走進(jìn)機(jī)器人的夢工廠

○袁軍輝

機(jī)器人，以往一般都存在于高科技實驗室或科幻影視作品中。但隨著科學(xué)技術(shù)中的單片機(jī)、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能機(jī)器人開始向人類活動的各個領(lǐng)域滲透。醫(yī)療機(jī)器人、娛樂警察人、水下機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等高科技產(chǎn)品，正越來越多地幫助人們完成服務(wù)工作。

一、什么是機(jī)器人

機(jī)器人起源于1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》，首次提出“Robot”，它可以不吃飯，不知疲倦地工作。我國將“Robot”翻譯為“機(jī)器人”。

聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”

二、機(jī)器人的組成

大多數(shù)機(jī)器人由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三個基本部分組成。

傳感系統(tǒng)即機(jī)器人的感覺器官，機(jī)器人通過傳感器檢測環(huán)境、獲取信息。常見的傳感器有光敏傳感器、聲敏傳感器、熱敏傳感器、溫度傳感器、碰撞傳感器等。控制系統(tǒng)即機(jī)器人的大腦，一般由專用的機(jī)器人或單片機(jī)組成，內(nèi)含控制機(jī)器人的程序、命令和各種信息處理器件。執(zhí)行系統(tǒng)即機(jī)器人的四肢和嘴巴，由電機(jī)、喇叭、燈光、機(jī)械手等組成。

三、走進(jìn)機(jī)器人的世界

機(jī)器人融合了智能控制技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)械、物理、信息技術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科多門類的知識。因此，不少學(xué)校建設(shè)了機(jī)器人實驗室，將虛擬機(jī)器人、積木機(jī)器人、一體式機(jī)器人等引入課堂供學(xué)生學(xué)習(xí)，在動手又動腦的活動中培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

1.清華紫光機(jī)器人。

首先要安裝紫光教育機(jī)器人軟件，網(wǎng)址是http://www.robot-edu.com/，再將機(jī)器人與平臺進(jìn)行連接，使用鼠標(biāo)單擊“系統(tǒng)設(shè)置”菜單下的“通信方式設(shè)置”命令，選擇“USB連接”或者“COM串口方式”即可。比如說我們要讓機(jī)器人“向前走”，第一步是在電腦的“機(jī)器開發(fā)平臺”程序上設(shè)計出“向前走”的程序，并將程序編譯成機(jī)器語言后，再將機(jī)器人通過數(shù)據(jù)線與電腦成功連接，將程序?qū)懭霗C(jī)器人的微控制器中。運行機(jī)器人，它就可以“向前走”啦！

2.IRobotQ 3D虛擬機(jī)器人。

它采用全球首款基于物理引擎及網(wǎng)絡(luò)互動模式模擬現(xiàn)實環(huán)境，省去了器材的整理與維護(hù)，已成為師生快樂創(chuàng)新的學(xué)習(xí)和成長空間。首先我們要登錄蘿卜圈官網(wǎng)http://www.irobotq.com/，單擊“下載客戶端”按鈕，將“蘿卜圈3D機(jī)器人在線仿真軟件”下載并安裝到電腦中。登錄蘿卜圈軟件，我們可以先到“基礎(chǔ)試玩”欄選擇一個項目，比如說“大發(fā)現(xiàn)之尋找消失的輪子”，然后找一個空房間進(jìn)入編輯界面，首先單擊“機(jī)器人編輯”模塊，在“零件庫”中挑選需要的零件，通過安裝點進(jìn)行組裝，然后進(jìn)入“編輯程序”模塊，可以看到已經(jīng)制作好的機(jī)器人設(shè)計程序。如果需要個性化定制，我們只要在“指令庫”中選擇需要的指令塊，通過流程圖的方式進(jìn)行連接就可以了。最后單擊“開始”按鈕，就可以看到自己的機(jī)器人開始運動了，順利完成任務(wù)后還會顯示“得分”和“排名”。當(dāng)然，如果你制作的機(jī)器人不能完成任務(wù)，可以通過修改自己的機(jī)器人結(jié)構(gòu)和程序進(jìn)行反復(fù)調(diào)試哦！