机器人3D仿真系统教材
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.红外传感器
红外传感器由红外发射器和红外接收器两部分组成。当接收装置收到发射装置发射的红外信号，机器人即可利用收到的信号来识别周围特定环境的变化。机器人就是利用这一原理对检测其周围有、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。红外传感器结构如图1-1所示。
图1-1红外传感器结构图
机器人，顾名思义，就是类似人的机器。本章主要介绍了机器人的执行器，即机器人的液晶显示屏、运动系统
、传感器，相当于人的口、腿脚、眼睛。读者只要边看边做，很快就能熟悉机器人了。
Байду номын сангаас第一课
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2-1
2)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。
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置属性，通过左侧上方的长度和宽度条对起始点的大小进行调节，同时可通过下方位移方向盘，对起始点位置进行调节。
场地编辑完成后点击右下角“完成”按钮保存文件。文件命名为“机器人前进-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2-2
3)选中马达的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调整，再点击要装配的主机位置，如图2-3所示。
图2-3
4)安装好后，单击右键选择马达，单击左键“设置属性”，将左电机端口号设置为“0”，同样操作设置右电机端口号设置为“1”，（电机端口号可以设置为0、1、2、3）马达装配后如图2-4所示。
图2-4
图1-4地面灰度传感器图示
5.指南针传感器
指南针传感器是利用地球磁场辨别方向，并将其转换成机器人可以识别的模拟信号。指南针传感器的返回值为0～360之间的整数。可根据实际需要，将任意方位的传感器值调整设置为特定的值。指南针传感器结构如图1-5所示。
图1-5指南针传感器图示
1.1.3
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组成。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时，可以自动生成C代码，便于读者观察、解释或修改程序，参见图1－6。在图1－6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，即可看到当前程序的C代码。
2.火焰传感器
火焰传感器能够检测光线的强度，检测到的值为0～255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位机器人基本相同。火焰传感器结构如图1-2所示。
图1-2火焰传感器结构图
3.碰撞传感器
碰撞传感器碰撞传感器是由一个接触导轮和一个接触开关组成。当接触导轮碰到物体时，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，碰撞传感器结构如图1-3所示。
图1-3碰撞传感器图示
碰撞方向的确定利用碰撞传感器，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，利用这个值，可以确定发生碰撞的方向。
4.地面灰度传感器
地面灰度传感器由一个发射装置和一个接收装置组成。发射装置发出的光照射到地面，接收装置通过检测返回的光线强度并将其转换为机器人可以识别的信号。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0～255之间的整数。此项功能跟实物的纳英特8位机器人基本相同。地面灰度传感器结构如图1-4所示。
图1-7
1.2.3
仿真运行就是进入仿真环境，让虚拟机器人按照控制程序指令运行。编好程序、创建环境、搭建好机器人之后，就可以仿真运行了。因此，在仿真版中，读者能够直观地看到机器人运行的效果。
第
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，也便于已有基础的读者参考。通过本章的学习，读者学会简单程序的编写及机器人项目制作的基本步骤。
图2-7
一般选用流程图文件。如果能熟练运用C语言的也可以选择C语言文件。
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。
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，这样才能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，则表示模块之间没有正确连接，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。
5)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，装配方法和装马达的方法一样。装好后如图2-5所示。
图2-5
6)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
单击完成，保存机器人。这样就完成一个简单的机器人马达、轮子的装配。
第二课
学习任务
本节课将学习控制机器人前进和驱动左右电机的方法，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步骤和方法。（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：标识点——起始点，如图2-6所示。
图2-6
图1-6
1.2
1.2.1
在纳英特机器人仿真版中，可以用流程图编写机器人程序，同时自动生成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
可以自由创建环境是机器人3D仿真的一个突出优点，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，读者可以利用光源、障碍物构建各种环境，也可以利用画图工具画各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1－7就是用仿真版创建的一个场地―“机器人轨迹灭火”。
机器人3D仿真系统教材
天津市太平村第二中学
张汝生整理
第
在本章中，我们对《机器人3D仿真系统》作一个简单介绍，让读者初步了解机器人的结构、传感器和编程语言。在读完本章内容之后，相信读者就能方便地使用机器人3D仿真系统了。
1.1
1.1.1
1.1.2
