交互式JC能力风暴机器人
1.1能力风暴——机器人仿真系统的应用课件
知识着陆
1、我们是通过能力风暴机器人来学习智能机器人知识的，供 中小学生使用的能力风暴机器人型号有AS- InfoX小学版、ASInfoM中学版和AS-MII活动版三种。
2、在没有真实机器人时，可以通过能力风暴仿真机器人系统 学习智能机器人的知识，体会学习机器人知识的乐趣。
3、在使用VJC系统为机器人编写程序前要先设置使用的机器 人型号。对于改变设置的VJC系统需要先关闭系统，设置之后再重 新进入系统，改变的设置才会生效。
能力风暴
——机器人仿真系统的应用
任务导航
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了空想情节剧《罗 萨姆的万能机器人》，第一次提出了“机器人”这个名词。 时至今日机器人不仅为我们的日常生活提供了方便，而且还 能代替人类从事很多沉重和危险的工作，帮助人类探索许多 未知的领域。
本课，我们先来了解能力风暴机器人，然后用能力风暴 机器人仿真系统编写一个简单的程序。
(a)AS-InoX型机器人
(b)AS-InoM型机器
(c)AS-MII型活动版机器人
图1.1 能力风暴智能机器人
2、认识能力风暴机器人仿真系统 当没有真实的机器人做伴时，我们可以在计算机上安装一个能力风暴 机器人仿真系统，同样可以享受机器人带来的学习乐趣。 能力风暴机器人仿真系统可以使我们在编写程序后通过仿真系统界面 来到达控制仿真机器人的目的。 步骤1：安装能力风暴智能机器人VJC1.5仿真版软件。 能力风暴智能机器人VJC1.5仿真版软件可以从www.grandarX网站下载， 然后按照系统提示完成安装。 步骤2：单击桌面上的图标 进入VJC1.5流程图编辑界面，如图所示。
4、对于拖到编辑区的流程图模块，可以通过右击进入模块的 编辑对话框，修改模块中参数的设置。在执行程序时，机器人会按 照修改后的参数执行动作。
能力风暴机器人
目录第一章欢迎进入个人机器人时代................ 错误!未定义书签。
. 个人机器人时代........................ 错误!未定义书签。
. 在学校应用能力风暴个人机器人.......... 错误!未定义书签。
第二章让你的个人机器人动起来................ 错误!未定义书签。
. 打开包装.............................. 错误!未定义书签。
. 了解能力风暴个人机器人................ 错误!未定义书签。
. 检测能力风暴.......................... 错误!未定义书签。
. 连接能力风暴.......................... 错误!未定义书签。
. 使用JC编程环境........................ 错误!未定义书签。
. 让能力风暴跳舞........................ 错误!未定义书签。
第三章感觉、大脑与驱动器.................... 错误!未定义书签。
. 个人机器人的三大要素.................. 错误!未定义书签。
. 能力风暴的传感器及其处理电路.......... 错误!未定义书签。
碰撞传感器......................... 错误!未定义书签。
红外传感器......................... 错误!未定义书签。
光敏传感器......................... 错误!未定义书签。
麦克风............................. 错误!未定义书签。
光电编码器......................... 错误!未定义书签。
其他传感器......................... 错误!未定义书签。
. 能力风暴的计算机硬件.................. 错误!未定义书签。
能力风暴个人机器人
03
