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1、博罗县华侨中学青少年机器人竞赛辅导校 本 教 材博罗县华侨中学 通用技术科组培 训 项 目一、第二届惠州市青少年机器人竞赛项目及规则1、机器人基本技能比赛主题：重建家园2、机器人创意比赛主题：我的飞天梦3、机器人足球比赛二、基础培训1、认识机器人2、认识机器人的组成3、机器人程序的编写4、进退自如的机器人5、会避障的机器人6、会识别颜色的机器人7、走轨迹的机器人三、基本技能比赛机器人1、机器人搭建2、机器人程序 3、调试步骤基 础 培 训第一节 认识机器人学习目标：学习机器人的概念。了解机器人的3个基本机能。掌握机器人构成的基本条件。掌握机器人的制作过程。一、什么是机器人？机器人是一种自动化的
2、机器，而且具备一些与人或动物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的智能化机器。眼睛、耳朵等大脑手、脚等收集信息控制动作思维能力学习人类的运作机器人的运作感知部件核心控制器执行部件收集信息控制动作程序下载二、机器人的三个基本机能1、对外界产生作用。相当于人的手和脚，称为执行部件。2、从外界获取信息。相当于人的眼、耳、舌头和皮肤，称为感知部件。3、规划作业：相当于人的大脑和思维，称为控制部件和程序。三、机器人构成的基本条件1、机械部件。指特定的机械结构件。可以是拼装器材，也可以是身边随手可得的各种材料。2、感知部件。通常又称之为传感器。机器人的各种感觉传感
3、器，检测外界信息返回RCU。包括：可以分辨不同颜色的模拟黑标检测模块，可以检测光线的环境光检测模块等。3、执行部件。通常又称之为动作部件。动作模块使机器人能够模仿人类或动物的某些动作，根据需要对外输出动作。包括：可以让机器人唱歌的发音模块可以装饰和指示的发光模块，速度可以调节的马达模块等4、机器人控制部件。通常又称之为RCU（Robot Control Unit）。机器人控制模块（RCU）可比作机器人的“大脑”，机器人要实现各种功能都是靠它来指挥。“大脑”的初期是完全空白的，像初生的婴儿一样，需要我们用学到的编程知识教它。这样机器人才能对外界的复杂环境进行观察和思考，然后做出相应的反应，完成各
4、种动作！5、程序。按照我们的意图写出特定的程序，下载到RCU，是机器人具有思维。四、机器人的制作过程搭建编程序程序下载测试达到目的修改不成功第二节 认识机器人的硬件学习目标：了解RCU的功能及使用。了解感知部件的功能及使用。了解执行部件的功能及使用。了解模块的类型。掌握RCU与模块的连接。一、 机器人控制部件RCU模块大容量控制器X-RCU的主要功能如下：1、最新32K大容量设计，比超级控制器SRCU提高一倍，即使同时保存数十种足球竞赛策略程序都不在话下；2、自由端口连接，可以同时控制多达24个设备，功能强大；3、每秒执行高达16百万条指令，比超级控制器SRCU提高一倍速度，为高质量读数，高精
5、度控制提供基础；4、内置中鸣控制内核，可兼容图形化、高级语言、汇编语言编程，控制精确，简单易用；5、备有8个模拟读数端口，更加细致地采集各种信息；还有2路马达专用端口、12路数字端口，输入输出功能随意设定；6、普通传感器接口独立稳定（3安培）供电，保证马达高速运转的同时也可以良好检测；7、马达端口无限压供电，满足不同使用需求；8、内置电源指示灯、通讯状态指示灯，SRCU现时状态一目了然；9、 内置低电压监控模块，提醒用户在恰当的时候更换电池，保证程序的正常工作；10、内置点阵字符型LCD液晶显示模块，数字、英文显示随心所欲；11、内置发音模块，仅用控制器本身就可以实现多种教学功能；12、内置数
6、据采集器程序，不必下载任何程序即可测量、记录传感器的读数，方便用户现场调试或对环境进行测量；13、标准中鸣通讯接口，方便互换；14、防撞电池盒设计，有效防止激烈碰撞导致的控制器突然断电、重新启动；15、端口标示清晰，既防止错误接插，也方便编写程序、分享程序和互相参考学习；16、标准自由端口设计，兼容中鸣所有传感器、等电子部件，方便用户升级换代；17、轻触电源开关，既容易控制，也保证不会错误触发；18、电源7V 12V 宽范围适应，方便用户选择；19、外接电源接口，方便测试不同电源在控制中的表现；20、外壳结构多插孔设计，方便底下固定，上面层叠安装传感器；21、上下底盖设计，轻松分离和接合，既不
7、影响结构稳定性，也可以迅速更换电池；22、接口电子线路开放，可任意接插各种各样的传感器和电子配件，方便同学们深入学习，动手制作自己的“专用零件”；端口的标识与功能：第一类数字端口，以“Dx”表示。它提供稳定的5V电源，可以接插任何检测模块（只返回0、1值的）和输出模块等等，不建议接插大功率模块； 第二类模拟端口，以“Ax”表示。它提供稳定的5V电源，可以接插任何传感器（返回0255的测量值）模块和输出模块等等。它最主要的用途是接插模拟传感器；第三类马达端口，以“Mx”表示。它提供直接外部输入的电源（或者是电池）。由于RCU可以承受较高电压，所以此端口可以接插大功率的设备，例如大功率马达等等；接
