第七章樂高機(jī)器人機(jī)電一體化創(chuàng)新設(shè)計(修改)

1、第九章第九章樂高機(jī)器人機(jī)電樂高機(jī)器人機(jī)電一體化創(chuàng)新設(shè)計一體化創(chuàng)新設(shè)計一、創(chuàng)新設(shè)計與實驗的目的一、創(chuàng)新設(shè)計與實驗的目的1、培養(yǎng)學(xué)生用、培養(yǎng)學(xué)生用創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維方法，設(shè)計、搭建方法，設(shè)計、搭建新型的機(jī)構(gòu)或裝置；新型的機(jī)構(gòu)或裝置；2、引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用、引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用樂高機(jī)器人樂高機(jī)器人套件，設(shè)計、制套件，設(shè)計、制作智能機(jī)器人，提高學(xué)生的觀察分析、動手、作智能機(jī)器人，提高學(xué)生的觀察分析、動手、創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的參與、競爭、實踐與協(xié)創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的參與、競爭、實踐與協(xié)作意識；作意識；3、加強(qiáng)學(xué)生對、加強(qiáng)學(xué)生對機(jī)電一體化機(jī)電一體化的實踐認(rèn)識，培養(yǎng)的實踐認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計能力，并通過設(shè)

2、計學(xué)生的創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計能力，并通過設(shè)計樂高機(jī)器人實現(xiàn)計算機(jī)和機(jī)器人控制的快速入樂高機(jī)器人實現(xiàn)計算機(jī)和機(jī)器人控制的快速入門。門。二、原二、原 理理 樂高樂高“課堂機(jī)器人課堂機(jī)器人”是一種優(yōu)秀的科技教育產(chǎn)品，這是一種優(yōu)秀的科技教育產(chǎn)品，這一獨(dú)創(chuàng)性的教育工具是由美國麻省理工學(xué)院一獨(dú)創(chuàng)性的教育工具是由美國麻省理工學(xué)院(MIT)、美國、美國TUFTS大學(xué)、樂高公司和美國國家儀器公司大學(xué)、樂高公司和美國國家儀器公司(NI)共同開發(fā)共同開發(fā)研究的，它將研究的，它將模型搭建模型搭建和和計算機(jī)編程計算機(jī)編程有效地結(jié)合在一起，有效地結(jié)合在一起，使學(xué)生能夠設(shè)計自己的機(jī)器人，在計算機(jī)上編寫程序，然使學(xué)生能夠設(shè)計自

3、己的機(jī)器人，在計算機(jī)上編寫程序，然后通過與計算機(jī)相連的紅外發(fā)射器將程序下載到機(jī)器人的后通過與計算機(jī)相連的紅外發(fā)射器將程序下載到機(jī)器人的大腦大腦RCX微型電腦中，啟動微型電腦中，啟動RCX的開關(guān)，機(jī)器人就可的開關(guān)，機(jī)器人就可以完全脫離計算機(jī)，按下載程序的指令獨(dú)立運(yùn)動起來。例以完全脫離計算機(jī)，按下載程序的指令獨(dú)立運(yùn)動起來。例如通過使用光電傳感器，學(xué)生可以讓機(jī)器人沿著一定的路如通過使用光電傳感器，學(xué)生可以讓機(jī)器人沿著一定的路線前進(jìn)、或繞某一物體轉(zhuǎn)動、或是藏在暗處等。線前進(jìn)、或繞某一物體轉(zhuǎn)動、或是藏在暗處等。 二、原二、原 理理 樂高機(jī)器人由機(jī)械結(jié)構(gòu)件、控制器、電機(jī)、樂高機(jī)器人由機(jī)械結(jié)構(gòu)件、控制器、電

4、機(jī)、傳感器等多個模塊組成，采用傳感器等多個模塊組成，采用搭積木搭積木方式搭建，方式搭建，硬件硬件就是積木，就是積木，軟件軟件采用圖形化編程采用圖形化編程語言，不涉及單片機(jī)匯編語言與機(jī)器碼編程。語言，不涉及單片機(jī)匯編語言與機(jī)器碼編程。這就使系統(tǒng)理論教學(xué)，擺脫了單片機(jī)語言、電這就使系統(tǒng)理論教學(xué)，擺脫了單片機(jī)語言、電路結(jié)構(gòu)、微機(jī)接口等分支學(xué)科的束縛，可以直路結(jié)構(gòu)、微機(jī)接口等分支學(xué)科的束縛，可以直接根據(jù)系統(tǒng)要求，組態(tài)并展示系統(tǒng)功能。讓學(xué)接根據(jù)系統(tǒng)要求，組態(tài)并展示系統(tǒng)功能。讓學(xué)生主動體現(xiàn)設(shè)計思想，理解系統(tǒng)設(shè)計原理，更生主動體現(xiàn)設(shè)計思想，理解系統(tǒng)設(shè)計原理，更好地關(guān)注于創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計以及機(jī)電一體化系統(tǒng)好地關(guān)注

