【導(dǎo)讀】知道什么是機(jī)器人，了解機(jī)器人的發(fā)展情況，對(duì)即將要學(xué)習(xí)的機(jī)器人有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。讓學(xué)生自己動(dòng)手通過上網(wǎng)查詢機(jī)器人的定義，以及機(jī)器人的發(fā)展概況。己的所見所聞講述出來，教師歸納總結(jié)。再以豐富的視頻資料幫助學(xué)生對(duì)教學(xué)機(jī)器人建立一。讓學(xué)生體會(huì)自主學(xué)習(xí)所帶來的成功感，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。了解機(jī)器人的基本知識(shí)，特別是現(xiàn)在普遍使用的教學(xué)機(jī)器人。請(qǐng)同學(xué)們通過網(wǎng)絡(luò)尋找答案學(xué)生開始通過搜索引擎去尋找。完成情況，并對(duì)部分學(xué)生給予提示?？茖W(xué)家對(duì)機(jī)器人是這樣理解的。。。。。。關(guān)注教材中對(duì)機(jī)器人所下的定義讓學(xué)生明白。家交流一下，看看誰下的不同種類的機(jī)器人最多？式可分為。。。。。是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但要注意時(shí)間的把握，避免沖淡本節(jié)內(nèi)容主題-教學(xué)機(jī)器人的介紹。步驟二雙擊該圖標(biāo)，就可以看到納英特積木式機(jī)器人圖形化編程平臺(tái)了。什么也沒有改變，關(guān)開一下電源，重新下載，也可能會(huì)取得成功。

　　

【正文】 序見書 p47 圖 86 所示 2，保存。 保存為 BASIC 源程序擴(kuò)展名為 .BAS 或編譯為擴(kuò)展名為 .IC 文件，可以作為仿真運(yùn)行的程序。 六、下載、運(yùn)行、調(diào)試 要求：將同學(xué)按每 3 人一個(gè)小組，確定一個(gè)小組長(zhǎng)，進(jìn)行合作、交流、共享資源，最終調(diào)試成功，走完迷宮，完成任務(wù)。 注：教師輔導(dǎo)進(jìn)行調(diào)試。 按要求在場(chǎng)地上調(diào)試 修改，并記錄下你調(diào)試的每一 步的詳細(xì)資料和改進(jìn)地方： 調(diào)試： （ 1）首先檢驗(yàn)機(jī)器人能否避開前方、左邊的障礙。 （ 2）調(diào)試左、右轉(zhuǎn)彎的參數(shù)，并在場(chǎng)地里測(cè)試，看是否符合要求。 （ 3）調(diào)試程序，記錄運(yùn)行結(jié)果 調(diào)試運(yùn)行次數(shù) 第一次 第二次 第三次 第 N 次 成功與否（打勾） 是 /否 是 /否 是 /否 是 /否 是 /否 改進(jìn)的地方 七、我行，我 SHOW （小組作品展示，評(píng)價(jià)延伸）小組推薦一名同學(xué)自我描述其作品，主要從做的好、創(chuàng)新、創(chuàng)造、小組的合作、交流、完成任務(wù)情況等方面來述說，其它組的同學(xué)發(fā) 表其看法。參考內(nèi)容見下表： 作品展示、評(píng)價(jià)方案 作品完成任務(wù) 情 況 很好 好 一般 創(chuàng)造、創(chuàng)新情況 活動(dòng)中的合作、交流 情 況 一 般 較 多 第 9 課 《在仿真環(huán)境中走迷宮》 仿真系統(tǒng)以優(yōu)化機(jī)器人硬件和軟件設(shè)計(jì)、縮短研發(fā)周期、節(jié)約成本為特色，解決機(jī)器人設(shè)計(jì)過程中的不足。本節(jié)是全新的一節(jié)，主要以納英特的仿真系統(tǒng)來介紹，通過其 NSTRSS 軟件的介紹，掌握如何搭建場(chǎng)地，如何在仿真狀態(tài)下設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，在仿真環(huán)境下測(cè)試機(jī)器人三個(gè)大部分。 [教學(xué)目標(biāo) ] 知識(shí)與技能： 認(rèn)識(shí)仿真下的虛擬機(jī)器人； 能用 NSTRSS 設(shè)計(jì)場(chǎng)地、構(gòu)建機(jī)器人并利用仿真環(huán)境進(jìn)行組隊(duì)測(cè)試。 情感態(tài)度與價(jià)值觀：自由無限，創(chuàng)意無限，只有想不到，沒有做不到。 