随着医疗技术的进步和康复需求的增加，医疗康复机器人市场
也将有广阔的发展前景。
05
结语
个人机器人的价值与意义
提高生活质量
个人机器人能够协助完成家务、照顾老人和儿童等任务，减轻人 们的负担，提高生活质量。
促进科技进步
个人机器人的研发和应用推动了人工智能、传感器、机器视觉等 技术的进步，为科技发展带来了新的机遇。
机器人配备超声波传感器， 可以感知周围环境，实现 避障和定位等功能。
红外传感器
通过红外传感器，机器人 可以检测物体的距离和位 置，实现精确的操作和控 制。
触摸传感器
机器人的触摸传感器能够 感知用户的触摸，实现人 机交互和个性化操作。
运动系统与操控性
多自由度关节设计
机器人的运动系统采用多自由度 关节设计，可以实现复杂和灵活
法规与伦理问题
随着个人机器人的普及，将面临越来越多的法规和伦理问题，需要政 府和相关机构加强监管和制定规范。
THANKS
感谢观看
质量检测
通过高精度传感器和图像识别技术，能力风暴个 人机器人能够检测产品质量，提高检测效率。
04
技术创新与未来发展
技术升级与迭代
硬件升级
随着技术的不断发展，能力风暴个人机器人的硬件设备需要进行 定期的升级和迭代，以提升机器人的性能和功能。
软件优化
软件系统是机器人智能化程度的关键，通过不断优化和升级软件系 统，可以提高机器人的响应速度、准确性和智能化水平。
的动作。
精准操控
通过先进的运动控制算法，机器人 可以实现高精度的操控，满足各种 复杂任务的需求。
多种操控方式
除了编程控制外，机器人还支持遥 控器、手机APP等多种操控方式， 方便用户操作和使用。
能力风暴个人机器人的应用
二 、 件 硬
人 对周 围的 环境 的反 应 过程 主 要 是感 觉 一一 ＞
１５ 电编码器 ．光 光 电编码 器是一 种能 够传 递位 置信 息 的传感 器 ， 由 它 光 电编 码模块 及 码盘 组 成 。 能力 风 暴 个人 机 器 人有 ２ 只 光 电 编码 器 ， 用红 外 发射 接 收模块 ， 测 左右 编 运 检 码 器 当前 状 态。 ｌ６ 焰传 感器 火 用 来发 现火焰 ， 参加 机器 人灭 火 比赛最好 使用 火
１ ・ ７
维普资讯
２ ０ 年第１ ０２ 期
焰 传感 器 。
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２ １ 控 制 器 ．微
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【 关键 词 １ 能力 风暴 ； 机器 人； 硬件 ； 交互式 Ｃ语言 ； 件 软
［ ｓ ｅ］ ｈｓ ａ ｒ ｒｔ Ａｂ￣ａｔ Ｔ ｉ ｐ ｆｓｌ ｉ ｙ目 ｏ ｔ ｏ ｆｈ ３ｒｗ： ｎ ， ｅｐｅ ｆ ｗ ｏ ＡｂｌｙＳｏｍ Ｐ ｒｏａ ｏ ｏ ｔｅ ｇ ｕｌ ｋｏ ｔｅ］ ｄ ｉｅａ ｄｐ－ ｉｌ ｈ ｏ ａ ｔ ｌ ｆ ｉ ｎ ｏ ａ ｆ ｉｔ ｔｒ ｅｓｎｌ ｂ ｔ ｈｎ ｉ Ｒ ｅｉ ｅ－ ｒ！ ￣
１麓力＾■的传患■ ．
ｌｌ 碰撞 传 感器 碰 撞 传感 器 是使 能 力 风 暴个 人 机 器 人有 感 知 碰 撞 环上 的碰撞 信息 能力 的传感 器 能力 风暴 个 人的 在 左前 、 前 、 后、 右 左 右后设 置 四个 碰 撞 开关 （ 开 ） 们 常 它 与碰撞 环共 同构 成碰撞 传感 器 。 １２红外 传感器 ．
第4章 能力风暴编程
1.点击工具栏中的“新建”按钮，新建一个程序； 2.用鼠标将“执行器模块库”中的“显示”模块
拖入到流程图生成区，放在主程序模块正中的 下边沿的位置，看看“主程序”模块与“显示”
为机器人编写第一个程序“Hello,robot!”。 模块之间是不是有箭头连接，有则说明连接上
void main( )
放在平稳的地方，按机器人头顶上的“RUN”
{printf("Hello robot!\n");}
按钮，机器人的液晶显示屏上就会显示出
Hello,robot!
