机器人三D仿真系统使用教程

机器人3D仿真系统教材天津市太平村第二中学张汝生 整顿目 录前 言2第一部分 预备知识31.1 虚拟机器人的构造与功能31.1.1 身体构造31.1.2 感觉器官31.1.3 编程语言51.2 机器人3D仿真系统能做什么51.2.1 为机器人编写程序51.2.2 创立环境51.2.3 仿真运营6第二部分 初试身手7第一课 简易机器人安装8第二课 机器人迈进12第三课 机器人转弯19第四课 机器人走正方形22第五课 机器人走五角星27第六课 机器人走圆形32第七课 落地扇35第八课 机器人测障41第九课 机器人走轨迹49第十课 机器人走迷宫61第三章 稳步迈进64第十一课 走正方形65第十二课 赛车69第十三课 曲棍球比赛74第十四课 避障79第十五课 街道灭火82第十六课 消防员灭火86第十七课 消防员搜索90第十八课 机器人探宝94第十九课 射门97第二十课 点球101第二十一课 测障105第二十二课 过人108第四部分 我能赢1114.1 灭火比赛1114.2机器人轨迹比赛111附录一：机器人3D仿真系统的安装111附录二： 功能及函数阐明111附录三：如何运用工具制作地面纹理111附件四：仿真机器人的端口阐明111第一部分 预备知识在本章中，我们对机器人3D仿真系统作一种简朴简介，让读者初步理解机器人的构造、传感器和编程语言。在读完本章内容之后，相信读者就能以便地使用机器人3D仿真系统了。1.1 虚拟机器人的构造与功能1.1.1 身体构造1.1.2 感觉器官智能机器人的感觉功能，是由机器人身上的传感器实现的。纳英特机器人身上安装的传感器有如下几种：1. 红外传感器红外传感器由红外发射器和红外接受器两部分构成。当接受装置收到发射装置发射的红外信号，机器人即可运用收到的信号来辨认周边特定环境的变化。机器人就是运用这一原理对检测其周边有、无障碍物的。红外传感器测到障碍物返回给主机的数值为1，没测到障碍物返回为0。红外传感器构造如图1-1所示。图1-1 红外传感器构造图2. 火焰传感器火焰传感器可以检测光线的强度，检测到的值为0255 之间的整数。光线越亮，检测到的数值越小；光线越暗，检测到的数值越大。此项功能跟实物的纳英特8位机器人基本相似。火焰传感器构造如图1-2所示。图1-2 火焰传感器构造图3. 碰撞传感器碰撞传感器 碰撞传感器是由一种接触导轮和一种接触开关构成。当接触导轮遇到物体时，接触开关会被按下。当开关按下时返回主机的数值为0，没按下时返回主机的数值为1，碰撞传感器构造如图1-3所示。图1-3 碰撞传感器图示碰撞方向的拟定 运用碰撞传感器，可以判断碰撞发生的方向，在机器人合适位置安装碰撞传感器，当某一处的碰撞传感器发生了碰撞，传感器返回的值为0，否则为1，运用这个值，可以拟定发生碰撞的方向。4. 地面灰度传感器地面灰度传感器由一种发射装置和一种接受装置构成。发射装置发出的光照射到地面，接受装置通过检测返回的光线强度并将其转换为机器人可以辨认的信号。不同颜色反射光的强度不同，颜色越深，反射光越弱，返回的数值就越大；反之，返回的数值就越小，检测到的值为0255 之间的整数。此项功能跟实物的纳英特8位机器人基本相似。地面灰度传感器构造如图1-4所示。图1-4 地面灰度传感器图示5. 指南针传感器指南针传感器是运用地球磁场辨别方向，并将其转换成机器人可以辨认的模拟信号。指南针传感器的返回值为0360之间的整数。可根据实际需要，将任意方位的传感器值调节设立为特定的值。指南针传感器构造如图1-5所示。图1-5 指南针传感器图示1.1.3 编程语言纳英特智能机器人的编程语言是 C语言，由机器人C语言和流程图编程语言两部分构成。读者使用仿真版的时候，可以用流程图编程。在用流程图编程的同步，可以自动生成C代码，便于读者观测、解释或修改程序，参见图16。在图16 中，左边模块库，中间是流程图，右边是C代码。在流程图编辑界面右侧，即可看到目前程序的C代码。图1-61.2 机器人3D仿真系统能做什么1.2.1 为机器人编写程序在纳英特机器人仿真版中，可以用流程图编写机器人程序，同步自动生成C 代码。也可以直接在打开程序编辑器的时候选择用C语言为机器人编写程序为。1.2.2 创立环境可以自由创立环境是机器人3D仿真的一种突出长处，这往往是使用真实的机器人时所做不到的。在纳英特3D仿真软件中，读者可以运用光源、障碍物构建多种环境，也可以运用画图工具画多种轨迹图然后导入到仿真中。如房间、迷宫、轨迹灭火场地等。下面的图17 就是用仿真版创立的一种场地“机器人轨迹灭火”。图1-71.2.3 仿真运营仿真运营就是进入仿真环境，让虚拟机器人按照控制程序指令运营。编好程序、创立环境、搭建好机器人之后，就可以仿真运营了。因此，在仿真版中，读者可以直观地看到机器人运营的效果。第二部分 初试身手本章内容是以机器人项目的形式编写的，既便于初学者入门，也便于已有基本的读者参照。通过本章的学习，读者学会简朴程序的编写及机器人项目制作的基本环节。机器人，顾名思义，就是类似人的机器。本章重要简介了机器人的执行器，即机器人的液晶显示屏、运动系统、传感器，相称于人的口、腿脚、眼睛。读者只要边看边做，不久就能熟悉机器人了。第一课 简易机器人安装1）打开仿真软件，在主界面上点击“机器人搭建”按钮。即可进入机器人编辑场景。