机器人语言（精选3篇）
机器人语言 篇1
机器人集中了机械工程、电子学、控制理论、计算机、系统工程、仿生学等多个学科知识, 是目前人工智能研究中比较活跃的研究领域, 已成为高科技的代名词, 很多青少年也都憧憬着能亲手设计制作自己的机器人。机器人是指在计算机程序控制下能够自动完成人类部分工作的机器。这种机器人又叫自适应机器人, 所以机器人自身配备有相应的感觉传感器, 如视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等, 并使用单片机对之控制, 通过传感器获取作业环境、操作对象的信息, 然后由存放在单片机中事先编写好的程序智能地对这些信息进行分析、处理、控制机器人的动作, 它能够随着环境参数的变化而改变自己的行为。
机器人足球比赛是一个多智能体系统的典型问题。电脑机器人踢足球是指机器人在计算机程序控制下能够自动完成人在踢足球时所具有的思维和动作。
1 竞赛场地及设备标准
如图1所示。
(1) 场地 (内侧) :长240cm, 宽160cm, 高18cm。
(2) 墙壁:场地边界有墙壁 (包括球门区) 。墙壁高为18cm, 墙壁内侧为黑色 (哑光) , 其中球门内侧为白色。
(3) 球门:球门位于场地底线的中间, 宽60cm, 深15cm。地面标有黑色球门线, 宽2cm。
(4) 基板:场地铺有一张白色广告用“背胶写真纸”, 正面覆哑光膜, 尽量保持平整和水平。
2 机器人设备
进攻机器人和防守机器人配备一样:
(1) 马达:4个。
(2) 指南针:用来测得机器人在球场上的方位。
(3) 触碰:让队员用来开启机器人。
(4) 复眼:机器人有前后两个复眼, 每个复眼有7个眼睛组成, 用来判断球的位置。如图2所示。
(5) 火焰传感器:机器人有前后两个火焰传感器, 用来判断是否持有球。
(6) 红外测距:机器人有前后左右4个红外测距, 它配合指南针用来判断球场中的位置。
(7) 马达驱动板:驱动4个马达的前进、后退、转弯等行动。安装完成后如图3所示。
3 编程思路
对于进攻机器人总的来说, 可以分成两种情况: (1) 机器人周围有球时它所要做的工作, (2) 机器人周围无球时它所要做的工作。下面就对进攻机器人的进攻思路做一下介绍:
(1) 当机器人周围有球时, 还要分两种情况, 就是机器人前方有球和机器人后方有球。
1) 机器人前方有球
(1) 程序中取前后复眼的最大值分别赋给MaxQ和MaxH, 然后用表达式 (MaxQ>Guangji&&MaxQ>MaxH) 判断球是不是在前方, 如果条件成立, 则机器人认为球就是在机器人的前方, 则执行前追球程序, 在追球过程中, 如果机器人判断出现了前乌龙球条件成熟, 则执行前乌龙球程序。
(2) 如果机器人将球追到球场的4个角落时, 则要判断是否是符合死球的条件, 如果符合死球的条件, 就执行前勾球程序。
2) 机器人后方有球
(1) 程序中取前后复眼的最大值分别赋给MaxQ和MaxH, 然后用表达式 (MaxH>Guangji&&MaxH>MaxQ) 判断球是不是在后方, 如果条件成立, 则机器人认为球就是在机器人的后方, 则执行后追球程序, 在追球过程中, 如果机器人判断出现了后乌龙球条件成熟, 则执行后乌龙球程序。
(2) 如果机器人将球追到球场的4个角落时, 则要判断是否是符合死球的条件, 如果符合死球的条件, 就执行后勾球程序。
(2) 当机器人周围没球时, 机器人就停在原地不动。当机器人在停下来后, 复眼循环找球, 一旦找到球, 就进行判断球;如果没有找到球, 就继续处于静止状态。
4 关于追球的处理
不管是前追球, 还是后追球, 机器人在很多时候不应该直着追球, 比如球在球场两侧时, 就不能直着追球, 要带点弧度朝向球门追球, 这样机器人在追球时要判断所处位置:离球场左侧比较近或紧挨左侧场边、离球场左侧稍远但还没有到中间、离球场右侧比较近或紧挨右侧场边、离球场右侧稍远但还没有到中间, 程序中就这4种情况分别以不同的速度和弧度追球。
5 关于乌龙球的处理
乌龙球时要对两个扇形区域进行判断, 分别是大于等于90度且小于270度之间, 且机器人和球在这两个区域都是对着自己的球门。