2/13
4.2 让机器人动起来
下面我们就尝试着让机器人动起来。（相关的知识介绍请参看VJC1.5开 发版使用手册》）
f) 再将“程序模块库”中的“任务结束”移入到流程图生成区并 连接在程序的末尾。
图4-4 机器人感光VJC程序
也可以点击“工具栏”中的“编辑JC程序代码”按钮，切换到JC代码界面，对JC代码进行修改7。/13
4.3.2 保存程序
点击工具栏中的“保存”按钮，文件名输入：感 光，按“确定”。此时，“感光.flw”流程图程序文件 已被保存。
让机器人对外界的光线进行检测，并在LCD上显示左右光敏所检测到外 界光线的平均值。示范操作步骤如下：
4.3.1 编写流程图
a)用鼠标将“控制模块库”中的“永远循环”模块移到流程图生 成区并与主程序模块连接上。
b) 用鼠标将“传感器模块库”中的“光敏检测”模块移到“永远 循环”模块内部并连接上；右击“光敏检测”流程图模块，在 弹出框中方向一栏选择“平均”，按确定。
drive(100,0); wait(1.0); drive(0,60); wait(0.2); } stop(); }
1.3 简介能力风暴机器人仿真系统
1.3 简介能力风暴机器人仿真系统学习智能机器人，除了需要具备机器人硬件外，还需要为机器人编写控制程序，并在场地上进行反复调试。
但如果手边暂时既无机器人实物，又无真实场地，我们还能学习和研究机器人吗？答案是可以的。
能力风暴机器人为我们提供了一套仿真的VJC系统软件，在这个仿真系统中，我们不仅可以为机器人编写各种控制程序，同时还可以将编制的程序下载到仿真的机器人上，并在仿真的场地中进行模拟运行和调试,体验机器人控制的全过程。
本节我们就来认识VJC系统仿真版软件，学习构建仿真场地和仿真调试的方法。
1.3.1 认识VJC系统仿真版软件1．VJC系统仿真版软件的安装安装VJC系统仿真版的方法很简单，先打开本书配套光盘上的“VJC系统软件\VJC1.5仿真版”文件夹，找到名为“setup.exe”的安装程序，用鼠标双击该文件，系统自动将其安装到C盘中，并在Windows桌面上自动生成一个“VJC1.5仿真版”的快捷方式图标，软件安装的路径默认为：C:\program files\VJC1.5仿真版。
如果我们使用的计算机中已经安装了VJC系统仿真版，则安装这一步可以跳过不做。
2．VJC系统仿真版软件的启动及主界面当需要进入VJC系统仿真版编程时，只要双击桌面上的“VJC1.5仿真版”快捷方式图标，就可进入VJC的编程环境。
VJC编程环境的主界面见图1-3-1。
可以看出，主界面包含了以下几个部分：（1）菜单栏及工具栏：位于窗口上方，工具栏上除了新建、打开、保存等常规按钮外，还有仿真、JC代码、缩放等按钮,见图1-3-2所示。
（2）模块库：位于窗口左侧，共有五大类模块库，其中：执行器模块库包含了基本动作模块，这是控制机器人运动的基本模块；传感器模块库包含了基本的传感器检测模块，如：“红外检测”、“碰撞检测”等，用于感知周围的环境信息；控制模块库包含了循环、分支等程序控制模块，用于控制程序的结构；程序模块库包含了新建子程序、结束图标等；AS 多功能扩展卡包含了扩展应用的一些功能模块。
能力风暴机器人结构
作业题
五种基本旳传感器，三种基本旳执行器， 所相应旳库函数有哪些，怎样应用？
构成机器人旳三大要素是什么？请从这三 大要素着手分析阐明机器人旳工作原理。
机器人旳调速系统采用了哪些装置？它是 怎样进行调速旳？
机器人中，怎样利用检测红外传感器检测 前方、左前方、右前方旳障碍物旳？即怎 样利用红外传感器检测障碍物旳方位旳？
当红外光射在黑色辐条上时没有反射信号，射在 白色辐条上时有反射信号，这么，当码盘随轮子 旋转时，黑条和白条交替经过光电编码器，反馈 旳信号状态不同，就构成一种脉冲，经过读出经 过左右光电编码器脉冲合计值，就可计算得到行 走旳距离和速度。经过它们可懂得机器人行走旳 距离和转弯角度。
检测左右编码器目前状态旳库函数为： encoder(1), 它返回左编码器旳目前状态到 PA0 ；encoder (2) 它返回右编码器旳目前 状态PA1 。０为低电平(黑条对着芯片)，１ 为高电平（白条对着芯片） 。
能力风暴机器人
————光电编码器
光电编码器
它是一种能够传递位置信息旳传感器，由光电编码 模块及码盘构成。它旳原理也是靠发射与接受红外 光来工作旳。 2只光电编码器利用红外发射接受模块（光电编码 器芯片集成了发射与接受功能） ，反射器（即码 盘）是黑白相间旳铝合金圆片。
问题：怎样经过光 电编码器得到机器 人行走旳距离和转 弯角度？
范例
Void main()
