走进机器人世界.doc

前言 走进机器人的世界1 教学目标1、知识与技能知道什么是机器人，了解机器人的发展情况，对即将要学习的机器人有一个感性的认识。2、过程与方法通过讨论把自己的所见所闻讲述出来，教师归纳总结。再以丰富的视频资料帮助学生对教学机器人建立一个感性的认识。3、情感、态度、价值观让学生体会自主学习所带来的成功感，培养学生发现问题、解决问题的能力。教学重点了解机器人的基本知识，特别是现在普遍使用的教学机器人。教学难点如何让学生对机器人有一个生动形象的认识，从而激发学生的学习兴趣。教学过程自我介绍课程安排与课程介绍本学期原来安排是劳技课每周一节，机器人课每两周一节。但根据教学的需要，改成机器人课每周一节，劳技课每两周一节。所以今后凡是上劳技课的时间上机器人课，上机器人课的时间上劳技课。下学期不上机器人课，机器人课改成上劳技课。机器人课程是第一次引进我们学校的课堂，目的当然是为了培养学生的创新精神和实践能力，为学生提供一个动手动脑、实验创新的新天地。所以从理论上说，我们应该有机器人，然后编写程序，让机器人按照我们的设想完成规定的任务。而机器人应该是自己动手搭建的，当然也可以是现成的。但由于器材问题，我们目前只能使用模拟机器人，在计算机上，用仿真系统编写程序，使模拟机器人在仿真场地上完成规定的任务。所以这门本应该动手又动脑、实践性很强的课程，现在只能体现动脑这一特征了，而动手恐怕是少部分同学的事了。机器人课程下周开始进机房，其它课程何时进机房另行通知。进机房的要求，购买鞋套事。机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代前言 走进机器人的世界2替人类完成各种工作。无论是古代中国人制作的能歌善舞的木头人和木牛流马，近代欧洲人制作的自动机器玩偶，还是现代的工业机器人，以及今天向智能化蓬勃发展的机器人，还有我们在电影和书中看到的或多或少带有一些神秘色彩的机器人，或者在为我们的日常生活提供方便，或者代替人类完成很多繁重危险的工作，甚至进入到人类从未去过的地方为人类的进步做出了很大的贡献。（插播图片）请部分学生讲述他从各种途径知道的关于机器人事情。请部分学生描述他心目中机器人的概念。机器人的定义什么是机器人？过去有很多种说法，现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们认为机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”智能机器人的特点机器人的外形可以是千奇百怪，但看它是否是智能机器人，主要看它是否具有以下三个特点：具有感知功能，既获取信息的功能。机器人应该可以通过它的感知系统获取各种不同的外部环境信息，如声音、光纤、温度等。具有思考功能，即加工处理信息的能力。机器人通过它的大脑系统进行思考，他的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策的过程。具有行为能力，即输出信息的功能。机器人应该能够通过执行系统来完成工作，如行走、发声等。机器人的分类机器人的分类也有多种方法。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水前言 走进机器人的世界3下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。教学机器人和机器人竞赛当前，由于将机器人教学引入课堂，就需要各种能够让学生动手又动脑的教学机器人，这样就出现了很多专门生产各种教学机器人的公司，而这些机器人公司为了刺激销售，就赞助各种机器人竞赛，生产各种专用的竞赛机器人。