如图2-1所示：图2-12) 在初始机器人选项中选择“新建”，机器人组件选项中选择“马达”，单击“添加部件”，然后用鼠标左键选择要添加部件的位置，如图2-2所示。图2-23) 选中马达的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击要装配的主机位置，如图2-3所示。图2-34) 安装好后，单击右键选择马达，单击左键“设立属性”，将左电机端标语设立为“0”，同样操作设立右电机端标语设立为“1”，（电机端标语可以设立为0、1、2、3）马达装配后如图2-4所示。图2-45) 在机器人组件里选择“轮子”，在部件类型列表里选择“小轮宽胎”进行装配，为马达装配轮胎，装配措施和装马达的措施同样。装好后如图2-5所示。图2-56) 最后再为机器人安装万向轮。在机器人组件里选择“轮子”，在部件类型列表里选择“万向轮”进行装配。装配好如图2-6所示。图2-6单击完毕，保存机器人。这样就完毕一种简朴的机器人马达、轮子的装配。第二课 机器人迈进学习任务本节课将学习控制机器人迈进和驱动左右电机的措施，学习使用执行器模块库中的“移动”模块和“启动电机”模块编写程序，熟悉制作仿真项目的基本不环节和措施。（本节课需用的机器人同第一课搭建的机器人）场地搭建软件点击场地编辑即可进入场景编辑部分：场景组件选择：标记点起始点，如图2-6所示。位移方向盘长度、宽度调节栏图2-6添加到场景中如上图所示，在起始点上点击鼠标右键选择设立属性，通过左侧上方的长度和宽度条对起始点的大小进行调节，同步可通过下方位移方向盘，对起始点位置进行调节。场地编辑完毕后点击右下角“完毕”按钮保存文献。文献命名为“机器人迈进-场地”。程序设计1）点击主界面上的“进入仿真”，在“程序代码”下拉菜单中选择“新建”开始程序的编写给机器人赋予智慧。如图2-7所示。图2-7一般选用流程图文献。如果能纯熟运用C语言的也可以选择C语言文献。2）进入机器人编程环境，拖动执行器模块库中的“移动”模块到“主程序”下，如图2-8所示。单击鼠标左键拖到“主程序”下图2-8在拖动时，必须将拖动的模块对准“主程序”下方的黑色箭头，当箭头变为红色时，松开鼠标左键，这样才干成功地将此模块与主程序连接起来。如果模块图标的外框是虚线框，则表达模块之间没有对的连接，此时，可以用鼠标左键拖动模块重新连接也可以单击鼠标左键选中错误连接的模块，按Delete键，确认后删除。双击“移动”图标，进行参数设立。左右电机分别输入相似的数值70，此时电机正转，如图2-9所示。2输入701输入703单击图2-93）在模块库中选择 “延时”模块，并拖动到“迈进”模块下面，对的连接后双击“延时”模块设立机器人时间为1.5秒钟，如图2-10 所示。1拖动“延时”2双击4输入时间值5单击拟定3选中时间精确度 图2-104）在程序设计中，当机器人达到目的地后停下来，需要从执行器模块库中拖动“停止”模块到“延时”模块下,并设立参数让机器人停止。取消选择停止所有电机，选择电机0、电机1，设立完毕后，程序流程图中的“停止”模块，显示为“停止电机0,1”。如果机器人安装有多种电机，则根据机器人装配的实际状况选择停止相应的电机，如图2-11所示。1拖动“停止”模块到“延时”模块下2双击3单击拟定图2-11最后关闭窗口并保存文献到默认的目录下，命名为“机器人迈进-程序”。如图2-12所示。图2-12仿真运营点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择保存的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：机器人迈进-程序；机器人选择第一课搭建的机器人。此时点击“下一步”进入仿真。具体设立如图2-13所示。图2-13在下面这个界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。如图2-14所示。图2-14保存好之后，将进入如图的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。如图2-15所示。图2-15当发现机器人的硬件或者程序有问题需要修正的时候按如下操作进行：机器人程序的修改当鼠标右键选中主机盒，屏幕左上角会弹出一种运营参数的对话框，对话框下方有个代码显示，点击代码显示。下方就会浮现相应的C代码。打开后如图2-16所示。图2-16在机器人显示出代码框内任意位置双击鼠标左键，即进入代码编辑界面可对机器人程序进行修改保存，然后复位，再重新开始运营机器人。同步在此状态下，可看到机器人目前正在运营的某段代码，便于发现错误并进行及时修改。：场地的修改在场地任意位置点击鼠标右键选择编辑，即可对场地进行修改。如图2-17所示。图2-17各显神通分别用“移动”和“启动电机”模块编写程序完毕机器人迈进2秒再后退2秒停止的任务，并在仿真中实现。第三课 机器人转弯学习任务本节课将学习 “移动”模块或“启动电机”模块实现机器人转弯，通过设立左右轮转速的不同实现机器人精确转弯。（这节课需用的场地同第二课搭建的场地、机器人同第一课搭建的机器人）方略分析如果要实现机器人转向，可以通过机器人左、右轮差速来实现，当左电机转速快于右电机转速时，机器人右转；当左电机转速慢于右电机转速时，机器人左转。