5、于創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計以及機(jī)電一體化系統(tǒng)集成。集成。三、儀器與設(shè)備三、儀器與設(shè)備 樂高積木有兩千多個各種形狀的積木組樂高積木有兩千多個各種形狀的積木組件，有足夠的零件讓你完成你的設(shè)想，更重件，有足夠的零件讓你完成你的設(shè)想，更重要的是，這些積木組件都按同一標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格設(shè)要的是，這些積木組件都按同一標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格設(shè)計、生產(chǎn)，所有積木都是可兼容的。它依據(jù)計、生產(chǎn)，所有積木都是可兼容的。它依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)就是樂高單位，而且積木有嚴(yán)格的質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)就是樂高單位，而且積木有嚴(yán)格的質(zhì)量保持，樂高積木模具公差僅為量保持，樂高積木模具公差僅為0. 005mm?？梢郧擅畹乩脴犯叻e木的特點(diǎn)可以巧妙地利用樂高積木的特點(diǎn)梁、塊、梁、塊、板和孔之

6、間的關(guān)系板和孔之間的關(guān)系完善你的結(jié)構(gòu)，完成完善你的結(jié)構(gòu)，完成你獨(dú)一無二的設(shè)計。你獨(dú)一無二的設(shè)計。 1. 支承元件2. 傳動元件2. 傳動元件3. 動力元件樂高馬達(dá)內(nèi)置多級減速傳動鏈 馬達(dá)馬達(dá)連接連接RCX的的AC輸出端口。可通過軟件編程對馬達(dá)進(jìn)輸出端口。可通過軟件編程對馬達(dá)進(jìn)行如下控制：行如下控制：1.正向旋轉(zhuǎn)，停止；正向旋轉(zhuǎn)，停止；2.反向旋轉(zhuǎn)，停止；反向旋轉(zhuǎn)，停止；3.改變旋轉(zhuǎn)方向；改變旋轉(zhuǎn)方向；4.加速或減速。加速或減速。4. 傳感器觸動傳感器 光電傳感器 角度傳感器 目前，樂高機(jī)器人提供四種標(biāo)準(zhǔn)傳感器：光電、溫目前，樂高機(jī)器人提供四種標(biāo)準(zhǔn)傳感器：光電、溫度、角度及觸動傳感器。度、角度及

7、觸動傳感器。觸動傳感器：觸動開關(guān)觸動傳感器：觸動開關(guān) 需連接到需連接到RCX輸入端或樂高輸入端或樂高8路輸入和輸出接口中黃色路輸入和輸出接口中黃色輸入通道輸入通道()。 類型和供電要求類型和供電要求:無源數(shù)字傳感器無源數(shù)字傳感器 典型應(yīng)用和說明典型應(yīng)用和說明:實例實例1：當(dāng)機(jī)器人碰到障礙物時，控制機(jī)器人后退、轉(zhuǎn)彎。：當(dāng)機(jī)器人碰到障礙物時，控制機(jī)器人后退、轉(zhuǎn)彎。實例實例2：在電梯模型中，可以作為樓層的觸動按鈕。：在電梯模型中，可以作為樓層的觸動按鈕。溫度傳感器溫度傳感器 需連接到需連接到RCX輸入端或樂高輸入端或樂高8路輸入和輸出接口板上的路輸入和輸出接口板上的黃色輸入通道（）。測量范圍：黃色輸