在上海，比较出名的公司有乐高、广茂达、中鸣等公司。播放图片和视频。介绍本校学生在一些竞赛中取得的成绩。第一章 机器人画图4课题 第一节 从简单的正方形画起教学目标1、知识与技能熟悉能力风暴机器人仿真软件的使用。熟悉模块的基本操作：添加、删除、移动。熟悉前进模块和转弯模块的应用。了解多次循环模块的应用。知道顺序结构和循环结构的概念。2、过程与方法通过模仿了解能力风暴机器人仿真软件的使用。了解模块的基本操作：添加、删除、移动。了解前进模块和转弯模块的应用。通过思考、讨论和练习基本熟悉仿真软件及基本操作。通过拓展导入多次循环模块的应用。3、情感、态度、价值观让学生在项目活动中探求如何学习使用一种新软件的方法，在思考、讨论和练习中体会自主学习所带来的成功感，培养学生调试参数的能力。教学重点如何利用前进模块、转弯模块搭建程序。教学难点参数调试。教学过程一、能力风暴机器人仿真软件的介绍启动、标题栏、菜单栏、工具栏、模块库、流程图（编辑）窗口、JC代码窗口、状态栏。模块的基本操作：添加、连接、删除、移动。注意：无法进行复制操作二、采用顺序结构的方式让机器人画正方形：项目活动：机器人走正四边形算法分析：教材中图3所示的机器人所在位置既是机器人的起点位置，也是终点位置。我们要让机器人沿着图3所示的正方形的四条边行走一圈，我们应该如何做呢？很显然，机器人只要会做两个动作即可：一个是能够完成一段直行动作；另一个就是完成一个右转90o的动作。接下来的任务就是将这两个动作重复执行四次即可。由于界面上机器人的初始方向是朝上的，正好符合画正方形的初始方向要求，所以初始的方向也不必调整。第一章 机器人画图5编程操作：1控制机器人前进的路程，建立前进图标。点击“执行器模块库”按钮，选中库中的“直行”模块，并拖曳到与“主程序”起点模块下沿红点处相连接（注意：模块下沿的红点是提示可以进行有效连接的位置），这样就表示“前进”（注意：“直行”模块拖曳到流程图窗口已经变为“前进”了）的动作已经属于主程序中的一部分了。2设置前进图标右单击“前进”图标，出现“直行模块”对话框。框中可设置如下内容：1）“前进”或“后退”的“速度”：初始值是“前进速度80”；取值的范围是-100到100，负值表示后退，绝对值越大表示机器人的运动速度越快；可以通过拖曳滚动条的滑块来设定速度的值。将“速度”值设置为前进100。2）直行的“时间”：初始值为0.5秒；单位是秒，可以精确到小数点后三位，有效位数七位；如将“随机时间”的复选项选上可以控制直行的时间值在0到输入值之间随机取值。将“时间”值设置为1.5秒，一般不选“随机时间”。如果想改变正方形的大小就可以修改对话框中的设定值。3控制机器人转弯的角度，建立转弯图标。在“执行器模块库”中选中“转向”模块连接到“前进”模块下，这时“转向”模块表示为“右转”图表。4设置右转图标右单击“右转”图标，出现“转向模块”对话框，其中可供选择的项目虽然与“直行模块”类似，但它们的意义完全不同。这里的速度表示的是转向的速度，时间表示的是转向的时间；它们的初始值也略有不同，转向时间的初始值为0.1秒。将“速度”设置为100，时间设置为0.25秒。为什么呢？因为这是我们经过仔细调试得到的“右转90o”的经验值。理论上你可以理解为：“速度”越快，“时间”越长，机器人转弯的角度就越大。5将上述操作再重复做三次。