教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：用 NSTRSS 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)迷宮場(chǎng)地；搭建走迷宮的機(jī)器人；利用仿真環(huán)境進(jìn)行組隊(duì)測(cè)試。 難點(diǎn)： 設(shè)計(jì)場(chǎng)地；搭建機(jī)器人。 ［學(xué)生分析］： 通過上節(jié)學(xué)習(xí)我們了解了傳感器，并使用它們進(jìn)行走迷宮的實(shí)踐練習(xí)，對(duì)走迷宮的機(jī)器人從設(shè)計(jì)到算法分析、程序設(shè)計(jì)都有一個(gè)了解，那么如何更加高效的設(shè)計(jì)我們自己的機(jī)器人并調(diào) 試出來，我們可以使用虛擬仿真軟件來完成任務(wù)，有了本節(jié)內(nèi)容他們會(huì)更加有興趣投入到機(jī)器人的創(chuàng)新、創(chuàng)造活動(dòng)中來 。 ［教法與學(xué)法］： 教法：示例講解 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 輔導(dǎo)答疑 學(xué)法：仔細(xì)觀察，多動(dòng)手實(shí)踐，討論交流 [教學(xué)設(shè)施 ] 多媒體網(wǎng)絡(luò)教室， NSTRSS 仿真系統(tǒng)，仿真專題論壇系統(tǒng) ［教學(xué)過程］： 引入 在前面的課程中我們學(xué)習(xí)了有關(guān)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)，并自己去動(dòng)手設(shè)計(jì)、搭建、調(diào)試了相關(guān)任務(wù)的機(jī)器人。今天我來學(xué)習(xí)虛擬機(jī)器人，進(jìn)入仿真系統(tǒng)的走迷宮機(jī)器的仿真演示。 一 、關(guān)于仿真系統(tǒng) 什么是仿真系統(tǒng)？仿真系統(tǒng)是機(jī)器 人的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，完全在虛擬的環(huán)境中，以虛擬的形式出現(xiàn)，它以優(yōu)化機(jī)器人硬件和軟件設(shè)計(jì)、縮短研發(fā)周期、節(jié)約成本為特色，解決機(jī)器人設(shè)計(jì)過程中的不足。 二，初識(shí) NSTRSS 軟件 NSTRSS 是 NST 科技新近推出的一款以 .NET 平臺(tái)為基礎(chǔ)，使用 Microsoft 技術(shù)的3D 機(jī)器人仿真軟件。用戶通過構(gòu)建虛擬機(jī)器人、虛擬環(huán)境，編寫虛擬機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)程序，模擬現(xiàn)實(shí)情況下機(jī)器人在特定環(huán)境中的運(yùn)行情況。 NSTRSS 與市面上的同類產(chǎn)品相比，它具有如下的特點(diǎn)： 全 3D 場(chǎng)景。用戶可自由控制視角的位置，角度，甚至以 第一人稱方式進(jìn)行場(chǎng)景漫游。 逼真的仿真效果。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，高度接近實(shí)際環(huán)境下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，大大簡(jiǎn)化實(shí)際機(jī)器人調(diào)試過程。 實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)試。運(yùn)行時(shí)，依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)整機(jī)器人參數(shù)，幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)理想中的效果。 自由靈活的機(jī)器人搭建與場(chǎng)地搭建。用戶可自由選擇機(jī)器人及其配件，進(jìn)行機(jī)器人搭建，可自行編輯 3D 訓(xùn)練比賽場(chǎng)地，所想即所得。 單人或多人的對(duì)抗過程。用戶可添加多個(gè)機(jī)器人，自由組隊(duì)進(jìn)行隊(duì)伍間對(duì)抗。 