科学风暴-教育机器人简要与入门.doc

中 鸣 智 能 教 育 机 器 人（JMC-NY-1208）一、中鸣智能教育机器人配置清单：E2-RCU控制器 1个灰度测量模块 2个触碰测量模块 2个全彩LED灯 2个马达（带编码） 2个连接线 8条USB下载 1条软件光盘 1张彩色小册子 1本积木件、齿轮、轮胎等120多件。 二、中鸣智能教育机器人配置说明：1.机械结构：基于积木思想设计，可拼装和可重复使用，提供了200多件积木件。2.编程软件：兼有图形化编程和C语言代码编程界面。中文操作界面，易学易用。方便用户从零开始，循序渐进学习编程思想和代码编程。 界面华丽，人性化设计，易学易用； 编程方式灵活，支持流程图标、代码或混合方式编程，且图标与代码可同步及对照显示，方便代码学习及调试；个性化设置，桌面、线条、颜色及提示信息项目均可由用户自行设定；完善的在线帮助和提示系统，让用户不需记忆及查找手册即可轻松编写程序； 支持用户自建图标或模块，满足DIY玩家的更高要求； 大窗口的编程界面设计，鼠标到哪，图标也跟着到哪，减少了鼠标来回拖动的时间，大大方便了用户编程； 3.主控制器：32位高性能ARM处理器(Cortex-M3内核,主频高达72MHZ,内置512K程序存储器,64K数据缓冲器,200个16位数据保存器)，可直接修改EEPROM里的参数变量，程序调试更方便，更快捷。并可存储多个测试程序进入RCU，随时随地变更程序运行，减少来回调试的时间。12路六芯RJ11接口，其中8路数字/模拟复用端口、4路带编码盘马达端口。内置超大屏幕2.4 LCD 分辨率达320*240 65万色（带触摸屏）、2.4G无线通讯功能（支持无线下载）、电源检测、MIC、蜂鸣器（可发出频率为20Hz20kHz的声音）和6节电池盒，带有USB（USB2.0全高速下载接口，支持U盘模式）、电源（DC5.52.0插座 输入电压范围 DC6V-9V）、有2个功能按键（支持自定义按键功能）、1个开关键等端口及按键；支持各种模拟数字传感器，支持编码盘马达的使用，有丰富的软件支持。4.标配传感器： 2个灰度检测传感器，可选择自身发射、2个触碰检测传感器。5.其他标准配置：2个全彩LED灯模块、2个带编码盘的直流减速马达，1条下载线。三、中鸣只能教育机器人简要使用说明：1、核心控制器：具备MIC音量检测、数据显示、嗡鸣器发音、时间控制、无线通讯功能。核心控制器外观：2、外部设备实物功能对照表：类型模块名称实物图片程序控制图标程序说明E 2 核 心 控 制 器 内 置 模 块内置MIC模块能够时间检测声音的强弱。液晶1位显示在显示屏的指定位置将显示1个字符的数据，能够设置显示屏幕的背景颜色。3位数字显示在显示屏的指定位置显示3位数内任意有效数字，能够设置显示屏的背景颜色。占3个有效位置。5位数字显示在显示屏的指定位置显示5位数内任意有效数字，能够设置显示屏的背景颜色。占5个有效位置。8位数字显示在显示屏的指定位置显示8位数内任意有效数字，能够设置显示屏的背景颜色。占8个有效位置。单词显示在显示屏的指定位置显示单词，能够设置显示屏的背景颜色。占8个有效位置。嗡鸣器可控的发音时间控制模块系统提供4个单位级别的时间控制模块数据存储模块提供提供200个数据存储空间，能够方便的进行数据的写入和读取，提高了程序设计的灵活性电压监测模块提供实时监测控制器供电电压功能，更有效的更具实际用电情况进行程序设计。无线传输模块提供两个机器人之间的通讯和数据传输功能，增强了机器人与机器人之间的交互性。E 2 教 育 核 心 控 制 外 置 模 块马达模块E2机器人的动作执行模块，具有3中执行状态，执行速度程序可控。与控制器M1-M4任意输出端口链接。行程记录模块内置在马达模块内，能够监控马达的旋转角度及旋转速度，实现获取马达行程的功能。与控制器M1-M4任意输出端口链接。灰度测量模块能实现机器人识别不同颜色的功能，颜色有效值范围：0-4095，数据越大，颜色越亮。发射检测光源程序可控。