仿真调试：1点击“仿真”工具按钮，进入仿真软件的仿真环境界面2设置初始环境第一章 机器人画图6点击仿真界面下方的“机器人初始参数设置”栏中的“显示轨迹”按钮（这时该按钮变为显示“不显示轨迹”的待点击状态），目的是让机器人的行走轨迹留在机器人的运行区域内。3机器人在仿真环境中执行预定任务点击界面的左下角处的“运行”按钮，并将机器人拖曳到机器人运行区的某个起点位置，再点击放下机器人，机器人就会按你设定的程序自己开始运行了。不出意外的话，机器人就会画出一个非常漂亮的正方形图形来了。在机器人“画图”的动态过程中，你可以清楚地看到机器人运行的一个一个的“标准”动作，如有出错之处也能够很容易地判断出来。4机器人运行完毕，点击界面左下角的“停止”按钮（注意：机器人运行后该按钮的功能就改变为待单击的“停止”提示了），这时界面上的机器人运行内容消失，又恢复到待运行的原始状态了。5单击界面左上角的“退出”按钮，关闭仿真软件的运行场地仿真界面，回到仿真软件的程序设计界面。6如果运行过程中，发现有错误，可以修改参数和程序，主要是转弯的时间或速度。如果程序调试正确，则保存程序。保存的方法与其它常用软件保存文件的方法相似，执行主菜单命令“文件”中的下级菜单的“保存”命令或“另存为”命令即可。思考与练习让机器人画一个等边三角形和一个正等边三角形。第一章 机器人画图7三、采用循环结构的方式让机器人画正方形：复习：下传教材，阅读教材P1-P6。机器人画正四边形时，每次右转90度，我们的设置时速度100，时间0.25秒。当机器人画等边三角形，则每次右转120度，所以时间的设置应是0.25/3*4=0.33秒。如果机器人画正三角形时，应该先右转30度，然后每次右转120度，右转30度的时间设置影视0.25/3=0.083秒。我们很容易地就会感觉到这样重复四次地编写同样的模块内容实在是太繁琐了。如果不是四边形而是多边形，那岂不重复次数更多。上述机器人画正方形的程序能不能优化呢？我们可以这样思考：既然画正方形四个边的操作是一样的，我们重复做了前进，右转90度的操作。重复就是循环。重复四次操作就是循环进行了四次操作。那么我们能不能运用控制模块库中的“多次循环”模块来实现程序的优化呢？实践证明是可以的。编程操作1建立多次循环图标，控制机器人前进右转的次数。点击“控制模块库”按钮，选中“多次循环”模块，并将其拖曳到“主程序”模块的下沿红点处连接，建立多次循环图标。2建立前进图标3建立右转图标由于前进和右转着两个操作是要被重复执行的，所以我们给它们一个名词，称为循环体。注意：只要是一起重复操作的，不管包含几个操作，都属于同一个循环体。这时，我们可以看到这是一个由菱形框、几根流线和一个循环体组合成的流程图，我们称为循环结构：从主程序下沿流出的流线（它流向菱形框的上顶角）是这个循环结构的入口；从菱形框的下底角流出的流线经过循环体后又返回去流入菱形框的上顶角（即重新返回循环结构的入口），它形象地表示了在这一段流线上加入的任何操作都是会被重复执行的，请大家特别注意，在菱形框的下底角处有一个红点，这个红点就是用来连接需要重复运行的循环体模块的；菱形框的右侧角有一根流线流出，这是循环结构的出口，也就是说当本循环结构的重复操作运行完成后程序将去执行这根流线流出处所连接的模块内容（注意：该流线终点处的红点就是用来连接后续任务模块的）。通过上述对循环结构模块功能的分析不难看出，重复画正方形边线操作的“前进”和“右转”模块只要连入循环结构的循环体流线之中就可以得到重复执行了。第二章 机器人画图8接下来的问题就是如何保证画“一根”正方形边线操作的“前进”和“右转”模块在循环体中被准确运行四次。