8、入通道（）。測量范圍：-20C+50C 類型和供電要求類型和供電要求:無源模擬傳感器無源模擬傳感器 典型應(yīng)用和說明典型應(yīng)用和說明:實例實例1：觀測一杯熱水散熱時溫度的變化。：觀測一杯熱水散熱時溫度的變化。實例實例2：當(dāng)溫度達(dá)到一定值時，控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動。：當(dāng)溫度達(dá)到一定值時，控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動。光電傳感器光電傳感器 傳感器測試范圍傳感器測試范圍0.6Lux(0%) 760Lux(100%)。利用該傳感。利用該傳感器，你可以：器，你可以： -通過檢測光強(qiáng)變化計數(shù)通過檢測光強(qiáng)變化計數(shù) -通過測試反向光強(qiáng)來辨別顏色通過測試反向光強(qiáng)來辨別顏色 -測量一個光源的光強(qiáng)測量一個光源的光強(qiáng) 類型和供電要求類型和供電要求

9、:有源模擬傳感器有源模擬傳感器 典型應(yīng)用和說明典型應(yīng)用和說明:實例實例1：沿黑線機(jī)器人；實例：沿黑線機(jī)器人；實例2：在交通模型中，控制路燈在晚上自動：在交通模型中，控制路燈在晚上自動打開；實例打開；實例3：測量房間光線的分布，考查房間照明是否合理。在競速：測量房間光線的分布，考查房間照明是否合理。在競速賽時，拍攝數(shù)字圖片。賽時，拍攝數(shù)字圖片。 角度角度/位置傳感器位置傳感器 可連接到可連接到RCX輸入端或樂高輸入端或樂高8路輸入和輸出接口板上的藍(lán)色輸入通路輸入和輸出接口板上的藍(lán)色輸入通道（）。利用這個傳感器，你可以：道（）。利用這個傳感器，你可以： -測試旋轉(zhuǎn)方向測試旋轉(zhuǎn)方向 -發(fā)送一個運(yùn)動，

10、測量旋轉(zhuǎn)位置發(fā)送一個運(yùn)動，測量旋轉(zhuǎn)位置 注意：不要將馬達(dá)直接聯(lián)接到位置傳感器，否則會大大縮短傳感器注意：不要將馬達(dá)直接聯(lián)接到位置傳感器，否則會大大縮短傳感器使用壽命。使用壽命。 類型和供電要求類型和供電要求:有源數(shù)字傳感器有源數(shù)字傳感器 典型應(yīng)用和說明典型應(yīng)用和說明:實例實例1：測量車子走過的距離；實例：測量車子走過的距離；實例2：獲取機(jī)械手臂的位置；實例：獲取機(jī)械手臂的位置；實例3：獲取電梯到達(dá)的位置。獲取電梯到達(dá)的位置。DCP 在實際應(yīng)用中，需要采集不同的物理量以實現(xiàn)不同的目的，在實際應(yīng)用中，需要采集不同的物理量以實現(xiàn)不同的目的，4種傳種傳感器可能不夠。為此，樂高與感器可能不夠。為此，樂高

11、與DCP公司合作開發(fā)了公司合作開發(fā)了LEGO DCP適配器，適配器，可將可將DCP公司的工業(yè)傳感器與公司的工業(yè)傳感器與RCX連接起來，讓機(jī)器人采集高精度的連接起來，讓機(jī)器人采集高精度的電壓、溫度、濕度、電壓、溫度、濕度、pH值、聲音、旋轉(zhuǎn)值、聲音、旋轉(zhuǎn)/位移、壓力等信號，讓您的位移、壓力等信號，讓您的機(jī)器人更好地響應(yīng)外部環(huán)境。除了機(jī)器人更好地響應(yīng)外部環(huán)境。除了DCP傳感器，如果感興趣，你還可傳感器，如果感興趣，你還可以根據(jù)需要，開發(fā)自己的傳感器，與以根據(jù)需要，開發(fā)自己的傳感器，與RCX連接，讓你的機(jī)器人更好地連接，讓你的機(jī)器人更好地感覺外部世界。感覺外部世界。 其它傳感器其它傳感器1電壓傳感器

12、：測量范圍：電壓電壓傳感器：測量范圍：電壓25V，內(nèi)阻抗：，內(nèi)阻抗：410k 2溫度傳感器：可以測量溫度傳感器：可以測量-30C 130C溫度溫度3濕度傳感器：可以測量濕度傳感器：可以測量0100%的相對濕度（溫度范圍的相對濕度（溫度范圍-20度到度到80度）度）4旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)/位移傳感器：位移傳感器：360旋轉(zhuǎn)，可測旋轉(zhuǎn)，可測3405空氣壓力傳感器：空氣壓力傳感器：0200KPa（約（約0-30psi）6聲音傳感器：測量范圍為：聲音傳感器：測量范圍為：50dB-100dB（A加權(quán)）加權(quán)）7pH值傳感器適配器：與值傳感器適配器：與pH值電極配合使用，值電極配合使用，25C時每時每pH值的輸出為值的

