能力风暴机器人高级编程控制

1、能力风暴机器人高级编程控制通过前面的学习，同学们对能力风暴机器人的结构和传感器已经有了比较全面的了解，并且能够利用VJC系统编写可视化的流程图程序来控制机器人的动作，这对进一步学习和研究机器人是非常重要的。能力风暴机器人的编程方式有两种，即流程图方式和JC代码方式。流程图方式虽然简单直观，但功能有限，如果要编写更复杂的程序，特别是进行机器人创意设计时，就需要使用JC代码方式来编写程序了。使用JC代码方式编程，将有利于我们进一步掌握计算机解决问题的思路和方法，更深层次地理解机器人智能化的工作原理，为进一步研究和制作机器人奠定基础。本章我们将通过VJC系统开发版软件，介绍如何在JC编程环境下直接使

2、用JC代码编写程序。同时还将结合国内外机器人大赛中的一些比赛项目，如：机器人灭火、机器人踢足球、机器人创意制作等，引导同学们综合实践机器人项目编程控制的方法与全过程。-78JC 语言编程方法简介在前面的学习中，我们为机器人编写控制程序都是采用VJC系统中的流程图形式，相信同学们已经感受到这种编程方法确实直观易学。然而，如果我们要编写更自由、更复杂的机器人程序一般就要采用第二种编程方法-JC语言编程。本节我们就来了解JC语言编程的基本 方法。由于VJC系统仿真版不支持JC代码编程，所以，本节编程必须在VJC系统开发版中进行，并下载到真实机器人上调试。VJC新建|打开回。法程图程序鼠府超用碍程用前

3、定关闭JC编程的基本操作.进入JC编程界面用JC语言编程时，首先要在计算机中安装VJC系统开发版软件。启动软件时，双击桌面上的VJC图标，知识链接 在VJC对话框中选择 “JC代码程序”，再单击 “确定”按钮，就可进入图3-1-1 VJC新建对话框JC编程界面，界面组成如图3-1-2 。I二y.PFU垢般D祖日工凤山金口也佬打0X911K循 丫几忍方旦基智聚英-【JL1I二一盘丝当机器人连接在计算机上时,在JC代码命令窗JC代码程序下载按钮 编程方式切换按钮 口可直接执行条或若干条JC语JC代码程序编辑窗口 句，执行的结果将显示在编译窗口内。这一调试技巧JC代码命令窗口常用于编辑时直接测试某些

4、命令编译窗口语句的效果。图3-1-2 JC语言编程界面-79-:流程图编程方式与JC代码编程方式可通过VJC工具栏上的编程方式切换按钮进行切换，这种方式有利于初学者从流程图编程方式起步，然后逐步过渡到用 JC语言方式进行编程。.编辑JC语言程序在JC代码编辑窗口内逐行用JC语句编写程序，每一句的后面均可加入注释(注释内容放在7* */ 之间)，便于阅读和修改。例如：下面就是一个用JC语言编写的控制机器人走正方形的程序。知识链接Main()一个JC语言程序一般由一个 主函数(main()函数)和若干个自 定义函数组成。程 序的执行自动从main()函数开 始，在主函数的执行过程中，可以调用库函数

5、，也可以调用自定义函数，图3-1-3机器人走正方形的JC程序调用后还要返回分析上面的JC程序可以看出，编写JC程序有如下基本规定：到main（）函数，（1） 一个JC程序至少有一个主函数，主函数说明语句一般是： 在 main（ ） 函数中void main（ ） 结束整个程序的其中： void 为函数返回值类型， void 类型表示该函数不返回值，运行。main（ ） 函其它返回值类型还有： int （整型）、 float （浮点型）。 main 为函数是系统定义的。数名，主函数一般均命名为main,自定义函数可命名为其它名 称。每个函数名后面必须有一对圆括号 “（）”，圆括号内可以定义函数的

6、参数。2）每个函数说明语句的下面都会有一对花括号“ ”，用于标出函数定义的开始位置和结束位置。-803）在函数定义范围内是一系列用于控制动作、循环、判断等的JC语句或库函数（JC的库函数请参看本书附录），每个JC语句后面必须以分号 “ ；” 结束。4）如果在循环体或分支体内是一组语句，那么这组语句必须包含在花括号“ ”内。3下载调试编辑好的 JC 程序可通过“下载”按钮下载到机器人中进行调试。下载前首先按照 1.2 节阅读材料所述连接方法，将真实机器人与计算机通过下载线正确地连接起来，然后打开机器人的电源开关，再单击JC工具栏的“下载”按钮，就可将程序下载到机器人中如果程序编写无误，下载时系统