與 NSTRobot 無縫連接。 NSTRobot 生成的控制程序代碼可有 NSTRSS 直接調(diào)用，大大節(jié)省編程時(shí)間。 NSTRSS 帶您進(jìn)入全新的 3D 仿真世界，自由無限，創(chuàng)意無限。 7，系統(tǒng)配置要求 操作系統(tǒng) :win98,win2020 全系列 ,winXp,win2020 server 運(yùn)行環(huán)境 :.Net Framework ,DirectX 最低硬件配置： 600MHz 以上主頻的 CPU,128M 內(nèi)存 ,8M 顯存以上的 3D 顯卡 .支持 1024 768 分辨率 ,16bit 顏色的監(jiān)視器，聲卡。 推薦配置： 1G 以上主頻的 CPU,256M 內(nèi)存 ,64M 顯存的 3D 顯卡，支持 1024 768 分辨率 ,16bit 顏色， 75Hz 刷新率的監(jiān)視器，聲卡。 3 ，打開 C ： \PROGRAMFILE\NSTRSS\ 啟動(dòng)系統(tǒng)。其 C ：\PROGRAMFILE\NSTRSS\下 MAP 目錄存放場(chǎng)地背景圖，而 ROBOT 目錄下存放仿真機(jī)器人。 4，先睹為快。進(jìn)入仿真系統(tǒng)，選擇“快速啟動(dòng)”運(yùn)行“機(jī)器人走迷宮”，感受一下三維立體空間中的機(jī)器人仿真運(yùn)動(dòng)。如下圖所示： 三、搭建仿真場(chǎng)地 任務(wù)要求：畫場(chǎng)地底圖；導(dǎo)入場(chǎng)地圖到仿真系統(tǒng)中；搭建場(chǎng)地實(shí)物 畫場(chǎng)地底圖 底圖是搭建場(chǎng)地的依據(jù)，比賽中一般對(duì)場(chǎng)地的大小、顏色等均作一定要求，一定要按要求 的大?。▽?shí)際尺寸）作圖。如一個(gè) * 的場(chǎng)地，文件的尺寸應(yīng)為 250*150 像素。 實(shí)例畫一個(gè)迷宮底圖，并保存到 MAP 文件夾里，文件格式為 JPG，文件名為“我設(shè)計(jì)的迷宮圖地圖”。 （師）實(shí)例化： 3，導(dǎo)入場(chǎng)地圖（師演示） 步驟： 1，打開仿真系統(tǒng)的主菜單的“場(chǎng)地編輯”進(jìn)入場(chǎng)地搭建窗口。 2，在表示場(chǎng)地的“綠地”上單擊右鍵，選擇“設(shè)置屬性”，這時(shí)窗口的左邊會(huì)彈出場(chǎng)地屬性設(shè)置對(duì)話框； 3，在“場(chǎng)地紋理”中選擇巳保存的場(chǎng)地圖文件，如“我設(shè)計(jì)的迷宮圖地圖”； 4，按住左鍵移動(dòng)，改變視角，和觀察視 角，其效果圖如圖 96 所示； 5，確定。 6，場(chǎng)地實(shí)例搭建 搭建場(chǎng)地的墻壁，墻壁由“方體”代替。 方法步驟： 1，在“現(xiàn)有部件類型列表”中選擇“方體”，此時(shí)屏幕左上角有一個(gè)“方體”預(yù)覽； 2，單擊“添加部件”，方體被加在場(chǎng)地中； 3，右鍵選取“方體”，選擇“設(shè)置屬性”； 4，設(shè)置其顏色、重量、長(zhǎng)、寬、高和位置。 注意：可以采用復(fù)制、粘貼加快搭建。部件的位置和方向不能用鼠標(biāo)拖動(dòng)，只能用屬性設(shè)置面板中箭頭按鈕移動(dòng)位置，用“ @”旋轉(zhuǎn)方向。其旁邊的移動(dòng)倍數(shù)，如 *10,*5 等可調(diào)整其移動(dòng)速度。 5，動(dòng)手做一做（學(xué)生活 動(dòng)） 將場(chǎng)地底圖發(fā)到每一個(gè)機(jī)器的 MAP 目錄下，要求學(xué)生搭建其它墻壁并安放圓柱形的家具。 教師輔導(dǎo)、答疑。 四、搭建機(jī)器人 該模塊利用系統(tǒng)提供的各種機(jī)器人配件完成機(jī)器人從零件到整機(jī)的搭建。系統(tǒng)采用裝配點(diǎn)的思想，快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)配件的裝配過程。 機(jī)器人搭建環(huán)境： 在主菜單中選擇“機(jī)器人搭建”，進(jìn)入搭建窗口。 窗口右邊的搭建面板介紹： ：選擇要搭建的機(jī)器人類型：選擇新建，則從機(jī)器人最原始狀態(tài)開始搭建；選擇其他項(xiàng)目，則對(duì)已搭建完成的機(jī)器人進(jìn)行編輯；巳完成的機(jī)器人有祼機(jī)、走黑線機(jī)器人、迷宮機(jī)器人、滅火機(jī) 器人、指南針機(jī)器人。 ：選擇需要搭建的部件種類，用以快速查找部件。主要類型有：傳感器，輪子，馬達(dá)。 ：當(dāng)前機(jī)器人組件類型所包含的具體配件。 ：用右鍵選中 3D 中的部件，點(diǎn)擊可從參數(shù)設(shè)置從設(shè)置部件的位置、方向等各個(gè)參數(shù)。 ：選中現(xiàn)有部件類型列表中的部件，點(diǎn)擊可添加此部件到“工作桌面”。 ：用右鍵選中 3D 中的部件，點(diǎn)擊可刪除此部件。 [演示： ] 安裝馬達(dá)和輪子 步驟方法： 初始化機(jī)器人； 選擇“新建”，右鍵選中“機(jī)器人主機(jī)”，這時(shí)機(jī)器人主機(jī)被一個(gè)白色的立體框框住，表明處于選中狀態(tài)； 參數(shù)設(shè)置，選中機(jī)器人 進(jìn)行三維空間的調(diào)整，以 X， Y， Z 三個(gè)方向的坐標(biāo)來調(diào)整； 前后左右位置的調(diào)整：選擇如“ XZ 平面（俯視）”，用前、后、左、右四個(gè)按鈕來分別進(jìn)行調(diào)整； 上下位置的調(diào)整：坐標(biāo)平選擇“ XY 平面（正視）”，以上、下按鈕來調(diào)整； 旋轉(zhuǎn)時(shí)，點(diǎn)擊“ @”來旋轉(zhuǎn)，分別繞“ X， Y， Z 軸”旋轉(zhuǎn)。 安裝馬達(dá) 通過“添加部件”按鈕將選中的配件添加到屏幕（即“工作桌面”）后，鼠標(biāo)左鍵選擇當(dāng)前添加的配件的裝配點(diǎn)，再選擇裝配目的裝配點(diǎn)，即可完成操作，具體下所示： 選擇當(dāng)前添加的配件，如： Z 馬達(dá)，按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，翻轉(zhuǎn)目標(biāo)，選取其中一個(gè)合適的裝配點(diǎn)。 按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，翻轉(zhuǎn)目標(biāo)，選擇一個(gè)合適的?？奎c(diǎn)，如下圖所示： 即可完成裝配。裝配結(jié)果如下圖： 安裝角度的旋轉(zhuǎn)：選中旋轉(zhuǎn)目標(biāo)配件，右鍵打開“屬性設(shè)置”，通過 按鈕，即可實(shí)現(xiàn)配件的旋轉(zhuǎn)，注意：一旦配件已被安裝，則只能以裝配點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行角度的調(diào)整。如下圖： 拆卸零配件：選中拆卸目標(biāo)，右鍵打開“屬性設(shè)置“，通過“上”、“下”、“左”、“右”按鈕可進(jìn)行拆卸操作。 設(shè)置馬達(dá)“端口號(hào)”參數(shù)，左馬達(dá)的端口號(hào)為 0，右馬達(dá)的端口號(hào)為 1； 點(diǎn)確定。 動(dòng)手做一做 [安上萬向輪 ] （學(xué)生活動(dòng)） 同學(xué)們自己動(dòng) 手做一下，給機(jī)器人安上萬向輪。 教師指導(dǎo)。 注意，裝配點(diǎn)的選擇，讓機(jī)器人平衡。 4，動(dòng)手做一做 [安裝傳感器 ] （學(xué)生活動(dòng)） 分別在機(jī)器人的前方、左前方 45 度處和左側(cè)為機(jī)器人安裝紅外傳感器。將其端口分別設(shè)為 11。 方法： 選擇傳感器類組件中的“紅外避障傳感器”，單擊“添加部件”； 調(diào)整其位置到機(jī)器人的正前方； 右鍵選擇它，單擊“參數(shù)設(shè)置”； 設(shè)定其端口號(hào)為 9； 拖動(dòng)“感應(yīng)區(qū)夾角”和“半徑”的滑塊，設(shè)置其探測(cè)范圍，這時(shí)設(shè)定為 30。也可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整其范圍； 單擊“確 定”； 同上，安裝第二、第三兩個(gè)紅外傳感器，設(shè)定好后點(diǎn)“完成”，以“我的迷宮機(jī)器人”為名保存。 五、在仿真環(huán)境中測(cè)試機(jī)器人 單擊主菜單的“進(jìn)入仿真”，在這里進(jìn)行：機(jī)器人組隊(duì)設(shè)置；機(jī)器人與場(chǎng)地的合成；仿真運(yùn)行； 組隊(duì)設(shè)置 就是對(duì)仿真比賽的規(guī)則、場(chǎng)地、分組情況以及機(jī)器人和其控制程序進(jìn)行設(shè)置。 