13、輸出為59.1mV。8REDOX適配器：高阻抗電壓適配器，用于連接其他傳感器或適配器：高阻抗電壓適配器，用于連接其他傳感器或設(shè)備。電壓范圍為：設(shè)備。電壓范圍為：+/-1250mV9光度傳感器：對光強(qiáng)度具有較高的分辨，測量范圍為光度傳感器：對光強(qiáng)度具有較高的分辨，測量范圍為025000Lux.10DESIGNER傳感器套件：包括數(shù)字、模擬傳感器，測直流電傳感器套件：包括數(shù)字、模擬傳感器，測直流電壓，測量范圍為：壓，測量范圍為：02.5V11線性加速計傳感器：加速范圍為線性加速計傳感器：加速范圍為-50m/s/s50m/s/s，斜，斜度為度為-90+9012電流傳感器：如圖所示，電流傳感器：如圖所

14、示，4mm插槽及電纜，可以替換插口、插槽及電纜，可以替換插口、探針及夾子，可測量探針及夾子，可測量-1A+1A的直流的直流5. RCX微型電腦 RCX RCX微型電腦是樂高機(jī)器人不可缺少的大腦，是它將微型電腦是樂高機(jī)器人不可缺少的大腦，是它將普通的模型轉(zhuǎn)換成智能機(jī)器人。通過不同的傳感器，普通的模型轉(zhuǎn)換成智能機(jī)器人。通過不同的傳感器，RCXRCX能夠接收外界環(huán)境的變化，進(jìn)行處理和運(yùn)算后，輸出指能夠接收外界環(huán)境的變化，進(jìn)行處理和運(yùn)算后，輸出指令來控制機(jī)器人的動作。令來控制機(jī)器人的動作。 RCXRCX是美國麻省理工學(xué)院多媒體實驗室研究多年的成是美國麻省理工學(xué)院多媒體實驗室研究多年的成果，是一個嵌入式

15、系統(tǒng)，或者說是一個小型電腦。果，是一個嵌入式系統(tǒng)，或者說是一個小型電腦。RCXRCX與與普通的單片機(jī)有很大的區(qū)別，其最根本的區(qū)別是普通的單片機(jī)有很大的區(qū)別，其最根本的區(qū)別是RCXRCX有自有自己的類似己的類似WINDOWSWINDOWS的操作平臺，可以用多種高級編程語言的操作平臺，可以用多種高級編程語言來控制來控制RCXRCX，而單片機(jī)只能使用匯編語言。，而單片機(jī)只能使用匯編語言。 The RCXThe RCX RCX RCX帶有自己的喇叭，帶有自己的喇叭，可以播放可以播放6 6種不同的聲調(diào)。種不同的聲調(diào)。通過紅外通信，通過紅外通信，RCXRCX可以：可以：接收電腦上編寫的程序。接收電腦上編寫

16、的程序。將采集在內(nèi)存的數(shù)據(jù)上將采集在內(nèi)存的數(shù)據(jù)上傳到電腦進(jìn)行分析。傳到電腦進(jìn)行分析。和另一個和另一個RCXRCX進(jìn)行通信，進(jìn)行通信，方便制做大型智能系統(tǒng)。方便制做大型智能系統(tǒng)。 燈燈 連接連接RCX的的AC輸出端口。可通過軟件編程對輸出端口?？赏ㄟ^軟件編程對燈進(jìn)行如下控制：燈進(jìn)行如下控制：1.開關(guān)；開關(guān)；2.以用戶定義的時間頻率閃爍；以用戶定義的時間頻率閃爍；3.改變發(fā)光強(qiáng)度。改變發(fā)光強(qiáng)度。蜂鳴器蜂鳴器 連接連接RCX的的AC輸出端口?？赏ㄟ^軟件編程對輸出端口?？赏ㄟ^軟件編程對蜂鳴器進(jìn)行如下控制：蜂鳴器進(jìn)行如下控制：1.開關(guān)；開關(guān)；2.發(fā)出兩種聲音。發(fā)出兩種聲音。 利用軟件控制，需將蜂鳴器轉(zhuǎn)到