{ rotation(1）；/*调用1次，将脉冲计数器清零*/ drive (70,0)； /*这是库函数调用，设置直流电机 旳速度*/ wait (2.0) ； printf (“left=%f\n”,(float)rotation(1)/33.0)；/*读 出旳脉冲数值除以33即得左轮旋转圈数*/ stop () ；
第五章_能力风暴智能机器人编程实例
} else { drive( 20 ,0); wait( 0.050000 ); stop(); } surf_1 = surface(); if( surf_1 == gi_1) { } else { tone(523.200012,0.250000); gi_1 = surf_1 ; } printf( "surf_1 =%d\n" ,surf_1); } }
第五பைடு நூலகம் 机器人避障
子程序开始
读取传感 器数值
障碍物在 前方 否 障碍物在 左方 否 障碍物在 右方 否
是
左转
是
右转
是
左转
前进
int ir_1=0; int bmp_1=0; void main() { while(1) { SubRoutine_1 (); SubRoutine_2 (); } } void SubRoutine_1( ) { ir_1 =ir_detector();
return; } void SubRoutine_3( ) { if(gi_1 == 1) { ir_1=ir_detector(); if(ir_1 == 1) { drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); } else { if(ir_1 == 4) { drive( 0 , 80 ); wait( 0.100000 ); stop(); } else { motor( 1 , 20 ); motor( 2 , 80 ); } } bmp_1 = bumper(); if( bmp_1 != 0) { drive( -40 ,0); wait( 0.200000 ); stop(); drive( 0 , 80); wait( 0.100000 ); stop(); } tim_1 =seconds(); if( tim_1 > 60.000000) { gi_1 = 2 ; } } else
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实验一机器人认识实验
实验目的：
认识能力风暴机器人的基本结构。
学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作。
实验要求：
可以明确能力风暴机器人的各个组成部分。
指出主要组成部分的结构和功能。
学会程序的调试和下载。
实验内容、步骤：
1、运行自检程序，说明每一项自检内容。
2、机器人表演程序包含6 个程序，说明每一项表演内容及每一项使用的传感器。
3、自己编写程序。
在LCD上显示“HELLO”？
验证一：
1. LCD 液晶显示是否正常？
字符显示清晰，16×2 个字符不应有缺行、缺列现象。
2. 扬声器（喇叭）是否正常？
扬声器所播放的乐曲应清晰洪亮，无明显噪声。
3. 光敏传感器是否正常？
左右光敏传感器的感应数值随光强不同而变化，其范围为0～255。
光强越弱，数值越大，
光强越强，数值越小。
在相同光强条件下，左右两光敏传感器数值偏差小于10。
如：（photo L172 R210 ）表示左边的光线强。
4. 红外传感器是否正常？
在前方10cm～80cm 范围内，有A4 纸大小的障碍物时，在LCD 上会有“<<<<”符号显示，并指明障碍物所在的方位（左前、右前或者正前）。
如： <<<<
IR Test
表示机器人左前方有障碍。
5. 话筒是否正常？
对着AS-UII 话筒槽孔（蜂窝状小孔）说话，看LCD 上的 > 是否增加。
6. 碰撞传感器是否正常？
按动机器人下部的碰撞环，在LCD 上能显示碰撞方位。
7. 运动系统是否正常？
机器人可移动、转弯，同时在LCD 上显示光电编码器累计计数值和瞬时电机转速。
如：Motor 30 L 100
Test 31 R 100
表示左电机速度100，右电机速度100，左轮转过30 个单位，右轮转过31 个单位。
8. 光电编码器是否正常？
机器人左、右轮子分别转动1 圈，轮子内侧码盘也随之转动1 圈，LCD 上显示光电编码器的计数值约为 33。
轮子连续转动，LCD 上则显示光电编码器的累计计数值。
自检程序全部完成后，按一下复位键，机器人就会停止运行。
最后关闭电源开关。
也可以不按复位键，直接关闭电源开关。
验证二：
机器人表演程序包含6 个程序，说明如下：
(1) 电子琴 Piano―――从不同的方位触动碰撞环，机器人会发出不同的声音。
此次表演应用了碰撞传感器。