如下圖所示： 其中左側(cè)面板為設(shè)置面板，右邊面板為內(nèi)容預(yù)覽面板。 規(guī)則選擇：選擇比賽規(guī)則，如要編輯規(guī)則，可使用規(guī)則編輯器。 場(chǎng)地選擇：選擇與項(xiàng)目相適應(yīng)的比賽場(chǎng)地。 分 組：選擇比賽隊(duì)伍名稱，將各個(gè)隊(duì)伍加以區(qū)別。 名 稱：編輯機(jī)器人名稱，作為仿真中的機(jī)器人代號(hào)，接受中英文、數(shù)字。 程序代碼：選擇程序，作為機(jī)器人的控制程序，這里選走迷宮。 該列表內(nèi)包含“瀏覽?”，“新建”兩個(gè)固定項(xiàng)目，其中“瀏覽?”可打開應(yīng)用程序安裝目錄以外的用戶程序，執(zhí)行完該操作，該文件則被被加入到當(dāng)前程序列表中?！靶陆ā眲t調(diào)用程序編輯器，新建一個(gè)機(jī)器人控制程序。 機(jī) 器 人：選擇已搭建完成的機(jī)器人“我的迷宮機(jī)器人”。 加 載：打開保存的歷史仿真項(xiàng)目。 下 一 步：設(shè)置完成，進(jìn)入下一步（機(jī)器人場(chǎng)地合成），如果有信息未設(shè)置完成，將無法進(jìn)入下一 步，并且會(huì)有相應(yīng)的提示。 機(jī)器人場(chǎng)地合成 該步驟完成機(jī)器人在場(chǎng)地中的初始位置設(shè)定，并且可以保存當(dāng)前的仿真項(xiàng)目，供以后快速啟動(dòng)之用。進(jìn)入該界面以后，窗口的左上角將會(huì)列出當(dāng)前所有可用的機(jī)器人，點(diǎn)擊機(jī)器人之后，按照提示，單擊鼠標(biāo)左鍵確定機(jī)器人在場(chǎng)地中的放置位置。圖示如下： （注：如果場(chǎng)地中已經(jīng)包含了起始點(diǎn)，則系統(tǒng)將自動(dòng)設(shè)置機(jī)器人到起始點(diǎn)位置。） 返 回：返回到上一步（機(jī)器人組隊(duì)設(shè)置） 保 存：保存當(dāng)前仿真項(xiàng)目，供快速啟動(dòng)使用。 進(jìn)入仿真：進(jìn)入仿真運(yùn)行界面。 仿真運(yùn)行 [教師示范 ] 機(jī)器人按照預(yù)定的設(shè) 置，在控制程序的控制下完成預(yù)定的功能，系統(tǒng)將依據(jù)場(chǎng)地、機(jī)器人的搭建情況等因素進(jìn)行較為真實(shí)的過程模擬。圖示如下： 各控制按鈕的說明 加載控制程序：在機(jī)器人選中的情況下，可變更當(dāng)前的控制程序。注：如果機(jī)器人正在運(yùn)行中，系統(tǒng)將會(huì)有提示用戶首先暫停機(jī)器人的運(yùn)行。 開始：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場(chǎng)景中所有的機(jī)器人將開始運(yùn)行。如果某個(gè)機(jī)器人被選中，則只會(huì)運(yùn)行選中的機(jī)器人，而其他的繼續(xù)處于停止?fàn)顟B(tài)。同時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。 停止：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場(chǎng)景中所有的機(jī)器人將停止運(yùn)行。如果某個(gè)機(jī)器人被選中，則只會(huì)停止選中的機(jī)器人，而其 他的繼續(xù)處于運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。 復(fù)位：默認(rèn)情況下，當(dāng)前場(chǎng)景中所有的機(jī)器人的位置，程序等將被重置回初始狀態(tài)。如果某個(gè)機(jī)器人被選中，則只會(huì)復(fù)位選中的機(jī)器人，而其他的繼續(xù)處于運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，計(jì)時(shí)器處于停止?fàn)顟B(tài)。 俯視：從頂部向下觀察整個(gè)場(chǎng)景。 正視：從場(chǎng)景正前方觀察整個(gè)場(chǎng)景。 側(cè)視：從場(chǎng)景的正左方觀察整個(gè)場(chǎng)景。 選擇機(jī)器人或其零部件或者場(chǎng)地時(shí)，將顯示選中物的狀態(tài)，示例如右圖： 代碼顯示：顯示當(dāng)前