我们可以对“多次循环”模块的参数进行如下设置：用鼠标有单击“多次循环”模块的菱形图标会打开“多次循环模块”对话框，我们可以在要求输入“循环次数”的文本框中输入4，表示设置“多次循环模块”将执行循环体操作四次（即正好完成重复画正方形四条边的对话框中有一个“引用变量”的复选项，是用来对解决较为复杂的问题时需要进行模块间变量传递而设计的，在完成画正方形的简单任务中并不需要设置变量，所以不要对“引用变量”复选。接下来大家就可进入仿真环境来检验一下我们设计的循环结构程序是不是与前面设计的顺序结构程序作用相同了。如果同样能画出正方形就说明我们刚才进行的程序优化工作是成功的，否则你就得查找查找原因了。思考与练习让机器人画一个五角星和一个正五角星。第一章 机器人画图9课题 第二节 画出你喜爱的各种多边形使用循环结构的程序形式来指挥机器人画等边三角形、正方形和五角星，归纳起来看只要正确掌握以下三个要点即可：1.正确设定好循环重复的次数；2.正确设定好循环体中直行模块和转向模块的速度与时间参数；3.如需对图形纠偏（即初始划线的方向不是垂直向上运行时）须在循环操作开始前加入纠偏模块，并正确设定好纠偏模块的转向速度和时间，以达到使机器人一次性偏转一个指定角度的效果。运用以上几个要点来画出各种不同的等边、等角的多边形图形。一、让机器人画等边的凸五边形：这是一个等边的凸五边形。因为它的起始画线方向是垂直向上的，所以不必在程序中设置初始纠偏的模块；画出这个五边形显然只要将画五根直线的操作重复五次即可，所以我们可以设置循环次数的值为5；接下来的问题是机器人画完一根直线后需要右转多少角度呢？机器人的转弯角度可以通过平面几何知识来进行如下计算：“偏转角度”等于180o减去五边形内角值的差；正n边形的内角值又等于(n-2)180)n ；这样通过计算就不难得到“偏转角度”的值应该为右转72o 。为了保证正五边形能画在界内，我们可以将五边形的边长画得短一些。而对转向模块参数的设置可以对照画五角星的程序设置参数来进行估算：画五角星的右转角度经过计算应该是144o不过请大家注意，由于仿真软件运行处理时的近似计算性，所以每次运算后可能会产生不同的误差，大家只能将理论的计算值用来达到提高调试进度，减少调试次数的目的，而不能直接将理论值将作为正确值来使用，最后的取值必须以仿真运行的最好效果为检验标准。思考与练习1让机器人画正六边形和正八变形。2让机器人画圆。第一章 机器人画图10课题 第三节 从漂亮的五角星画起复习：正n边形的画法1计算偏转角。偏转角即正n边形的外角。计算公式：外角=1800 正n边形的内角。2计算正n边形的内角。计算公式：内角 = (n-2)180)n3n越大，正n边形越接近圆。4机器人转弯角度的基准值。转弯900时，速度100，时间0.25秒。所以，机器人转弯x度所花费的时间y = 0.25 / 90 * x5实际调试中大家会发现我们通过理论计算得到的数据往往与仿真调试得到的结果会有一些误差，这不一定是说明我们的理论计算不对，其产生的原因一是仿真软件的近似计算误差；二是仿真软件的“仿真”特性决定。所以，有时需要调整边长，有时需要微调时间。例：画一个空心的五角星。1什么样的图形需要重复？重复多少次？才能完成一个空心的五角星了。2机器人的起点设在哪里？3是否需要纠偏？偏转角是多少度？4完成一个图形的步骤是什么？5第一次转弯多少度？第二次转弯多少度？第一章 机器人画图11课题：第四节 画出各种绚丽的花朵我的想法：花朵是由一个花瓣重复多次形成的。一个花瓣是由两条对称的弧线组成的。弧线在我们的模拟环境中是圆弧。圆弧是由机器人多次重复进行直行+偏转形成的轨迹。圆弧对应的圆心角（圆弧角）=偏转角*重复次数。