当左、右电机转速相等并为正值时（设立左右电机功率分别是70、70），机器人迈进。当左、右电机转速相等并为负值时（设立左右电机功率分别是-70、-70），机器人后退。左右电机转速相差越大，机器人转弯半径越小，反之则越大。一种为正值，一种为负值则为原地转（如右电机功率分别是70、-70）。程序设计 1） 打开程序编辑器，拖动模块库下的“移动”模块到主程序的下方，并双击“移动”模块设立左右电机的功率分别为90,70（右转）。如图2-18所示。图2-182）在模块库中选择 “延时”模块，并拖动到“迈进”模块下面，对的连接后双击“延时”模块设立机器人时间为1.0秒钟，如图2-19 所示。图2-193）最后，添加“停止“模块并设立停止0,1电机。编辑好的程序如图2-20所示。图2-20程序编辑完毕后点击关闭并保存文献，文献命名为“机器人转弯-程序”。仿真运营点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择2.2课的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：机器人转弯-程序；机器人选择2.2节所搭建的机器人。具体设立如图2-21所示。图2-21此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。保存好之后，将进入如图2-22所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-22各显神通编写程序完毕机器人迈进两秒后左转90停止的任务，并在仿真中实现。第四课 机器人走正方形学习任务本节课将学习 “多次循环”、“移动”、“延时”模块的综合使用，实现机器人走出正方形。（这节课需用的场地同第二课搭建的场地、机器人同第一课搭建的机器人）方略分析本项目的难点在于要反复调节“移动”和“延时”模块的参数（速度和时间）实现转弯90，以便机器人正好转90。要实现机器人走出一种正方形，就要机器人迈进一段距离，然后转弯90，这个动作循环执行4次，就可以走出一种正方形了。因此这个项目我们要使用“多次循环”模块来实现迈进转弯的动作执行4次。此外要注意的是，使用“多次循环”模块的时候，须将待循环的内容放在循环体内部。程序设计 1）在“控制模块库”中选择“多次循环”模块拖动到主程序的下方，并双击打开参数设立对话框，即可输入循环次数。这里走正方形我们需要迈进，转弯的动作执行4次，这里我们就设立循环4次。具体设立见图2-23。图2-232）拖动执行模块库中的“移动”模块到多次循环模块的中间，双击设立左右马达的功率为100，100。如图2-24所示。图2-24 3）拖动“延时”模块到“迈进”模块的下方，双击打开参数设立对话框，设立时间为1.5秒。如图2-25所示。图2-254）拖动模块库下的“移动”模块到“延时”模块的下方，并双击“移动”模块设立左右电机的功率分别为66,-66（原地右转）。如图2-26所示。图2-265）拖动“延时”模块到“右转”模块的下方，双击打开参数设立对话框，设立时间为0.1秒。如图2-27所示。图2-276）最后拖动“停止”模块到“多次循环”模块的外面，设立为停止0、1号电机。如图2-28所示。图2-28仿真运营 点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择2.2课的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：走正方形-程序；机器人选择2.2节所搭建的机器人。具体设立如图2-29所示。图2-29此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。保存好之后，将进入如图2-30所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-30各显神通 动手编程完毕机器人走正三角形的任务，并在仿真中实现。第五课 机器人走五角星学习任务本节课将学习 “多次循环”、“移动”、“延时”模块的综合使用，实现机器人走出五角星的形状。（这节课需用的场地同第二课搭建的场地、机器人同第一课搭建的机器人）方略分析本项目的难点在于要反复调节“移动”和“延时”模块的参数（速度和时间）实现转弯144，以便机器人正好转144。要实现机器人走出一种五角星，就要机器人迈进一段距离，然后转弯144，这个动作循环执行5次，就可以走出一种五角星了。程序设计 1）在“控制模块库”中选择“多次循环”模块拖动到主程序的下方，并双击打开参数设立对话框，即可输入循环次数。这里走五角星我们需要迈进，转弯的动作执行5次，这里我们就设立循环5次。具体设立见图2-31。图2-312）拖动执行模块库中的“移动”模块到多次循环模块的中间，双击设立左右马达的功率为100，100。如图2-32所示。图2-32 3）拖动“延时”模块到“迈进”模块的下方，双击打开参数设立对话框，设立时间为1.0秒。如图2-33所示。图2-334）拖动模块库下的“移动”模块到“延时”模块的下方，并双击“移动”模块设立左右电机的功率分别为67,-67（原地右转）。如图2-34所示。图2-345）拖动“延时”模块到“右转”模块的下方，双击打开参数设立对话框，设立时间为0.2秒。