17、正確位置，才利用軟件控制，需將蜂鳴器轉(zhuǎn)到正確位置，才能使其響應(yīng)實際聲音。能使其響應(yīng)實際聲音。6. IR紅外發(fā)射儀 將電腦程序下載到將電腦程序下載到RCX，是電腦和，是電腦和RCX不可缺少不可缺少的連接。有的連接。有2種類型：種類型：USB接口：必須使用接口：必須使用ROBOLAB版本版本2.5以上以上串口：串口： RS232接口，可以兼容所有接口，可以兼容所有ROBOLAB版本。版本。 串口發(fā)射儀 USB發(fā)射儀7. 連接導(dǎo)線、軸套類零件與其它輔助元件8. 編程ROBOLAB軟件 為樂高機(jī)器人編寫程序的為樂高機(jī)器人編寫程序的ROBOLAB軟件是一個軟件是一個低起步，高發(fā)展，直觀易學(xué)的圖形化編程環(huán)

18、境，是以低起步，高發(fā)展，直觀易學(xué)的圖形化編程環(huán)境，是以美國國家儀器公司的美國國家儀器公司的LabVIEW為基礎(chǔ)開發(fā)的。為基礎(chǔ)開發(fā)的。1997年年諾貝爾物理獎獲得者諾貝爾物理獎獲得者William D. Phillips博士選用博士選用LabVIEW作為編程環(huán)境作為編程環(huán)境, 控制他發(fā)明的全新原子冷卻控制他發(fā)明的全新原子冷卻實驗。實驗。 LabVIEW采用圖形化編程方式，產(chǎn)生的程序是框采用圖形化編程方式，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，對于使用者來說，編程就像設(shè)計流程圖一圖的形式，對于使用者來說，編程就像設(shè)計流程圖一樣，在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會。樣，在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會。 由于由于 LabVIEW明

19、明顯提高了科研和生產(chǎn)效率顯提高了科研和生產(chǎn)效率, 它在航天航空、通信、汽車、它在航天航空、通信、汽車、半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域很快得到廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域很快得到廣泛應(yīng)用。 樂高公司通過和美國國家儀器公司，美國樂高公司通過和美國國家儀器公司，美國TUFTS大學(xué)的友好合作，開發(fā)了基于大學(xué)的友好合作，開發(fā)了基于LabVIEW的機(jī)器人編程的機(jī)器人編程軟件軟件ROBOLAB，使機(jī)器人更容易進(jìn)入課堂，使我們，使機(jī)器人更容易進(jìn)入課堂，使我們的學(xué)生在很小的年齡就可以開始編寫程序，體會計算的學(xué)生在很小的年齡就可以開始編寫程序，體會計算機(jī)的威力。機(jī)的威力。 ROBOLAB有有200多個編程模塊

20、多個編程模塊,可以完成常見編程可以完成常見編程語言，如語言，如C/C+或或VisualBasic等軟件的功能。學(xué)生在計等軟件的功能。學(xué)生在計算機(jī)上為機(jī)器人編寫好程序，程序一旦下載到算機(jī)上為機(jī)器人編寫好程序，程序一旦下載到RCX，機(jī)器人就脫離計算機(jī)，根據(jù)程序指令，按照周圍環(huán)境機(jī)器人就脫離計算機(jī)，根據(jù)程序指令，按照周圍環(huán)境的輸入信息來行動，完全智能化。當(dāng)然，如果機(jī)器人的輸入信息來行動，完全智能化。當(dāng)然，如果機(jī)器人未按預(yù)先設(shè)計的行動，即程序編寫不夠完善時，可以未按預(yù)先設(shè)計的行動，即程序編寫不夠完善時，可以在計算機(jī)上修改源程序，再下載，運(yùn)行機(jī)器人進(jìn)行測在計算機(jī)上修改源程序，再下載，運(yùn)行機(jī)器人進(jìn)行測試，