当偏转角一定时，机器人直行的步长越大，圆弧的弧长越大。步长一定时，偏转角越小，弧长越大。步长与偏转角成反比。新概念：子程序的建立点击模块库区的“程序模块库”按钮，在“程序模块库”区内点击“新建子程序”图标，显示“新建子程序”对话框。在“子程序名称”栏中填入你要编写的子程序的名称，它最多由8个半角字符（英文字符和符号）或4个汉字组成。“作者名称”栏可以填写，也可以使用默认值“无”。填写完成后单击“确定”进入子程序编程状态。子程序与主程序相比有两点主要区别：（1）流程图起始图标不同。这里显示的不是“主程序”字样，而是你指定的子程序名称。表示在这个流程图区域里编写的内容都属于子程序的内容。（2）“程序模块库”中显示出来的可用的功能模块只有“子程序返回”一个功能模块。它表示原来主程序中存在的其他功能模块在这里都不能使用，包括我们刚刚使用过的“新建子程序”模块，这就间接地说明了在VJC1.5机器人仿真程序中编程只能编写一层子程序，而不能运用子程序的嵌套功能。另外，这一个“子程序返回”功能模块是必用模块，它必须放在这个子程序的流程图编写完毕以后的最后一个流程上，否则程序运行时将不能正常返回到调用此子程序时的那个主程序相应位置中。1画一个花瓣的过程是先画一条圆弧线，然后右转一个角度，再画一条相同的圆弧线。问题是右转的偏转角应该如何计算出一个基准值？机器人画第一条圆弧时的起始角是0度，如果要画的花瓣是封闭的，则第二条圆弧的起始角应为180度。所以偏转角=180-圆弧角。如果要让花瓣开口，只要减小偏转角即可，偏转角越小，开口越大。2画一朵花的过程是先画一片花瓣，然后左转一个角度，再画一片相同的花瓣。问题是左转的偏转角应该如何计算出一个基准值？先左转至0度，再右转360/花瓣数度。3在调试过程中可参考模拟环境中有关角度的信息。第二章 机器人走迷宫12 教学目标1、知识与技能建立机器人行走环境的方法；熟悉红外传感器、光敏传感器模块的使用和调试的方法。熟悉机器人的行走策略（左手法则和有手法则）。2、过程与方法项目活动中探求如何学习使用传感器的方法，在思考、讨论和练习中体会自主学习所带来的成功感，培养学生调试参数的能力。3、情感、态度、价值观让学生在项目活动中体验成功的快乐。教学重点如何利用红外测距传感器和地面探测传感器搭建程序。教学难点左手法则和右手法则。教学过程介绍红外传感器。演示如何建立机器人行走环境的方法，保存和导入环境的方法。分析编写红外传感器测试程序的方法。学生阅读教材，建立红外测障传感器的测试场地，编写红外测障传感器的测试程序。红外测障传感器的应用活动项目1：无限次折返跑活动项目2：有限次折返跑尝试与练习：机器人找障碍复习与讲解无限次折返跑的程序有限次折返跑的程序，关键在于计数，在于无限循环模块；多次循环模块和条件循环模块的使用。第二章 机器人走迷宫13新课光敏传感器作为机器人视觉系统的一部分，可以用于测试外部环境光线的强弱，也可以用于测试地面反射光线的强度。光敏传感器的测试值为0255，值越小，说明光线越亮，光线亮的地方通常是光源的位置。仿真机器人的两侧各安装了一个光敏传感器，用于测试仿真机器人外部环境光线的强弱，确定光源的位置。这时我们称这两个光敏传感器为亮度检测传感器。当我们需要仿真机器人检测周围环境光线的强弱，确定光源的位置时，可在相关的程序中导入传感器模块库中的“亮度检测”模块，该模块的作用是通过安装在机器人两侧的两个光敏传感器来检测环境的光线明暗，通过比较左右光敏传感器的测试值来判断光源的位置。仿真机器人前底部安装了一个光敏传感器，用于检测地面反射光的强度。这时我们称这个光敏传感器为地面检测传感器。