《机器人3D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

张汝生整理

目录

前言........................................................................................................... 错误!未定义书签。第一部分预备知识.. (4)

1.1 虚拟机器人的结构与功能 (4)

1.1.1 身体结构 (4)

1.1.2 感觉器官 (4)

1.1.3 编程语言 (6)

1.2 《机器人3D仿真系统》能做什么 (7)

1.2.1 为机器人编写程序 (7)

1.2.2 创建环境 (7)

1.2.3 仿真运行 (8)

第二部分初试身手 (9)

第一课简易机器人安装 (10)

第二课机器人前进 (14)

第三课机器人转弯 (23)

第四课机器人走正方形 (26)

第五课机器人走五角星 (33)

第六课机器人走圆形 (39)

第七课落地扇 (43)

第八课机器人测障 (51)

第九课机器人走轨迹 (60)

第十课机器人走迷宫 (75)

第三章稳步前进 (78)

第十一课走正方形 (79)

第十二课赛车 (83)

第十三课曲棍球比赛 (89)

第十四课避障 (95)

第十五课街道灭火 (98)

第十六课消防员灭火 (103)

第十七课消防员搜索 (108)

第十八课机器人探宝 (112)

第十九课射门 (115)

第二十课点球 (120)

第二十一课测障 (124)

第二十二课过人 (128)

第四部分我能赢 (132)

4.1 灭火比赛 (132)

4.2机器人轨迹比赛 (132)

附录一：《机器人3D仿真系统》的安装 (132)

附录二：功能及函数说明 (132)

附录三：如何利用工具制作地面纹理 (132)

附件四：仿真机器人的端口说明 (132)

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 虚拟机器人的结构与功能

1.1.1 身体结构

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以下几种：

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

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1-4 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 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。

图1-6

1.2 《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 创建环境

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”。