào)；輸出信號(hào)：數(shù)字信號(hào)C驅(qū)動(dòng)器原理與應(yīng)用-執(zhí)行器官LCD顯示器發(fā)光二極管喇叭----口電機(jī)----腳(三)介紹VJC1.6編程軟件1）流程圖編輯界面：菜單欄、工具欄、模塊庫(kù)、垃圾箱、流程圖生成區(qū)、jc代碼顯示區(qū)2）學(xué)習(xí)機(jī)器人程序的基本編寫(xiě)方法3）學(xué)生練習(xí)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的VJC程序五、學(xué)生練習(xí)項(xiàng)目【要求】每個(gè)小組的所有成員合作完成以下幾個(gè)小任務(wù)。每個(gè)學(xué)生通過(guò)練習(xí)以下任務(wù)，都要學(xué)會(huì)編寫(xiě)機(jī)器人程序的方法，下載程序的基本步驟，特別要學(xué)會(huì)怎樣調(diào)試程序。讓機(jī)器人顯示howareyou？讓機(jī)器人唱兩次1、2、3、4、5、6、7、讓機(jī)器人前進(jìn)兩塊地面磚的距離讓機(jī)器人前進(jìn)兩塊地面磚的距離，并后退到起始位置讓機(jī)器人前進(jìn)兩塊地面磚的距離后右轉(zhuǎn)90度讓機(jī)器人走一個(gè)正方形讓機(jī)器人走圓形【考核】每個(gè)小組培訓(xùn)結(jié)束前完成以下任務(wù)，并根據(jù)完成情況進(jìn)行記分。完成任務(wù)后，向老師展示說(shuō)明你的編程思路，以此作為考核依據(jù)。讓機(jī)器人走圓形。讓機(jī)器人走以地面轉(zhuǎn)為準(zhǔn)的正方形。讓機(jī)器人發(fā)現(xiàn)前面