如图2-35所示。图2-356）最后拖动“停止”模块到“多次循环”模块的外面，设立为停止0、1号电机。如图2-36所示。图2-36仿真运营 点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择2.2课的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：走五角星-程序；机器人选择2.2节所搭建的机器人。具体设立如图2-37所示。图2-37此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。保存好之后，将进入如图2-38所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-38各显神通 编写程序完毕机器人走正六边形的任务，并在仿真中实现。第六课 机器人走圆形学习任务前面的课程中我们已经学习过如何实现机器人原地转弯，本节课将继续学习 使用“移动”模块或“启动电机”模块实现机器人划弧转弯，通过设立不同的参数设立实现机器人走圆形。（这节课需用的场地同第二课搭建的场地、机器人同第一课搭建的机器人）方略分析如果要实现机器人走圆形，可以通过调节机器人左、右轮差速来实现，当左右电机转速均为正值并左电机转速快于右电机转速时（例如左电机90，右电机70），机器人向右划弧；反之机器人向左划弧。左右电机转速相差越大，机器人转弯半径越小，反之则越大。程序设计 1） 打开程序编辑器，拖动模块库下的“移动”模块到主程序的下方，并双击“移动”模块设立左右电机的功率分别为80,64（右转）。如图2-39所示。图2-392）在模块库中选择 “延时”模块，并拖动到“迈进”模块下面，对的连接后双击“延时”模块设立机器人时间为5.0秒钟，如图2-40所示。图2-403）最后，添加“停止“模块并设立停止0,1电机。编辑好的程序如图2-41所示。图2-41程序编辑完毕后点击关闭并保存文献，文献命名为“机器人走圆形-程序”。仿真运营点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择2.2课的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：走圆形-程序；机器人选择2.2节所搭建的机器人。具体设立如图2-42所示。图2-42此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。保存好之后，将进入如图2-43所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-43各显神通编程在仿真中实现机器人从起点出发先向左走一种圆，回到起点位置后再向右走一种圆，最后停在起点的位置。第七课 落地扇学习任务本课将学习运用“启动电机”模块控制电扇电机，模拟落地扇可以左右摆动着吹。（这节课需用的场地同第二课编辑的场地）机器人的搭建在第一课搭建的机器人的基本上再增长一种电扇。打开仿真软件，点击机器人搭建进入机器人编辑环境。1）初始机器人选择第一课搭建好的机器人，由于要安装电扇，因此要用到铜柱来架高电扇。在组件选择里选择“其她配件”，部件里选择“铜柱”，点击添加部件，将铜柱添加到编辑场景中。如图2-44所示。图2-442）选中铜柱上的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击要装配的主机位置，如图2-45所示。图2-45如上措施，安装3根铜柱，安装好后如图2-46所示。图2-463）组件选择“马达”，部件选择“直流电机”，点击“添加部件”将直流电机添加到编辑场景中。然后选中直流电机上的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击铜柱上的装配点，将直流电机装配到铜柱上。如图2-47所示。图2-47安装好直流电机后，鼠标右键点击直流电机，选择设立属性，打开设立属性对话框，设立直流电机端标语为2。设立完毕后点击“拟定”保存。如图2-48所示。图2-484）最后在组件中选择“其她配件”，部件中选择“电扇”，点击“添加部件”将电扇添加到编辑场景中。然后选中电扇上的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击直流电机上的装配点，将电扇装配到直流电机上。如图2-49所示。图2-49安装完毕后点击右下角“保存”按钮保存机器人，命名为“落地扇 机器人”。程序设计 1）打开程序编辑器，拖动控制模块库中的“条件循环”模块到主程序的下方，并双击打开参数设立对话框，设立为“永远循环”。如图2-50所示。图2-502）然后拖动执行器模块库中的“启动电机”模块到“永远循环”模块中。设立启动0、1、2号电机，设立0、1、2号电机的功率为10、-10、100。如图2-51所示。图2-51仿真运营点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择2.2课的场地：机器人迈进-场地；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择保存的程序：落地扇-程序；机器人选择“落地扇-机器人”。