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以下几种：
红外传感器由红外发射器和红外接收器两部分组成。当接收装置收到发射装置发射的红外信号，机器人即可利用收到的信号来识别周围特定环境的变化。机器人就是利用这一原理对检测其周围有、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。红外传感器结构如图1-1所示。
图1-1红外传感器结构图
机器人，顾名思义，就是类似人的机器。本章主要介绍了机器人的执行器，即机器人的液晶显示屏、运动系统
、传感器，相当于人的口、腿脚、眼睛。读者只要边看边做，很快就能熟悉机器人了。
Байду номын сангаас第一课
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2-1
2)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。
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置属性，通过左侧上方的长度和宽度条对起始点的大小进行调节，同时可通过下方位移方向盘，对起始点位置进行调节。
场地编辑完成后点击右下角“完成”按钮保存文件。文件命名为“机器人前进-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2-2
3)选中马达的装配点，再以装配点为旋转中心进行角度的调整，再点击要装配的主机位置，如图2-3所示。
图2-3
4)安装好后，单击右键选择马达，单击左键“设置属性”，将左电机端口号设置为“0”，同样操作设置右电机端口号设置为“1”，（电机端口号可以设置为0、1、2、3）马达装配后如图2-4所示。
图2-4
图1-4地面灰度传感器图示
5.指南针传感器
指南针传感器是利用地球磁场辨别方向，并将其转换成机器人可以识别的模拟信号。指南针传感器的返回值为0～360之间的整数。可根据实际需要，将任意方位的传感器值调整设置为特定的值。指南针传感器结构如图1-5所示。
图1-5指南针传感器图示
1.1.3
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组成。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时，可以自动生成C代码，便于读者观察、解释或修改程序，参见图1－6。在图1－6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，即可看到当前程序的C代码。
2.火焰传感器
火焰传感器能够检测光线的强度，检测到的值为0～255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位机器人基本相同。火焰传感器结构如图1-2所示。
图1-2火焰传感器结构图
3.碰撞传感器
碰撞传感器碰撞传感器是由一个接触导轮和一个接触开关组成。当接触导轮碰到物体时，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，碰撞传感器结构如图1-3所示。
图1-3碰撞传感器图示
碰撞方向的确定利用碰撞传感器，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，利用这个值，可以确定发生碰撞的方向。
4.地面灰度传感器
地面灰度传感器由一个发射装置和一个接收装置组成。发射装置发出的光照射到地面，接收装置通过检测返回的光线强度并将其转换为机器人可以识别的信号。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0～255之间的整数。此项功能跟实物的纳英特8位机器人基本相同。地面灰度传感器结构如图1-4所示。
图1-7
1.2.3
仿真运行就是进入仿真环境，让虚拟机器人按照控制程序指令运行。编好程序、创建环境、搭建好机器人之后，就可以仿真运行了。因此，在仿真版中，读者能够直观地看到机器人运行的效果。
第
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，也便于已有基础的读者参考。通过本章的学习，读者学会简单程序的编写及机器人项目制作的基本步骤。
图2-7
一般选用流程图文件。如果能熟练运用C语言的也可以选择C语言文件。
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。
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，这样才能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，则表示模块之间没有正确连接，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。
5)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，装配方法和装马达的方法一样。装好后如图2-5所示。
图2-5
6)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
单击完成，保存机器人。这样就完成一个简单的机器人马达、轮子的装配。
第二课
学习任务
本节课将学习控制机器人前进和驱动左右电机的方法，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步骤和方法。（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：标识点——起始点，如图2-6所示。
图2-6
图1-6
1.2
1.2.1
在纳英特机器人仿真版中，可以用流程图编写机器人程序，同时自动生成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
可以自由创建环境是机器人3D仿真的一个突出优点，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，读者可以利用光源、障碍物构建各种环境，也可以利用画图工具画各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1－7就是用仿真版创建的一个场地―“机器人轨迹灭火”。
机器人3D仿真系统教材
天津市太平村第二中学
张汝生整理
第
在本章中，我们对《机器人3D仿真系统》作一个简单介绍，让读者初步了解机器人的结构、传感器和编程语言。在读完本章内容之后，相信读者就能方便地使用机器人3D仿真系统了。
1.1
1.1.1
1.1.2
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以下几种：