(2) 声与光 I'm in dark―――在明暗不同的光线下，机器人会发出不一样的叫声。
此次表演用了光敏传感器。
(3) 跟我走 Follow―――机器人会跟着前方的物体走。
此次表演用了红外传感器。
(4) 回声 Echo―――您叫机器人一声，机器人就会回应一声。
此次表演用了麦克风。
(5) 走向亮光 Goto light―――如果房间里点着一支蜡烛，机器人就会向蜡烛走过去，此次表演用了光敏传感器。
（6) 三步舞 I'm dancing―――机器人还会跳舞呢，欣赏一下吧。
此次表演用了碰撞传感器。
三：在LCD上显示“HELLO”程序清单 Void main()
{
Printf(“HELLO/n”);
}
实验二机器人直走实验
实验目的：
掌握简单的程序设计、了解流程图文件的使用。
实验要求：
使用流程图文件进行程序的编写，要求机器人直行或者避开障碍物前行。
*用红外线传感器判断障碍物，并且躲避发出警报。
实验内容、步骤：
编程、下载、运行及调试。
（1）机器人直走，要求以速度75，向前运动3秒，停止2秒，再以速度100，继续向前运动2秒，停止。
现象描述：机器人先以较慢的速度前进，停下一会，继续比以前更快的速度前进后停止。
（2）机器人直走，应用循环，（1）动作中作为循环体，循环三次。
现象描述：机器人先以较慢的速度前进，停下一会，继续比以前更快的速度前进后停止。
运行三次后停止。
思考题：
1）机器人直走实验中，为什么机器人直走状态保持太久（走远了），行动轨迹会偏移，如何调校？
因为能力风暴机器人驱动行走的两个电机功率级别不可能一模一样，若左边电机功率大，则往右偏移，反之往左。
2）在行走过程中用红外线判断障碍物，有障碍物时声音报警并避开，继续行走。
现象描述：机器人没遇到障碍物的时候仍然笔直行走，前方遇到障碍物则右转行走，如果左方遇到障碍物也向右转行走，当右方遇到障碍物则向左转行走。
实验三机器人你叫我应
实验目的：
深入学习流程图，学会应用各种传感器。
实验要求：
使用流程图进行编译，要求机器人实现应答的功能。
使用流程图进行编译，要求机器人可以根据指令作运动。
实验内容、步骤：
（1）在较安静的情况下，机器人静止不动，当有人发出声音时，有节奏的回应。
实验结果：用笔敲击机器人上盖，它会按频率的不同，由底到高发出回应。
（2）在较安静的情况下，机器人静止不动，当有人发出声音时，机器人开始前进（躲避路途中的障碍）。
实验结果：当用笔敲击外壳时，机器人会前进，并躲避障碍。
注意：
1、光敏传感器使用平均值
2、声音检测，值不可太大，避免机器人无反映，也不可太小，使得识别过度灵敏。
3、时间变量为浮点型。
（float ）
实验四机器人航天飞船实验
实验目的：
深入熟悉流程图的语法编译，学会光敏传感器的应用。
实验要求：
应用光敏传感器，使用JC代码编写程序，要逐步脱离对流程图编译的依赖。
实验内容、步骤：
（1）机器人有趋光性，应用左右光敏传感器来判断光线强度，要求能发现远处的光源。
（2）机器人到达光源附近后，围绕光源做圆周运动。
思考题：
（1）写出实验内容中的JC源代码。
实验现象：机器人先寻找光源，找到之后就往光源驶去，最后，按照指定半径，做不规则的圆周运动。
注意：
1、光敏传感器的灵敏度较低，反馈值的变化不稳定，做试验时开始先查看试验场地各处的光敏传感器反馈值的情况（离开光源较远的地方，从较远的地方向光源移动的途中，在光源附近的地方。
）
2、机器人运动分为三个步骤（1）发现光源方向。
（2）向光源运动。
（3）围绕光源转圈。
实验五、六机器人灭火实验
实验目的：
接触比较大规模的编程，激发学习和创新能力。
通过灭火的程序对JC的知识进行全面的巩固，熟练应用各种传感器。
实验要求：
要求使用JC代码编程，脱离流程图的编译。
实验内容、步骤：
机器人巡查火场各个房间，不重复，发现火源，灭火。
实验流程图及JC代码图：
加载场地后灭火前：
加载场地后灭火后：
实验七机器人走迷宫实验
实验目的：
学习使用地面检测传感器。
通过迷宫的程序对JC的知识进行全面的巩固，熟练应用已用的各种传感器。
实验要求：
调用地面检测传感器确认出发和结束地。
调试运动参数使得机器人使用最少的时间走完迷宫。
实验内容、步骤：
1）机器人从迷宫入口出发，用最少的时间走出迷宫，到达迷宫的出口。
2）走出迷宫后显示出行走的时间（行走时间越少越好）。
实验流程图及JC代码：
仿真环境运行前：
仿真环境运行后：
实验八综合实验及测试
自由编写程序。
（70分）
要求：（1）机器人运行程序使得其具有一定的行为模式，并详细说明它是怎样一种模式。
（2）至少使用到四种传感器。
思路：要用到四个传感器，红外传感器，碰撞传感器，光敏传感器和麦克风。
机器人是自由行走，遇到障碍躲闪，避开之后报警，随后继续行走，当遇到光源的时候也报警。