具体设立如图2-52所示。图2-52此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”会自动跳出保存项目对话框。输入项目名称即可以对做好的仿真项目进行保存以便在迅速启动中打开。保存好之后，将进入如图2-53所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-53各显神通第八课 机器人测障学习任务本节课要学习红外避障传感器，理解红外避障传感器在实际中的某些应用；在机器人遇障停止的活动中，学习“永远循环”、“条件判断”模块的使用以及其在编程环境中的应用将学习。机器人的搭建1）打开第一课安装的机器人，在此基本上再安装红外避障传感器。组件选择“传感器”，部件选择“红外避障传感器”。选择好后点击“添加部件”将红外传感器添加到场景中。如图2-54所示。图2-542） 选中红外避障传感器的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击要装配的主机位置，如图2-55所示。图2-553）安装好后，右键选择红外避障传感器，左键单击“设立属性”，将红外避障传感器的感应区夹角设立为“19”，半径设立为15，端标语设立为7，角度旋转为大概如图所示的角度。设立完毕后点击“拟定”装配好如图2-56所示。角度调节按钮感应区调节栏 图2-56 4）按上面的措施再安装一种红外避障传感器到主机上并设立端标语为8号口，感应区和角度大概如图所示。设立完毕后点击“拟定”装配好如图2-57所示。图2-57 5）同样的措施再在主机的正前方安装一种红外避障传感器，端标语设立为9、感应区域及角度设立大概为如图所示。设立好后点击“拟定”保存。如图2-58所示。图2-58 最后，保存机器人，命名为“测障走迷宫机器人”。如图2-59所示。图2-59场地的搭建在2.2节搭建的场地基本上再添加一种挡板就可以制作成本节课需要的场地了。1）打开2.2节编辑的场地，在场景组件里选择“常用”，既有部件类型里选择“方体”，点击添加部件添加到编辑场景中。如图2-60所示。图2-60 2）属性设立。鼠标右键点击方体，选择设立属性打开参数设立对话框。设立方体的长、宽、高及位置。设立完毕后点击“拟定”。图2-61 完毕后点击右下角“保存”按钮保存场地，命名为“遇障停止-场地”。程序设计 1）拖动控制模块库中的“条件循环”模块到主程序的下方，并双击条件循环模块设立为“永远循环”。如图2-62所示。图2-622）然后拖动控制模块库中的“条件判断”模块到“永远循环”模块的中间，双击条件判断模块打开参数设立对话框。条件设立为“数字9号口是0”。具体设立如图2-63。设立好后点击“增长条件”，最后点击“拟定”按钮。图2-633）拖动执行器模块库中的“移动”模块到条件判断模块的YES分支下，设立左右马达参数为100，100。如图2-64所示。图2-64 4）最后拖动“停止”模块到条件判断模块的NO分支下。设立为停止所有电机。如图2-65所示。图2-65编辑完毕后，点击关闭按钮保存文献，命名为“遇障停止-程序”。仿真运营点击“进入仿真”进入机器人组队的设立界面，规则选择“常规”，场地选择“遇障停止-场地”；分组不用设立；机器人名称可以随便命名；程序代码选择“遇障停止-程序”；机器人选择“测障走迷宫机器人”。具体设立如图2-66所示。图2-66此时点击“下一步”进入仿真。在机器人与场地合成界面上点击“进入仿真”，保存项目文献。保存好之后，将进入如图2-67所示的界面点击“开始”，开始运营做好的仿真。图2-67第九课 机器人走轨迹学习任务本节课将学习机器人走轨迹线的措施，通过本节课的学习，要学会机器人走轨迹的措施，同步熟悉较复杂程序的编写。方略分析 机器人运用地面灰度循迹最常用的三种措施是：只有一种地面灰度传感器时采用沿线法，机器人行走路线是一种个持续的圆弧；有两个地面灰度传感器时采用骑线法实现，安装两个地面灰度传感器之间的距离应比轨迹线的宽度大，机器人行走的路线似蛇形；用三个地面灰度传感器可采用压线法，在骑线法的基本上，在机器人的底部中间位置安装一种灰度传感器，机器人行走的时候，中间的灰度传感器始终压线行驶，如下图所示。黑色线：为地面标示线绿色线：机器人行走轨迹红色色块：灰度传感器位置沿线法 骑线法 压线法 机器人循迹行走的三种措施沿线法走轨迹机器人行走分析：当机器人的灰度传感器检测到黑线时，阐明机器人的行驶已经靠左了，则机器人向右划弧；如果机器人的灰度传感器检测白线时，阐明机器人的行驶已偏右，则让机器人向左划弧。检测地面灰度并把黑色的预设值不小于180，白色值为80左右，在程序设计时，取80-180的中间值130作为判断黑白色的条件，即灰度传感器测得的值不不小于130，则是白色；测得的值不小于130，则为黑色。骑线法走轨迹机器人行走分析：当机器人左边的灰度传感器检测到黑线时，阐明机器人的行驶已经向右偏了，则机器人左转；当机器人右边的灰度传感器检测到黑线时，阐明机器人的行驶已经向左偏了，则机器人右转；如果两个灰度传感器都没测到黑线，阐明黑线在正中间，则机器人迈进。压线法走轨迹机器人行走分析：当机器人中间的灰度传感器测到黑线同步两边的灰度传感器测到的是白色时，机器人迈进；接着进一步判断左边的灰度有无测到黑线，当左边的灰度传感器测到黑线时，机器人左转；当机器人右边的灰度传感器测到黑线时机器人右转。