任意与控制器P1-P8端口连接。触碰测量模块能实现机器人识别碰撞的功能，有效值范围：0、1，任意与控制器P1-P8端口连接全彩LED灯模块实现三色LED发光可控，在程序设计中用于指导程序断点位置和程序执行情况告知功能。四、认识机器人程序给机器人编程的是中鸣数码编程软件，软件安装好后，在桌面会有一个快捷方式的图标。第一步：双击运行中鸣数码编程软件，出现欢迎界面。程序打开后出现的编程界面。在第一次打开软件的时候，我们先要将软件设置的类型 与控制器的类型一致，并且在下一次软件启动才生效。设置完成并重新启动软件，我们就可以放心使用了。第二步：打开软件后，我们可以通过新建一个程序开始编程了。 新建程序选择的选项：项目类型：图形化编程 -图标式的编程界面模板：主程序 -能直接下载到机器人控制器的程序，能够调用子程序,而不被任何子程序所调用；位置：程序存储的地址；名称：程序的命名；说明：程序的注释说明。 选择【图形化编程】【主程序】【位置】设置好存储地址（可默认）【名称】输入程序名称【说明】输入程序说明选择【确定】，进入程序编程界面。第三步：编写程序、链接图标在图标库找到所需要的图标，这里以内置模块的【3位数字显示】为例。找到【3位数字显示】图标，用鼠标按住图标拖拉到编辑区域内开始图标后面放开鼠标，完成图标拖拽动作。 鼠标移动到前一图标的右上角位置，出现连线工具，单击确认连线，鼠标变成连线状态并牵引链接线，将鼠标移动到链接图标的左上角，单击确认完成连线。依此类推完成其他图标的连线，只有与开始图标链接的图标才能生效（有效图标为彩色），否则视为无效图标（无效图标为灰色），但没有连线的图标是允许放在编辑区域内的。无效图标有效图标正确连线： 无效图标无效图标错误连线： 第四步：链接传输线、编译、下载程序。将USB程序传输线一端与电脑的USB链接，系统自动寻找驱动直至系统提示该下载线已经可以使用。 编译（F9）：保存程序、检测程序是否完整、语句格式是否正确等； 在软件左下角输出栏提示 ：【编译成功】 表示程序无错误问题。 下载（F10）：传输线已经与电脑正确链接，方可将程序从电脑下载到机器人核心控制器；出现等待链接窗口，将传输线另外一端与控制器链接好后，按下控制器电源开关，程序自动下载到机器人控制器。下载提示窗口自动关闭，表示下载完毕，按下电源按钮关闭电源，拔出与控制衔接端的下载线，再次按下电源按钮即为运行已下载的程序。四、机器人实际课例：例子一：机器人往返竞速赛一、 教学目标：1、 知识目标：了解机器人主控器（E2RCU）的功能、了解马达的运转带动齿轮及机器的运转，知道机器人的运作原理。2、能力目标：通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：、学会使用主控器、如何将马达的连接到主控器上；、初步练习用电脑编程控制机器人，启动机器人；、观察机器人的运作原理，思考是否能改进，使它运作得更好一些。3、情感目标：培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。二、 教学重点、难点：重点：正确完成对马达的连接、编辑简单程序控制马达。难点：正确完成对马达的连接；用电脑控制、启动机器人；改进机器人结构，使它速度变得更快一些。三、 教学方法：以2-4人为一小组，通过小组竞技，以学生直接体验为主，并辅以教师启发、引导。四、 教学准备：机器人快车学习版套装 五、 教学过程：1、引入：今天我们要给自己亲手做的机器人装上“大脑”。 到时我们亲手制作的机器人，在我们的控制下运行起来。进一步激发学生兴趣。2、 新课：今天是将机器人由“静态”进入“动态”，由“机械结构”状态变成系统程序控制下的“机器人”。同学们先看桌子上的器械：（这是我们自己上节课搭建的），主控器、马达、若干积木、螺丝钉等，下面我们来看一下，该如何接线。用投影展示拼装过程 ，让学生进一步学会看图，知道这堂课要掌握如何把马达连接到主控器上，使学生的学习更有效。