8、口上方，可以清晰地看到有G，V，X，Y四个字母。其中G指的是地线（黑线）；V指的是电源（红线）；X，Y是信号线（黄、棕线）。字母正下方的插针，应当连接相应颜色的接线。最简单一个分辨方法就是：接插时，黑色线放两边。端口与传感器的使用方法：机器人控制器RCU是积木式机器人的中央处理器，由主控芯片、自由端口、复位按钮、程序下载口和电源座、液晶显示屏等组成。自由端口用来连接各类传感器模块和其它功能模块，并可根据需要由用户自由定义为输入或输出端口；自由端口允许连接多达24个以下的各类传感器，其中有8个模拟量输入端口。自由端口的定义十分灵活，除了包括电源针正极(V)和负极(G)外，可以使用一个或多个控制针
9、，具体的定义要根据所使用到的传感器类型来决定。传感器模块上的电线通常包括控制线和电源线，分别使用不同颜色的电线，通过连接头接插到RCU的自由端口上。其中有电源线正极(V)，一般使用红色的电线；负极(G)，一般使用黑色的电线；控制线一般使用黄色的电线。有些传感器模块可能使用多于一条的控制电线。最终接插到RCU时候，要使电源线G和V分别接到自由端口的G和V针，控制线接到自由端口的控制针。模拟端口和数字端口的区分：D1X、D1YD6X、D6Y都是数字端口；A1X、A1YA4X、A4Y为模拟端口，但当不使用时可定义作数字端口。模拟传感器和数字传感器的区分：在RoboExp中，函数返回值范围是01的模块
10、，一般都是数字传感器，如“触碰检测”和“红外检测”；函数返回值范围是0255的模块，一般都是模拟传感器，如“灰度测量”和“温度测量”。电源与通信控制：“ON/OFF”上面的圆形按钮是电源开关。除了用于启动机器人也用于程序下载，在用户下载应用程序过程中，当软件提示“等待硬件连接”时,按一下此按钮重新启动电源即可进行程序下载。电源开关左面的“PWR”指示灯是电源指示灯。正常状态下，该灯为绿色，表示电源正常。如果偶尔闪动红色，表示电压偶尔跌落到正常状态以下，请注意编程时不应当马达高速地正反转动。如果一直为红色，或者红色闪动频繁，表示电源电压不足，请准备电池准备更换，或者是使用功率足够的外接电源。电源
11、开关右面的“COM”指示灯是通讯指示灯。当RCU有数据发出或者是正在下载通讯时，此灯会闪动，表示通讯正常。圆形的插座孔是电源插座。可以接插DC5.0的电源插头，电源极性内正外负，7V18V范围均可以使用。（注意：极性切勿相反！电压切勿超过限制！电源功率应当足够。）在机器人程序调试过程中，为了节约电池电量，机器人可以接外部电源。中间方形的是程序下载口，也称作通信端口。RCU可以通过该端口下载保存程序，也可以和外部通信,更可以使用内置的Sensor Monitor通讯内核，和Sensor Monitor软件通讯，对传感器数据进行收集、分析和显示等等。控制器在重新启动后，等待上位机发送过来的数据，然
12、后根据当前的通讯指令来进行实时在线控制。在离线控制方式中的控制器套装还可以在上述的方式完成后，把控制数据下载到控制器内，然后脱机运行。二、马达模块 BE-3548是1:48-L型高速马达与1:120-L型大力马达的功能基本一样，都是一个驱动部件，能够实现转动功能，既可以向前转，也可以向后转，从静止到最高速的运动过程中有0100节速度可调节。而两者的不同之处在于1:48-L型高速马达是高转速，低力矩，可适用于需转速较高的竞赛项目，如走轨迹、划雪、探月等竞赛项目。 硬件安装：将马达模块接到RCU的M1-2端口。 注意事项：马达模块是带四芯控制线的模块，模块控制线与RCU的四位自由端口连接。模块接插
13、过程中注意控制线中的黑线为地线，应对准RCU上标有G处的自由端口的控制针。三、 灰度测量模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色或灰度值的电子部件。 硬件安装：将灰度测量模块接到RCU的A1-4端口。接口线，由三条线组成，黑色线地线；红色线电源线（+5V）；黄色线信号线。 应用范围：灰度测量模块主要用于区分不同的颜色或灰度值。 例如沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线； 沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。 足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。 四、 触碰模块触碰模块，是一个利用轻触开关实现检测触碰功能的电子部件。硬件安装：将触碰模块接到RCU的D1-6端口。接口线，由三
14、条线组成，黑色线地线；红色线电源线（+5V）；黄色线信号线。 应用范围：触碰模块主要用于检测外界触碰情况，例如：行进时，用于检测障碍物；走迷宫时，用于检测墙壁，等等。五、 音量测量模块 音量测量模块，是能够测量音量强弱的电子部件。 应用范围：音量测量模块主要用于测量外界音量的强弱。 例如：根据音量的强弱，机器人自动启动或停止； 通过识别有一定梯度的音量，机器人调节自己的转动方向，等等。 硬件安装：将音量测量模块接到RCU的A1-4端口。接口线，由三条线组成，黑色线地线；红色线电源线（+5V）；黄色线信号线。 六、 发光模块发光模块是一个可以发光的模块，通过信号线可以控制发光模块的亮与灭，可适用于指示功能用途、跑马灯或广告灯等；也可与其他部件连用，方便用户DIY拓展应用。 硬件安装：将触碰模块接到RCU的D1-6端口。接口线，由三条线组成，黑色线