(1) 取得指南针方位, 判断方位g_degree>=90&&g_degree<130, 如果条件成立, 然后判断球所处方位g_Q_MaxIndex<5或g_Q_MaxIndex>=5, 然后进行各复眼马达速度处理, 调整机器人位置。
(2) 判断方位g_degree<270&&g_degree>230, 如果条件成立, 然后判断所处方位g_Q_MaxIndex>3或g_Q_MaxIndex<=3, 然后进行各复眼马达速度处理, 调整机器人位置。
(3) 判断方位g_degree<130&&g_degree<230, 如果条件成立, 说明机器人和球及球门的相对位置是在一条直线上, 这种状态比较危险, 需要判断机器人和球是在球场偏左侧、偏右侧或偏中间, 然后进行各复眼马达速度处理, 调整机器人位置。
注:前后乌龙球的处理思想基本上是一致的。
程序详细代码:
6 关于死球处理
关于死球, 在球场上很常见, 并且出现的机率还很高, 出现死球时, 机器人马达在堵转, 很容易烧坏马达或马达驱动板, 为了能够很好地进球, 那么机器人处理好死球就是一个很重要的问题了, 要解决这个问题就要清楚容易出现死球的地方, 根据以往比赛的情况发现, 球在球场4个角落时就很容易出现死球, 当球在对方的两个角落时, 机器人要能把球尽可能地拨向对方球门附近, 再找机会攻进对方球门。在这段程序中, 利用条件qian>40&& (FireQ>130) && (b>200||b<160) && (MaxIndex>=3&&MaxIndex<=5) 和 (T2-T1>50) &&qian>g_qianD&& (FireQ>g_near) ||T2-T1>350来判断机器人是否是处于死球状态, 如果是死球状态, 且时间还不到规定时间, 机器人就尽量进行勾球, 依据指南针方位判断, 当指南针方位小于160度时, 机器人就尽量向左拨球 (也就是向对方场地拨球) ;当指南针方位大于200度时, 机器人就尽量向右拨球 (也就是向对方场地拨球) , 然后找机会将球踢到对方半场或球门。
死球处理程序如下:
这是我校机器人足球队连续3年取得河南省中小学电脑制作活动竞赛项目机器人足球第一名的机器人足球程序, 尚存在编程思想不够拘矜, 思路不够清晰等不足之处, 在今后学习中会更加努力, 汲取其他球队的先进思想和经验, 使我们的技术更加成熟。
机器人语言 篇2
活动目标：
1、了解大熊猫的特征，学习用短句描述大熊猫的外形特征。
2、有喜欢大熊猫的情感。
活动准备：课件
活动重点:了解大熊猫的特征，用自己的话简单描述
活动难点:能用故事里的语句具体表述大熊猫的特征
一、开始部分
1、导入：今天动物王国里真热闹，我们来听听是什么事情呢？（播放机器狗声音）
2、提问：你们听到的是什么事情？
小结：原来机器狗开了一家戏院，今天开张了，请动物们来看戏。
二、基本部分
1、今天机器狗会请谁来看戏呢？（播放：今天我想请黑黑的眼圈、黑黑的腿、黑白身体的动物来看戏。）
2、提问：机器狗是怎么说的呢？你们猜是谁？为什么你认为是大熊猫?
小结：哦，原来机器狗要请黑黑的眼圈、黑黑的腿、黑白身体的`大熊猫来看戏呀。
3、可是还有一个动物它今天也想来看戏，瞧，它来了，是谁啊？（大熊）
（1）为什么今天大熊会来看戏，我们来听一听它是怎么说的。
播放：“大熊猫的名字里有个熊，我的名字里也有个熊，我今天能看戏吗？”
（2）提问：你们猜一猜，今天机器狗会让大熊进去看戏吗？为什么？我们来听一听机器狗是怎么说的。
播放：“黑黑的眼圈、黑黑的腿、黑白身体的是大熊猫，你是熊，不是大熊猫，请你明天来吧”。
总结：大熊猫才是“黑黑的眼圈、黑黑的腿、黑白身体”，所以机器狗邀请的是大熊猫来看戏。
结束部分
拓展游戏：《小动物看戏》。教师继续故事：第二天到了，机器狗开了2扇戏院大门，请动物们都来看戏。他说“今天大家都能来看戏，但是有一个要求：要请朋友们说出自己是谁？长什么样？
1、请小朋友去找一个自己喜欢的动物朋友，你就来扮演这个小动物，先跟同伴说说你是谁？长什么样？（个别）
2、出示拱门圈：小动物们看，这是戏院的门，今天来了这么多朋友，一起进去一定会很挤，分2个门，现在请你们按着顺序，模仿小动物走进去，要听清楚我的要求，才能进去。