机器人的搭建1）打开第一课安装的机器人，在此基本上再安装灰度传感器。组件选择“传感器”，部件选择“灰度传感器”。选择好后点击“添加部件”将灰度传感器添加到场景中。如图2-68所示。图2-682） 选中灰度传感器的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调节，再点击要装配的主机位置，如图2-69所示。图2-693）安装好后，右键选择灰度传感器，左键单击“设立属性”，将灰度传感器的感应区夹角设立为“20”，半径设立为3，端标语设立为2，角度旋转为大概如图所示的角度。设立完毕后点击“拟定”装配好如图2-70所示。角度调节按钮感应区调节栏 图2-70 4）按上面的措施再安装一种灰度传感器到主机上并设立端标语为3号口，感应区和角度大概如图所示。设立完毕后点击“拟定”装配好如图2-71所示。图2-71最后，点击“完毕”按钮保存机器人，命名为“走轨迹机器人”。如图2-72所示。图2-72场地的搭建本课的场地波及到地面黑线纹理，而软件自身没有画黑线的工具，因此我们就需要在软件之外画黑色轨迹线，我们先在widows 自带的画图工具面要把场地的黑线画好。1）打开画图软件，点击图像属性，将宽度和高度都设立为300像素。如图2-73所示。图2-732）在画图区画好所需要的黑线，注意线条粗细选择第二种比较合理。如图2-74所示。图2-74图画好之后，保存图片文献，注意文献类型为JPEG格式。如图2-75所示。图2-753）将画好的图复制到仿真安装文献里面map 文献夹里面。如图2-76所示。图2-764）打开仿真，进入场地编辑，在场地上任意位置点击右键选择属性，在左边中间有个地图选项，在下拉菜单里选择刚复制到map文献夹里面的图片。如图2-77所示。图2-775）然后添加起点到场地中，添加完毕如图2-78所示。图2-78 最后点击“完毕”保存地图，命名为“走轨迹-场地”。程序设计沿线法程序设计：1）拖动条件循环到主程序的下方并设立为“永远循环”。如图2-79所示。图2-792）拖动条件判断模块到永远循环模块的中间，条件设立为“模拟3号口的值不小于127”。如图2-80所示。图2-803）分别拖动一种移动模块到条件判断模块的YES和NO分支下，YES分支下的参数设立为80、50（右转） ，NO分支下的参数设立为60、80（左转）。如图2-81所示。图2-81骑线法程序设计：1）拖动条件循环模块到主程序的下方并设立为永远循环。如图2-82所示。图2-822）拖动条件判断模块到永远循环的中间，设立条件判断模块的条件为“模拟2号口的值不小于127”。接着在条件判断的YES分支下放一种移动模块并设立参数为30、60（左转）。如图2-83所示。图2-833）再拖动一种条件判断模块放在第一种条件判断的NO分支下，并设立条件为“模拟2号口的值不小于127”。如图2-84所示。图2-844）在第二个条件判断模块的YES和NO分支下分别放一种移动模块，YES分支下的移动模块设立为（右转），NO分支下的移动模块设立为100，100（迈进）。如图2-85所示。图2-85由于仿真软件不以便在机器人的正中间安装灰度传感器，因此压线法走轨迹在这里就不做具体简介了。仿真运营选择有关参数。点击开始运营做好的仿真。如图2-86所示。图2-86第十课 机器人走迷宫学习任务之前学习了红外避障传感器的使用，理解了红外避障传感器在实际中的简朴应用，本节课我们继续使用避障传感器，通过这次活动，理解机器人走迷宫的方略，学习较复杂程序的编写。（本节课使用第八课搭建的机器人）方略分析如果一种人在漆黑的迷宫场地中寻找出口，怎么才干走出迷宫呢？一般地，人会通过手的触摸来寻找行走路线，沿迷宫的围墙的某一侧行走可以使机器人走遍迷宫的每个地方，这是走迷宫的一般措施。由于场地漆黑，根据两手获得的墙壁触摸信息可以做出判断，我们称沿左侧行走的措施为左手法则走，称沿右侧行走的措施为右手法则走。让机器人假设按左手法则行走，用左手去摸索左侧的墙壁，以拟定迈进的方向，同步右手伸向前方，避免在迈进的过程中撞到前方拐弯处的墙上。根据两手获得的墙壁的触摸信息做出如下四种判断：.当左、右手都摸不到墙壁时向左前方行走，寻找墙壁以拟定迈进方向。.当左手摸到墙壁，右手摸不到墙壁时向前方行走。.当左手摸不到墙壁，右手摸到墙壁向左转弯。.当左、右手都摸到墙壁时向右转弯。机器人走迷宫时，可以用机器人的红外传感器来替代人的左、右手，以获取行进中的方向信息，并对获取的红外信号信息做出判断，以决定下一步机器人的行走方向。场地的搭建 搭建一种如图2-87所示的迷宫场地。图2-87程序设计拖动“条件循环”到“主程序”下，设立“条件循环”为“永远循环”。拖动“条件判断”到“永远循环”内，设立条件判断，目前方或左方45红外测到有障碍的时候机器人向右转；如果前方和45红外都没测到障碍再判断左方红外与否测到障碍，如果有障碍就始终迈进，否则左转，流程图及C语言程序如图2-88所示。 图2-88仿真运营图2-89第三章 稳步迈进 在本章中，读者将用到智能机器人的感觉系统。智能机器人的感觉是由传感器实现的。智能机器人装备的传感器有红外传感器、光敏传感器、碰撞传感器、声音传感器、光电编码器、地面灰度传感器等6 种。