由于不同颜色对光的吸收率不一样，因此光照射在不同颜色的表面时，就会出现强弱不同的反射光，而光敏传感器可以接受并识别强弱不同的反射光。当我们需要测试地面的颜色，可以在相关的程序中导入传感器模块库中的“地面检测”模块，该模块的作用是通过地面灰度传感器监测到的不同的测试值来确定地面不同的颜色。这里主要介绍地面检测传感器，亮度检测传感器的测试与应用有类似之处，以后在应用时再介绍。一、地面检测传感器的测试在本活动中，仿真机器人从测试场地的白色圆形标志出发，一直向前行走，边走边观察地面灰度传感器采集到的一些颜色的反射光的检测值。一方面可以体会光敏传感器的使用，另一方面可以为我们今后使用这些颜色的反射光的检测值打下基础。操作过程：1建立测试场地建立测试场地如 P14 的图2-20 所示。测试场地中各种颜色带称为图带，图带的建立与障碍物的建立方法相同。由于它们不是障碍物，机器人可以在上面行走。2编写测试程序算法分析：因为在测试场地中，仿真机器人是边行走边测试，所以为了简单起见，我们可以把仿真机器人行走和使用地面灰度传感器测试分别考虑。第二章 机器人走迷宫14仿真机器人从测试场地的白色圆形标志出发，一直向前行走，遇到障碍就转身继续向前行走，如果不考虑仿真机器人何时停下来，显然这就是我们前面所说的无限次折返跑。该程序的意思是让仿真机器人一步一探测，前方有障碍就转身180 度，否则继续向前行走。至于检测地面色带的反射光的测试值，现在就简单多了，只要在仿真机器人探测前方是否有障碍之后，打开光敏传感器进行探测，并把接收的反馈信息在仿真LCD 屏幕上显示出来即可。注意：由于使用光敏传感器进行地面检测的反馈值是存放在地面变量一中的，所以在显示图标中应引用地面变量一的值，让地面变量一的值在模拟LCD 屏幕上显示出来。二、地面检测传感器的应用项目活动1：循线运动所谓循线运动实际上就是让机器人沿着地面上的规定路线行走，可以简单的称为机器人沿线走。图2-22中蓝色标志是起点，浅咖啡色是终点，红色带是机器人的规定行走路线。演示机器人进行循线运动的过程。项目的分析和讨论：如果要求一个人沿着地面上划出的规定路线行走，显然他需要通过眼睛来识别地面的运动路线。如果让机器人沿这一条线走，当然它也要通过自己的视觉系统来识别运动路线了，只不过我们的模拟机器人只有一只眼睛（地面探测传感器）可以看到地面上的运动路线，它的另外两只眼睛（亮度测试传感器和红外测障传感器）只能看环境光和探测前方是否有障碍，在这个项目活动中不起作用。由于模拟机器人只有一只眼睛，并且只能看到一个点，所以不管这条路有多宽，它走的只是一条线。而为了能够在这样简单的前提条件下，沿着规定的路线正确的行走，我们只能设计一种策略，机器人行走的策略。机器人的行走策略只能是在路与非路之间寻找出一条路线行走。机器人要能够在这样一条路线上行走，首先要利用地面探测传感器采集信息，然后根据采集到的信息做出判断。如果机器人离开了规定路线，就让它朝规定路线方向前进，否则就让机器人朝离开规定路线的方向前进。因为只有这样不断地在偏离和返回规定路线的探测和行走的过程中，机器人才能准确地走到目的地。所以，机器人的行走轨迹并不与规定路线完全吻合，而是一条曲曲折折与规定路线基本吻合的轨迹。第二章 机器人走迷宫15算法分析：在编写程序以前，应该获得一个能够区分路与非路的值，一般称为域值。在我们的仿真环境中，底色是黑色的，其反射光值时255，路是红色的，其反射光值是170，故域值可以取为170到255之间的一个中间数，如200。起点和终点标志的反射光值请自行测试。