7、会自动编译程序，并在编译窗智密下载理序f的-Th，口内显示“编译成功”，同时弹出下载提示信息，如图 3-1-4。如果程序编写 有误，下载时在编译窗口内会显示相应的提示信息。凶J 1.硼定机器人的吊口线已正询连搂J立墙定机器人的电源开关已打开串口工霸叶二： |编译成功，图3-1-4下载提示信息下载完毕后，拔掉下载线，将机器人放入调试的场地中，按下机器人上的 “运行”按钮，就可以运行或调试程序了。3.1.2 JC编程的相关知识用JC语句编程时，除了要熟记前面我们介绍的各模块对应的JC语句或函数外，还应了解一些 JC编程的相关知识。1.常量常量是程序运行过程中其值不能改变的量。JC中常量分为整型常量

8、、长整型常 量和浮点型常量。-81-(1)整型常量常见的整型常量有以下几种形式:十进制形式的整型常量：如： 0、 1、 255、 -1 等；二进制形式的整型常量：通常用“0b”作为前缀，如：0b1001001;十六进制形式的整型常量：通常用“0 x”作为前缀，如：0 x1abf;字符串型常量：字符串型常量是用双引号引起的一个或若干个字符，如“ a”、“abcd”；整型常量的取值范围从-32768 到+32767（十进制数 ） 。2）长整型常量在十进制整数后加上后缀“ L” 就变成了长整型常量，其取值范围从-2147483648 到+2147483647（十进制数） 。3）浮点型常量浮点型常量是

9、用小数形式或科学计数法表示的一类数，如：2.543E+8,后者表示2.543 X10。浮点型常量的取值范围从-383810 到 10。在能力风暴机器人中因无浮点运算硬件，浮点运算要比整型运算慢，所以尽量不要采用浮点运算。2变量变量是程序中用于存放数据的量，它在程序运行过程中可以发生改变。1）变量的命名变量的命名一般由字母、数字、下划线字符组成（首字符必须为字母），如：a、gi_1，但JC语言规定的专用词不能用作变量名，如： if 、 wait 、 drive 等，此外，变量名和函数名也不能相同。2）变量的类型在JC程序中，变量的类型可分为整型（int ）、长整型（long）、浮点型（ floa

10、t ）和字符型（ char ）。3）变量的定义在JC程序中，要求变量必须先定义，后使用，通常变量定义-82-知识链接 语句放在函数外或函数内块的起始处。变量定义语句的格式有两种：类型 变量名；在一个定义类型 变量名 = 初始值 ；语句中，被定义的如： int gi_1=0 ；变量可以是一个， float time ； 也可以是同类型4）局部变量的多个变量，但是局部变量指在函数内部定义的变量（或函数的参数），它的作多个变量之间要用范围是局部的，即该变量只在该函数定义范围内有效。 用逗号分隔。5）全局变量变量被定义为某一类型后，其全局变量指在函数的外面定义的变量，如图 3-1-3 程序中的 a取值

11、范围应当符变量。全局变量在该程序的所有函数范围内均有效。合该变量类型。 当局部变量与全局变量同名时，在该函数内系统会自动屏蔽全局变量。为了避免产生混乱，一般多用局部变量，尽量少定义全局变量。3运算符号及运算顺序知识链接 算术运算符：加法+，减法- ，乘法 * ，除法 /关系运算符：大于 ，小于，等于=，大于等于=，小于等于 =，不等于!=如果在程序位运算符：按位或| ,按位与&,按位异或八，按位取反中用到逻辑运算，逻辑运算符：或运算| | ，与运算&，非运算! 总是把整数零作对于多种运算混合的表达式，一般运算顺序是： 为假 (false) ，任非运算 ?算术运算?关系运算?与运算和或运算。何非

12、零值作为真对于算术运算的顺序可概括为一句话：先括号、后函数、再乘(true) 。 除、最后加减。4屏幕显示函数及格式化字符参数在前面的学习中，我们已经了解到屏幕显示函数主要用于输出数据，语法格式如下：printf ( 格式化字符串， 参数 1 ， , 参数 N) ；-83-如：printf (max=%d n” , max) 表示显示字符串 “max二 及其变量 max的值，其中 d 表示以十进制数的形式显示，“ n” 表示显示后光标自动换到下一行。我们将的作格式化字符，其它的格式化字符见下表：格式化字符数据类型 说明d Int 十进制整数%X Int 十六进制整数%b Int 二进制数%C

13、Int ASCII 字符%f Float 浮点数%S Char 字符串【实践名称】JC环境下的编程与调试。【实践目的】初步掌握用JC语言编写机器人控制程序的方法。 实践体验【实践项目】试编写一段机器人在场地内听令出发并自动走出迷宫的 JC 程序。【实践步骤】项目分析：这个程序编写思路我们在前面已分步讨论过，即：机器人听令出发后，采用左行规则划弧前进，不断检测左方和前方是否有障(墙)，遇到碰撞时，先后退一点，然后右转再继续前进，直至到达迷宫出口。因为用 JC编程，除了要启动VJC开发版软件进入JC编程环境外，还会用到许多JC函数、存放检测值的变量以及循环结构和判断结构等，例如：声音检测函数：mi