读者通过做本章的机器人项目，就能熟悉机器人的传感器工作原理。第十一课 走正方形学习任务之前学习了灰度传感器的使用，理解了灰度传感器走黑线的应用，本节课我们继续学习使用灰度传感器，通过这次活动，学习灰度走较复杂轨迹线的程序编写。（本节课用第九课搭建的机器人）方略分析 本项目是要做一种让机器人能沿着如图所示的类似正方形的轨迹线行走，从粉色的起点出发沿着左边的黑色轨迹线行走到黄色终点位置停止。规定不能脱离黑色轨迹线行走。前面我们学习了机器人沿黑线走的措施，这里我们可以安装两个灰度传感器骑线走轨迹。场地的搭建1）在画图工具中将黑色的轨迹线画好，属性设立为300300像素，保存为JPEG格式。并将此图片文献复制到仿真软件的安装目录下。2）打开仿真软件，进入场地编辑界面，鼠标右键单击空白场地，选择设立属性。打开如图3-1所示的界面。图3-1在此界面上，左边参数设立栏的地图下拉菜单中选择“走正方形”点击拟定就可以将走正方形的轨迹图添加到场景中了。3）在场地中添加起点和终点，具体位置如图3-2所示。图3-2添加好后保存场地并命名为“走正方形场地”。程序设计1) 先编写一种机器人走轨迹的子程序。措施是，鼠标右键单击编程区域的空白处，选择新建子程序，进入子程序对话框。命名为“guiji”，注意子程序命名只能用数字和字母并且必须以字母开头。如图3-4所示。图3-3名称命名好之后点击“确认”按钮保存子程序。然后编写子程序。子程序如图3-4所示。图3-42）子程序编好之后，在程序选择下拉菜单中选择主程序回到主程序编辑界面。在主程序中编写程序如图3-5所示。图3-5程序编写完毕后保存程序并命名为“走正方形程序”。仿真运营图3-6第十二课 赛车学习任务本节课我们继续学习灰度传感器的应用及指南针传感器的综合应用。通过本节课学习，要知晓指南针传感器的用法及运用指南针传感器转弯的措施。方略分析 本项目是要做一种让机器人能沿着如图所示的类似T字型的轨迹通道行走，从粉色的起点出发沿着通道走到黄色终点位置停止。规定不能超越轨迹线行走。针对本节课的任务，我们可以给机器人安装一种指南针传感器。让机器人始终直走到黄色线，然后运用指南针右转一定角度，然后继续直走就可以走到终点的位置。场地的搭建1）在画图工具中将如上图所示的轨迹线画好，属性设立为300300像素，保存为JPEG格式。并将此图片文献复制到仿真软件的安装目录下。2）打开仿真软件，进入场地编辑界面，鼠标右键单击空白场地，选择设立属性。打开如图3-7所示的界面。图3-7在此界面上，左边参数设立栏的地图下拉菜单中选择“赛车”点击拟定就可以将走赛车项目的轨迹图添加到场景中了。3）在场地中添加起点和终点，具体位置如图3-8所示。图3-8添加好后保存场地并命名为“赛车场地”。机器人的搭建本课我们要用到指南针传感器，因此我们在第九课中搭建的机器人的基本上再添加一种指南针传感器。打开第九课搭建的机器人，选择传感器组别中的指南针传感器，安装到机器人上，并设立端口为6号口。如图3-9所示。图3-9设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“赛车机器人”。注：指南针传感器的返回值是0到360，反映的是0到360一周的角度。安装指南针传感器的时候注意坐标系的一致性，保证指南针的坐标和机器人整体的坐标一致。指南针的0朝向默觉得机器人加载到场地中之后机器人前方的朝向，也就此方向指南针返回0。顺时针返回0到360程序设计1) 先查看一下黄色线条灰度传感器的返回值是多少。措施是进入机器人搭建界面，在“添加部件”模块的上方有“仿真工具”按钮，点击“仿真工具”按钮。在地图列表里选择赛车，鼠标放在地图的任意位置都可以显示相应的灰度值。图中返回值就是黄色线条的返回值。如图3-10所示。图3-102）编写程序如图3-11所示。图3-11程序编写完毕后保存程序并命名为“赛车程序”。仿真运营图3-12第十三课 曲棍球比赛学习任务本节课我们将学习灰度传感器、指南针传感器和红外传感器走迷宫的综合应用。方略分析 本项目是要做一种让机器人能从起点出发，通过“特定黑线”，“特定黑线”能控制相应的“活动门”。只要机器人通过“特定黑线”，相应的“活动门”就会自动打开。选择合理的路线达到终点位置停止。标注如图3-13所示。针对本节课的任务，我们可以选择机器人走活动门1。机器人从起点出发走到第三条黑线的位置，左转一定角度，前行到前方的红外测到挡板为止，然后运用指南针传感器左转一定角度，稍偏右一点前行到左方或45度的红外测到挡板，最后走左手迷宫始终走到终点。特定黑线3特定黑线2特定黑线1活动门2活动门1活动门3图3-13场地的搭建1）在画图工具中将场地中需要的黑色轨迹线画好，属性设立为300300像素，保存为JPEG格式。并将此图片文献复制到仿真软件的安装目录下。2）打开仿真软件，进入场地编辑界面，鼠标右键单击空白场地，选择设立属性。打开如图3-14所示的界面。图3-14在此界面上，左边参数设立栏的地图下拉菜单中选择“赛车”点击拟定就可以将走赛车项目的轨迹图添加到场景中了。3）在场地中添加起点、终点、迷宫挡板及活动门，具体形态如图3-15所示。图3-15添加好后保存场地并命名为“曲棍球场地”。机器人的搭建在前面几节课中搭建的机器人基本上添加某些传感器。搭建完毕后如图3-16所示。