其次是确定机器人是在路线的左边行走还是在右边行走，因为这决定了在返回规定路线时是左转弯还是右转弯。这里假定是在规定路线的左边行走，那么在返回规定路线时应该右转弯。机器人在行走以前，必须清楚自己的环境，所以第一步是看一下自己的脚底下，然后再作判断，决定下一步该怎么行动。首先，我们必须判断是否到了终点，如果是，则停止行走，程序终止。否则判断是否在规定路线上，如果不在，则右转弯，否则左转弯。然后前进一步，再作探测判断，这样循环往复，直到机器人走到终点为止。第二章 机器人走迷宫16第三节 机器人视觉系统的综合应用一、机器人走管道在现代社会中，人们总要遇到各种各样的管道设施，例如各种气管道、石油管道、下水道、自来水管道等等。这些管道大多都埋在地下，这些设施的平时维护和故障维修使用人力是很不方便。而在这方面管道机器人却可以发挥很大的作用。项目活动：管道查漏项目要求：图2-26模拟一段初步确定故障范围的管道，本活动假定红色圆形标记处是故障位置，白色带状标志是故障范围的起讫位置，要求编写程序让模拟机器人从左下角的起点出发进行搜寻，当发现故障位置时报警，报警方式为模拟眼睛闪烁5秒。项目分析：通过分析可以知道，只要沿着管道的右壁前进，可以比较顺利的发现故障位置。这有点像机器人沿线走，但是机器人沿线走是用地面探测传感器探测机器人的行走路线，而现在地面探测传感器是用来探测故障位置的。机器人的行走路线是由管壁决定的，这时的机器人只能像一个盲人一样，用手中的导盲杆来确定自己的行走路线，只不过机器人的导盲杆是红外测障传感器而已。显然，机器人每走一步，就要探测一下，自己有没有发现故障位置，如果发现了，就报警。否则就测试自己的位置，以决定自己到底是前进、左转弯还是右转弯。算法分析：1前进一步2打开地面测试传感器进行测试3如果发现故障位置，则转到84打开红外测障传感器进行测试5如果前方无障碍，则判断左方有无障碍，若有则右转，否则判断右方有无障碍，如有则左转，否则右转。如果前方有障碍，则左转。6前进一步7打开地面探测传感器进行测试，转到38报警。想一想：1红外测障传感器的探测范围是可以设置的，其值在10-80之间。但是到底取10、15、20还是其它的什么值最合理呢？2机器人每次转弯的角度是大一点好还是小一点好？第二章 机器人走迷宫173机器人每一步的步长取什么值最合适？上述各点实际上是需要我们在完成任务的过程中通过耐心的调试逐步获得正确答案的。思考与实践如果故障位置靠近管道的左侧，指挥机器人搜索的程序你该如何编写，请尝试之。如果不知道故障位置是在管道的左侧还是右侧？你又会如何编写程序？二、机器人逃生我们人类社会充满着意外。谁都有可能在意想不到的时间和地点遇到意外，从而陷身于一个充满危险的环境中。例如陷身于一个漆黑一片，四周没有一丝光线的房间中。那么，我们应该如何从这个危险的环境中脱身呢？下面的活动就是让机器人在这样的一个环境中试图逃生。项目活动：假设图2-28所表示的是一间房间，地面的白色色带表示这间房间的门口，四周都是墙壁，没有窗户，房间内部也没有一丝光线。为了简化问题，假定房间里没有任何其它障碍物。要求当机器人处于房间的任何一个位置时，编写程序，让机器人可以以最快的速度逃离这间充满危险的房间。以探测到并越过白色色带表示已经脱离危险。项目分析：如果人处于项目活动所给的这样一个漆黑一片的环境条件下，显然只能依靠自己的手的触摸来探测前方是否有障碍，然后选择一个策略来寻找行走路线，找到出口。通常我们所选择的策略是沿着墙的左侧或者右侧行走。我们称沿左侧行走的方法为左手法则，称沿右侧行走的方法为右手法则。假设按左手法则行走，我们可以用左手去摸索左侧的墙壁