2014年 教学版虚拟机器人培训

2014年广州市信息技术教材——虚拟机器人培训2014年5月一、培训内容1.教材分析2.人工智能、机器人、虚拟机器人的基本概念3.虚拟机器人软件的结构与基本操作（场景、组装、图形化编程）4.机器人直行程序（顺序结构）5.机器人走正方形程序（循环结构）6.机器人触碰和避障程序（分支结构）7.机器人巡线8.综合应用9.教学建议二、教材分析在学习本章以前，学生学习了第二单《程序设计初步》，，已经以VB为工具学习了计算计程序的基本概念、程序的基本要素，程序的三种结构（顺序、分支、循环）、程序设计的基本方法等知识和技能。第三章的学习内容，是第二章的应用案例和知识延伸。二、机器人与虚拟机器人机器人是人工智能领域的一个分支。机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。仿真（simulation）技术，或称为模拟技术，指用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟机器人是指利用仿真软件开展智能机器人学习、竞赛等活动，学生通过电脑和网络，在仿真系统中开展智能机器人学习和研究，模拟实物机器人的功能，完成指定的任务。与实体机器人活动相比，虚拟机器人活动价格低廉、管理方便，极易推广和应用。三、“易时代”3D仿真虚拟机器人机器人是人工智能领域的一个分支。“‘易时代’（ETR）3D仿真虚拟机器人系统”是广州市教育信息中心（电教馆）从2008年开始，通过政府立项投资，设计并与南方科技有限公司合作开发的一套虚拟机器人系统。基于这一台平，在广州市及广东省连续四年组织了大规模的竞赛活动。由于该项活动具有的公益性、教育性、趣味性、创新性等优点，受到了广大中小学生的热烈欢迎，并受到了新闻媒体的关注，已经形成了广州市中小学科技教育活动的一个特色品牌。“易时代”虚拟机器人1.0(虚拟灭火—2009年发布）“易时代”虚拟机器人1.1(虚拟火炬传递—2010年发布）“易时代”虚拟机器人2.073(智能校车—2012年发布）“易时代”虚拟机器人2.12(虚实结合—2012年发布）“ETR”虚拟机器人竞赛版“易时代”虚拟机器人教学版1.0四、相关资源的获取请先在广州教育城（)注册用户名和帐号登录vrt.gzjkw.net下载（即“模型与编程”的首页），下载ppt、案例等资源。五、软件系统组成软件可从vrt.gzjkw.net下载。3D仿真虚拟机器人教材版1.0由以下部分组成：1.模型与编程（模形组装、流程图编程、文本编程）2.地图编辑3.仿真（机器人演示平台）所有的元素，均和一个tsk文件关联。五、主要文件Tsk文件（地图）Bot文件（机器人模型）Flw文件（原程序文件）rtb文件(可执行文件）地图编辑3D仿真机器人的“地图”是机器人竞赛的虚拟环境，用户可在地图编辑器打开现有的地图，添加、移动、删除：建筑、静止的汽车、障碍物、白线等元素。对三D场景的控制1.在屏幕上方按鼠标左键，镜头向前2.在屏幕下方按鼠标左键，镜头向后3.在屏幕左方按鼠标右键，镜头向左平移4.在屏幕右方按鼠标右键，镜头向右平移5.在屏幕上方按鼠标右键，镜头向上平移6.在屏幕下方按鼠标右键，镜头向下平移7.在屏幕上方按鼠标右左键，镜头前翻滚8.在屏幕下方按鼠标右左键，镜头后翻滚模型组装3D虚拟机器人采用的是全图形化模拟的组装方式，用户可组装轮子和各种传感器，并可指定传感器的数据端口。打开一个tsk文件，可看到“模型拼装”的标签，打开后可以看到其安现有的传感器一共有七种，红外、超声波、远红外、光电、碰撞、GPS、指南针（1）可通过X、Y、Z旋转改变传感器的方向（2）GPS传感器需要占用两个数据端口，用于读取X值和Y值（3）采用后轮驱动，前轮控制方向，前后轮都要设置端口。例1：让机器人前行5秒后停止。相关模块：移动、等待例2：机器人90度转向相关模块：移动、转向、等待例3：走正方形相关模块：移动、转向、等待、循环。例4绕开障碍物任务要求：机器人自动识别障碍物，绕开继续行驶相关模块：移动、转向、超声波、等待，循环、条件例5车站接人任务要求：机器人自动识别车站，停下接人相关模块：移动、转向、循环、条件、远红外传感器例6简单巡线相关模块：移动、转向、循环、条件、光电传感器、变量、输入（或GPS）任务要求：使机器人能自动沿白线行驶，遇到路口能自动转弯巡线基本原理机人的左前轮和右前轮附近，各安装了一个光电传感器，当其沿线行走时，会出现四种情况巡线的四种情况1、左前轮压线（车子向右跑偏），方向向左修正；2、右前轮压线（车子向左跑偏），方向向右修正；3、双轮都没压线（车子向方向正确），保持直行4、双轮同时压线（到路口了），执行转向直行程序例7复杂巡线任务要求：使机器人能自动沿白线行驶，遇到路口能自动转弯，遇到不同的弯道有不同的方向。相关模块：移动、转向、循环、条件、光电传感器、变量、输入（或GPS）综合案例逻辑无限循环有无障碍物?↙有绕障子程序↘无有无车站↙有接人↘无巡线及转弯例8GPS的应用任务要求：当程序用GPS传感器判断走了100米的距离后，就停止运行。例9指南针应用任务要求：使机器人保持正北方向行驶例10虚实结合功能介绍