（抽样检查）然后，运用编程软件进行编程介绍。3、 指导实验：指导学生分组实验，到各小组巡视，根据学生的能力，引导学生去发现不同的问题（如马达已经连接正确，马达却不转，是什么原因？该如何排除故障？马达转动了，转动却方向不对，什么原因？该如何解决？等等），并启发学生分析问题、解决问题，让每个学生都能参与小组讨论，都能有所收获。4、课堂体验：让他们从具体的马达带动齿轮、小齿轮带动大齿轮的体验中，感受力学知识；从开关控制马达的转动中体验电学知识；从电脑控制机器人运作 体验信息技术知识。并在动手做的过程中观察、体验、思考：我学会了什么？我怎样才能做得更好？这与我们的生活有什么联系？5、每组派一名代表到竟速机器人场地进行机器人竟速比赛。通过组与组之间的比较，不断改进取得更好成绩。6、评价激励，成果分享：对实验成功的学生给予表扬，并鼓励改进实验的方法；对实验失败的学生要帮助分析原因，重树他们的自信心；不论成功还是失败，每个小组都会发现一些问题，以及对这些问题的分析和议论，或是对实验有创意的想法和设计。让每个小组发表见解，大家参与评价、分享。六、 程序范例示意图：例子二：巡黑线行走机器人一、 教学目标：a) 知识目标：了解机器人主控器（E2RCU）的功能、了解光电传感器-灰度检测模块的使用，通过灰度检测模块控制马达状态。2、能力目标：通过实践培养学生的观察能力、动手能力、创造能力，具体要达到：、学会使用主控器、如何将灰度检测模块连接到主控器上；、练习用电脑编程控制机器人，按照黑色轨迹线行进；、观察机器人的运作原理，思考是否能改进，使它运作得更好一些。3、情感目标：培养学生对待知识的科学态度和辩证唯物主义观点。培养学生探索机器人的兴趣和科学精神。培养良好的生活习惯、与人的沟通与合作、对他人的尊重、面对困难的毅志力与自信心的树立及时间的合理分配和利用。二、 教学重点、难点：重点：理解变量的意义、灰度检测模块的使用。难点：理解灰度检测模块检测到的值和比范围值之间的关系，通过条件判断语句进行选择执行动作。三、 教学方法：以2-4人为一小组，通过小组竞技，以学生直接体验为主，并辅以教师启发、引导。四、 教学准备：机器人快车学习版套装 （一套）五、 教学过程：1、引入：今天我们要给自己亲手做的机器人能够按照一定的轨迹线进行行走而不脱离轨迹线。4、 新课：我们来了解一下机器人是通过什么来识别轨迹线的，机器人的眼睛就是通过灰度检测模块来检测颜色的变化，它和人类的眼睛一样能识别不同颜色，回忆上节课的如何接线的内容，运用编程软件进行编程介绍，我们怎么知道灰度检测模块所看到的值是多少？怎么运用这个值去做判断呢？5、 指导实验：指导学生分组实验，到各小组巡视，根据学生的能力，引导学生去发现不同的问题（如灰度检测模块已经连接正确，却没有读数，是什么原因？该如何排除故障？有读数了，读数没有随颜色的变化而变化，什么原因？该如何解决？等等），并启发学生分析问题、解决问题，让每个学生都能参与小组讨论，都能有所收获。4、课堂体验：先从一个灰度检测模块如何使用开始讲解，根据学生的接受能力和让学生思考如何能走得更快更准，引入两个灰度检测模块、甚至三个灰度检测模块如何更准确的走轨迹线。并在动手做的过程中观察、体验、思考：我学会了什么？我怎样才能做得更好？这与我们的生活有什么联系？5、评价激励，成果分享：对实验成功的学生给予表扬，并鼓励改进实验的方法；对实验失败的学生要帮助分析原因，重树他们的自信心；不论成功还是失败，每个小组都会发现一些问题，以及对这些问题的分析和议论，或是对实验有创意的想法和设计。让每个小组发表见解，大家参与评价、分享。六、 程序范例：1、 一个灰度模块走黑线例子程序：程序说明：程序开始进入一个大循环，不断检测接P1端口上灰度测量模块的数据，灰度测量模块安装在机器人的左侧，并一直处于黑线的左侧。通过分支判断得到两种情况，情况一：L2000满足此条件表示机器人已经到达不是黑线的位置，灰度测量检测不到黑线，前提又是灰度测量在黑线的左侧，就