图3-16设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“曲棍球机器人”。程序设计1)编写左手迷宫子程序，如图3-17所示。图3-172）编写主程序如图3-18所示。图3-18程序编写完毕后保存程序并命名为“曲棍球比赛”。仿真运营图3-19第十四课 避障学习任务本节课我们继续学习巩固红外传感器走迷宫的应用。方略分析 本项目是要做一种让机器人能从起点出发，避开“陷阱”，“陷阱”是黑色的方块。避开陷阱，绕过随机浮现的障碍物-蓝色墙壁，然后机器人继续沿墙壁行走达到终点，即为完毕任务。图3-20场地的搭建1）在场地中添加起点、终点、黑色方块（信息点）、迷宫挡板及活动门（方体），具体形态如前面图3-20所示。场地编辑完毕后保存场地并命名为“避障场地”。机器人的搭建搭建机器人如图3-21所示。图3-21设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“避障机器人”。程序设计分析本节课要完毕的任务，其实只要机器人始终走右手迷宫就可以实现机器人既碰不到陷阱又可以达到终点位置完毕任务。1)编写右手迷宫子程序，如图3-22所示。图3-222）编写主程序如图3-23所示。图3-23程序编写完毕后保存程序并命名为“避障”。仿真运营 仿真界面如图3-24所示。图3-24第十五课 街道灭火学习任务本节课我们学习红外传感器走迷宫然后运用火焰传感器找火并灭火的知识。通过本节课学习，要熟悉火焰传感器的灵活应用。方略分析 本项目是要做一种让机器人能从起点出发，避开“陷阱”，“陷阱”是黑色的方块。避开陷阱，绕过随机浮现的障碍物-蓝色墙壁，然后机器人继续沿墙壁行走达到终点，即为完毕任务。图3-25场地的搭建画好黑色线条的图片文献复制到仿真安装目录的Map文献夹下。打开场地编辑界面，将地图找到，然后再在场地中添加起点、终点、迷宫挡板及活动门（方体），具体形态如前面图3-25所示。场地编辑完毕后保存场地并命名为“街道灭火场地”。机器人的搭建搭建机器人如图3-26所示。其中火焰传感器接在6号端口，电扇电机接在2号电机接口。图3-26设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“街道灭火机器人”。程序设计分析本节课要完毕的任务，机器人只要沿着右手迷宫行走就可以走到黑线的位置，机器人一旦遇到黑线就停止两秒，等到活动门打开后继续走右手迷宫直到火焰传感器检测到火焰。测到火焰后停下来启动电扇，直到将火焰吹灭。然后停止所有电机即为完毕任务。1)编写右手迷宫子程序，如图3-27所示。图3-272）编写主程序如图3-28所示。图3-28程序编写完毕后保存程序并命名为“街道灭火程序”。仿真运营仿真界面如图3-29所示。图3-29第十六课 消防员灭火学习任务本节课综合了多种传感器的综合应用，程序也较复杂，学习本课，我们要理清思路，学会一步一步地编写、调试程序。方略分析机器人从起点出发，沿黑色轨迹线行走，并通过桥洞和小河。机器人行进中检测圆柱形随机障碍物需停止2秒，否则无法通过。时间计时2秒结束后，该圆柱形障碍物会自动消失，然后继续沿轨迹线行走。机器人达到A区的T字路口启动电扇进行灭火。将火焰熄灭后停在A区的终点位置即为完毕任务。图3-30场地的搭建画好黑色轨迹线的图片文献复制到仿真安装目录的Map文献夹下。打开场地编辑界面，将地图找到，然后再在场地中添加起点、终点、通道挡板及火焰，具体形态如前面图3-30所示。场地编辑完毕后保存场地并命名为“消防员灭火场地”。机器人的搭建搭建机器人如图3-31所示。灰度传感器从左到右依次接5、4、3、2号口；红外从左到右依次接7、8、9、10、11号口。指南针传感器接6号口。图3-31设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“消防员灭火机器人”。程序设计1)编写走轨迹子程序，如图3-32所示。图3-322）编写过通道子程序，如图3-33所示。图3-333）编写主程序如图3-34所示。图3-34程序编写完毕后保存程序并命名为“消防员灭火程序”。仿真运营仿真界面如图3-35所示。图3-35第十七课 消防员搜索学习任务本节课我们学习红外传感器走迷宫及灰度传感器走轨迹的综合应用。方略分析 本项目是要做一种让机器人能从起点出发，沿着黑色线走到迷宫的入口，然后沿着墙壁走到终点位置停止即为完毕任务。 图3-36场地的搭建画好黑色线条的图片文献复制到仿真安装目录的Map文献夹下。打开场地编辑界面，将地图找到，然后再在场地中添加起点、终点、迷宫挡板（方体），具体形态如前面图3-36所示。场地编辑完毕后保存场地并命名为“消防员搜索场地”。机器人的搭建搭建机器人如图3-37所示。图3-37设立好后点击右下角“完毕”按钮保存机器人并命名为“消防员搜索机器人”。程序设计1)编写轨迹子程序，如图3-38所示。图3-382）编写左手迷宫子序如图3-39所示。图3-39 3）编写主程序如图3-40所示。图3-40程序编写完毕后保存程序并命名为“消防员搜索程序”。仿真运营仿真界面如图3-41所示。图3-41第十八课 机器人探宝方略分析 本项目是要做一种让机器人能从起点出发，选择合适的途径走到任意一条黑色线条前停止两秒钟，相应的门就会打