21、直到機(jī)器人完全按要求工作為止。試，直到機(jī)器人完全按要求工作為止。 ROBOLAB軟件分為軟件分為編程者編程者(Programmer)和和研究研究者者(Investigator)兩部分兩部分, 可以在可以在ROBOLAB開始使用的開始使用的第一用戶界面選擇第一用戶界面選擇. 編程者主要用于控制機(jī)器人編程者主要用于控制機(jī)器人, 而研而研究者增加了數(shù)據(jù)采集和分析功能，用于學(xué)科實驗。究者增加了數(shù)據(jù)采集和分析功能，用于學(xué)科實驗。 ROBOLAB最突出的優(yōu)點(diǎn)是提供不同的編程級別最突出的優(yōu)點(diǎn)是提供不同的編程級別, 例如機(jī)器人編程者分為例如機(jī)器人編程者分為 “導(dǎo)航者導(dǎo)航者”和和 “發(fā)明家發(fā)明家”. “導(dǎo)導(dǎo)航者

22、航者”級別提供的編程環(huán)境和例子較為簡單，適宜初級別提供的編程環(huán)境和例子較為簡單，適宜初學(xué)者；它為初學(xué)者提供了固定的編程模塊，你可以在學(xué)者；它為初學(xué)者提供了固定的編程模塊，你可以在這里用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖標(biāo)模塊并在下拉圖標(biāo)模塊中選取所這里用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖標(biāo)模塊并在下拉圖標(biāo)模塊中選取所需圖標(biāo)來完成。發(fā)明家級別則提供全部的控制能力。需圖標(biāo)來完成。發(fā)明家級別則提供全部的控制能力。這兩個級別均包含四個等級，從淺到深。這兩個級別均包含四個等級，從淺到深。 四、實驗前的準(zhǔn)備工作四、實驗前的準(zhǔn)備工作 1.按模型組合包設(shè)備清單清點(diǎn)模型零件，并按按模型組合包設(shè)備清單清點(diǎn)模型零件，并按類型分類置放于裝料盤中；類型分類置放于裝料

23、盤中；2.認(rèn)真閱讀模型組合包操作手冊；認(rèn)真閱讀模型組合包操作手冊；3.按組裝指導(dǎo)圖搭接模型，掌握組合模型的拼按組裝指導(dǎo)圖搭接模型，掌握組合模型的拼接方法；接方法；4.熟悉動力元器件的裝配、連接方法；熟悉動力元器件的裝配、連接方法；包括：電動機(jī)、傳感器、變壓器、氣動元件、包括：電動機(jī)、傳感器、變壓器、氣動元件、各種開關(guān)等；各種開關(guān)等； 5. 熟悉組合包配備的軟件熟悉組合包配備的軟件Robolab及接口。及接口。五、實驗內(nèi)容與步驟五、實驗內(nèi)容與步驟 機(jī)器人的制作是一個循序漸進(jìn)的過程，首先你需機(jī)器人的制作是一個循序漸進(jìn)的過程，首先你需要要確立目標(biāo)確立目標(biāo)：你需要一個什么樣的機(jī)器人？接著需要：你需要一

24、個什么樣的機(jī)器人？接著需要設(shè)計和搭建設(shè)計和搭建，然后在電腦上使用，然后在電腦上使用ROBOLAB為機(jī)器人為機(jī)器人編寫程序編寫程序，通過紅外發(fā)射器將程序下載到，通過紅外發(fā)射器將程序下載到RCX上。下上。下載成功后，載成功后，RCX就可以脫離計算機(jī)自動運(yùn)行。最后是就可以脫離計算機(jī)自動運(yùn)行。最后是測試測試你的機(jī)器人，是否實現(xiàn)了你的目標(biāo)？哪些需要改你的機(jī)器人，是否實現(xiàn)了你的目標(biāo)？哪些需要改進(jìn)？回到第一步，改進(jìn)你的機(jī)器人。進(jìn)？回到第一步，改進(jìn)你的機(jī)器人。 在這個過程中，需要學(xué)生發(fā)揮自己的在這個過程中，需要學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)作才能創(chuàng)作才能，綜，綜合利用各種知識，還有充分發(fā)揮合利用各種知識，還有充分發(fā)揮團(tuán)隊合