14、crophone( )， 碰撞检测函数： bumper()红外检测函数：ir_detector ()，单轮驱动函数： motor (1， 100) ，双轮驱动函数： drive (-60 ， 0)编程与调试：(1)启动VJC开发版，进入JC编程界面；-84( 2) 在代码编辑窗口内逐行输入下列程序： TOC o 1-5 h z int Ir,bmp,mic=0; /* 定义三个全局的传感变量*/void main() /* 定义主函数*/while (mic80) mic=microphone(); /* 循环检测声音*/while(1)bmp=bumper();if (bmp!=0) /*

15、有碰撞，则倒退一点再右转前进 */drive(-60,0);wait(0.1000);stop();drive(0,80);wait(0.2000);stop(); TOC o 1-5 h z else /* 否则检测前方是否遇到墙*/Ir=ir_detector();if (Ir=4)drive(0,80);wait(0.2000);stop();else /* 否则检测左方是否遇到墙*/if (Ir=1) drive(0,80);wait(0.1500);stop();else /* 无墙无碰时，按左行规则划弧前进*/motor(1,50);motor(2,100);wait(0.1000

16、);( 3)将机器人通过下载线与计算机连接起来，打开机器人电源开关，单击VJC工具栏中的“下载”按钮，将程序下载到真实的机器人中；( 4)下载完毕时，拔掉下载线，将机器人放在真实的迷宫场地，按下“运行”开关，并拍手发声，检验机器人能否走出迷宫。：如果用真实的机器人实践本程序，首先应调整红外检测的距离，调整方法可参看相关的说明书。通过实际运行，再微调一下其它参数，如转弯的时间、速度等。如果无真实的机器人，则下载调试这一步省略不做，只要理解并能在 JC环境下编出程序即可。-85（ 1）你能编写一段机器人自动寻光的JC 程序吗？（2）你能编写机器人绕标比赛的JC程序吗？试试看，如有困难，先打开前面编

17、写过的机器人绕标比赛流程图程序，分析其对应的JC代码，然后再独练一练立用JC语言进行编辑。本节主要学习了能力风暴机器人的 JC语言编程的基本方法。介绍了 JC环境的进入、界面组成以及如何编辑 JC程序、如何下载JC程序等。另外还介绍 了与JC编程相关的基础知识，如：常量、变量、运算符、表达式、运算顺显示命令等。最后通过一个小实践项目，体验了JC编程控制机器人的全过【反思评价】回顾本节学习内容，评价本节学习情况。（ 1） 我在本节学会了：2） 对于 JC 程序的基本格式及相关的基础知识：我已理解并能运用? 初步理解? 还需进一步学习 ? （ 3） 对照流程图程序：我可以写出对应的JC 代码程序?

18、我可以读懂对应的 JC 代码程序 ?我还需要别人的帮助或提示才能读懂 ?(4)用JC编程并控制机器人运行：我已熟练掌握? 初步掌握 ? 还需进一步实践和研究?-86-阅读材料北京时间 1997 年 5 月 12 日凌晨 4 时 50 分，当“深蓝”将棋盘上的兵走到 C4位置时，卡斯帕罗夫推秤认负。至此轰动全球的第二次人机大战结束，“深蓝”以3.5 ： 2.5 微弱的优势取得了胜利。那么“更深的蓝”是何许人也？卡斯帕罗夫又是何许人也？“更深的蓝”是美国 旧M公司生产的一台超级国际象棋电脑，重 1270公斤，有 32 个大脑(微处理器)，每秒钟可以计算2 亿步。“更深的蓝”输入了一百多年来优秀棋手

19、的对局两百多万局。卡斯帕罗夫是人类有史以来最伟大的棋手，在国际象棋棋坛上他独步天下，无人能出其右。可是，在临近世纪末的 1997 年，孤独求败的卡斯帕罗夫不得不承认自己输了，而战胜他的是一台没有生命力、没有感情的电脑。也许这是一件偶然的事件，可是，这件事使人类看到了一个自己不愿看到的结果：人类的工具终于有一天会战胜自己。“深蓝”和卡斯帕罗夫曾于 1996 年交过手，结果卡斯帕罗夫以 4： 2 战胜了“深蓝”。经过一年多的改进，“深蓝”有了更深的功力，因此又被称为“更深的 蓝”。“更深的蓝”与一年前的“深蓝”相比具有了非常强的进攻性，在和平的局面下也 善于捕捉杀机。卡斯帕罗夫与“更深的蓝”的较量，引来了全世界无数棋迷和非棋迷的关注。人们对此次人机大战倾注了巨大的热情，各种新闻媒体都竞相报道和评论此