25、作精神團(tuán)隊合作精神。 第一步：設(shè)計與搭建機(jī)器人第一步：設(shè)計與搭建機(jī)器人 樂高機(jī)器人套件認(rèn)知、觀察，了解其種類、作樂高機(jī)器人套件認(rèn)知、觀察，了解其種類、作用等相關(guān)信息；用等相關(guān)信息； 選題，確定設(shè)計目標(biāo)，制定設(shè)計方案，進(jìn)行任選題，確定設(shè)計目標(biāo)，制定設(shè)計方案，進(jìn)行任務(wù)分工；務(wù)分工； 運(yùn)用樂高機(jī)器人套件，組裝智能機(jī)器人。運(yùn)用樂高機(jī)器人套件，組裝智能機(jī)器人。 RCX微型電腦是由微型電腦是由MIT開發(fā)的，是樂高機(jī)器人系開發(fā)的，是樂高機(jī)器人系統(tǒng)的核心部分。使用統(tǒng)的核心部分。使用ROBOLAB軟件及軟件及RCX，學(xué)生們，學(xué)生們可以創(chuàng)造、搭建、編程真正的機(jī)器人，讓它運(yùn)動、做可以創(chuàng)造、搭建、編程真正的機(jī)器人，讓

26、它運(yùn)動、做動作、甚至自己去動作、甚至自己去“想想”。 為為RCX編寫程序，通過各種輸入（傳感器）與輸編寫程序，通過各種輸入（傳感器）與輸出（馬達(dá)與燈等）對周圍環(huán)境做出響應(yīng)。出（馬達(dá)與燈等）對周圍環(huán)境做出響應(yīng)。第二步：在第二步：在PC機(jī)上為機(jī)器人編寫程序機(jī)上為機(jī)器人編寫程序 為為RCX編寫控制程序的編寫控制程序的ROBOLAB軟件是一個簡軟件是一個簡單、直觀、易學(xué)的編程環(huán)境，是以美國國家儀器公司單、直觀、易學(xué)的編程環(huán)境，是以美國國家儀器公司的的LabVIEW，流行于測量和自動化領(lǐng)域的圖形化編程，流行于測量和自動化領(lǐng)域的圖形化編程軟件為基礎(chǔ)開發(fā)的。軟件為基礎(chǔ)開發(fā)的。ROBOLAB軟件具有所有通用編

27、軟件具有所有通用編程環(huán)境，如程環(huán)境，如C/C+或或VisualBasic等軟件的功能。在等軟件的功能。在計算機(jī)上為機(jī)器人編寫好程序，程序一旦下載到計算機(jī)上為機(jī)器人編寫好程序，程序一旦下載到RCX，機(jī)器人就脫離計算機(jī)，根據(jù)程序指令，按照周圍環(huán)境機(jī)器人就脫離計算機(jī)，根據(jù)程序指令，按照周圍環(huán)境的輸入信息來做出判斷，決定下一步如何行動。完全的輸入信息來做出判斷，決定下一步如何行動。完全智能化。智能化。 美國國家儀器（美國國家儀器（NI）公司的）公司的LABVIEW軟件：軟件： 1997年，美國太空總署在監(jiān)測其飛船著陸、定位、位年，美國太空總署在監(jiān)測其飛船著陸、定位、位置 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 況 等 時 ，

28、 使 用 了置 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 況 等 時 ， 使 用 了 L a b V I E W 軟 件 。軟 件 。LabVIEW軟件是一功能強(qiáng)大、設(shè)計完美的編程環(huán)境，軟件是一功能強(qiáng)大、設(shè)計完美的編程環(huán)境，深受大學(xué)、和各行各業(yè)的工程技術(shù)人員及科學(xué)家喜歡，深受大學(xué)、和各行各業(yè)的工程技術(shù)人員及科學(xué)家喜歡，并被廣泛使用。是測控領(lǐng)域倍受歡迎的軟件開發(fā)工具，并被廣泛使用。是測控領(lǐng)域倍受歡迎的軟件開發(fā)工具，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、航空航天、能源研究等各個領(lǐng)域，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、航空航天、能源研究等各個領(lǐng)域，用于數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析與處理等。用于數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析與處理等。 第三步：下載程序到第三步：下載程序到RCX RCX通過通過IR紅外發(fā)射儀與計算機(jī)通信。使用紅外發(fā)射儀與計算機(jī)通信。使用ROBOLAB編程軟件在計算機(jī)上編寫好編程，然后，編程軟件在計算機(jī)上編寫好編程，然后，通過與計算機(jī)串口機(jī)相連的通過與計算機(jī)串口機(jī)相連的IR發(fā)射儀下載到發(fā)射儀下載到RCX。IR與與RCX通過無線紅外方式通信。通過無線紅外方式通信。 下載