（1）请穿黑白衣服的小动物进这个门（熊猫、斑马，奶牛，斑点狗）
机器人语言 篇3
关键词：C语言,机器甲虫,智能玩具,复合式,仿生学
随着人们生活水平的不断提高,信息技术的高速发展,电子玩具在人们生活中得到普及,传统的电子玩具有遥控飞机、遥控汽车等[1],但是传统的玩具功能单一,汽车只能开,飞机只能飞,而且因为操控者是儿童或者青少年,所以玩具很容易对操控者造成伤害,玩具自身也很容易损坏,另外基于操控者年龄尚小,很容易丢失玩具。玩具的可玩性不高,教育意义不大,操控者玩过一段时间后会对玩具产生厌恶感,或者不屑感。综上所述,现在电子玩具安全性不高,智能性不强,可玩性不高,教育意义不大。为解决传统玩具存在的问题,本课题采用C语言编程环境,设计出了具有多功能的智能机器甲虫,该甲虫具有极高的安全性能,拥有者不容易丢失玩具,智能度高[2],甲虫能根据外界信息作出反应,可玩性高,甲虫具有多种不同的功能,还具有一定的教育意义,了解一般昆虫的生活习性,同时甲虫的音乐模块能激发儿童对音乐的喜好,培养艺术的天份。
1 多功能甲虫的设计思路
1.1 甲虫的起步以及模式的转换
甲虫的起步可以有2种情况,一种是先放置地面然后启动,另一种是拿在手上启动后放置地面,因为甲虫的行走模式也有2种,一种是先左轮开始动1秒然后右轮动1秒,循环后可看到甲虫先右转1秒时间,然后走直线,这种方式叫做“直线行走”,另一种是先左轮开始动1秒左轮停止然后右轮动1秒右轮停止,循环后可看到甲虫左右摆动着走,这种方式叫做“摇摆行走”。模式即代表了功能,模式有定轨迹行走,自由躲避行走,寻找光源,音乐模块,模式之间的切换全凭声控和光控的结合,在一般有光情况下,甲虫头部2个光感接受到光照后,前部2个LED灯即眼睛,都会发射出红色光亮,用手指遮住一边的光感后,同一边的眼睛也不会发射出红色光亮,甲虫前端还有一个声音接受器,接受到声音后便能执行某一模式。当甲虫两眼都亮时,接受声音后,启动定轨迹行走模式,当甲虫两眼都不亮时,接受声音后,启动寻找光源的模式,当只有甲虫左眼亮时,接受声音后,启动自由躲避障碍行走,当甲虫只有右眼亮时,接受声音后,启动音乐模式。
1.2 甲虫的定轨迹行走
甲虫的定轨迹行走,简单的让拥有此甲虫的人了解机器甲虫能作怎样的行走以及机器甲虫的基本感官,甲虫的起步可以有2种情况,一种是先放置地面然后启动,另一种是拿在手上启动后放置地面,甲虫启动后,起先会做一种正方形的轨迹行走,正方形的轨迹行走难点在于做一个直角的转弯,因为考虑到地面及其他外界因素,所以甲虫只能做近似直角的转弯,甲虫在做第一种方式行走即直线行走时,循环一定时间后进入转弯的模块[3],即一边轮子停止,另一边的轮子继续滚动延时N单位时间(此时间根据各种地面情况及硬件情况而得到的适合作直角转弯的最佳值)。一直循环这2个模块达到4次,即完成了一个趋于正方形的轨迹。另外可以附加一些行走中发出音乐,或者转弯时甲虫眼睛不停地闪烁,这样使得整个流程看起来更富有动态更加吸引人的注意。在完成正方形轨迹N圈后,甲虫自动转入圆形轨迹行走,圆形轨迹难点是作有弧度的行走,这样就用到甲虫的第二种行走方式“摇摆行走”,在摇摆行走的基础上,调整滚动轮的延时时间,使得左右轮的单位行走时间发生极短的偏差,圆形的构成是360度的曲线,如果把曲线分成360段即每一段为1度,而发生偏差后的甲虫每2次就形成一个度数(度数是根据各种地面情况及硬件情况而得到的适合作圆角转弯的最佳值),这个度数在理想情况下是固定的,即在经过数次循环后最后能回到起始点作出圆形的轨迹,同样在此过程中加入额外元素模块使得看起来更具生动性。
1.3 甲虫的自由躲避障碍行走
甲虫的自由躲避障碍行走,当启动这个模式后,甲虫会沿着任意方向前进直至碰到障碍后,会停止,然后躲避障碍后,再沿一方向前进。这模式关键在于处理碰到障碍后甲虫的躲避行为,同时用到了甲虫的两个触角一个尾巴,前端左右方向各一个,后方也有一个。当甲虫前2个触角碰到障碍物时,甲虫将先停下来,然后用摇摆行走作一个延时单位的后退行走,这个延迟时间也是固定的值,值的测算是根据甲虫头部到触角头部的距离然后除以一个甲虫当时选择的行走方式的速度,即在甲虫后退后触角已远离障碍物,接着,甲虫作一个转向动作,继续循环下去。这样就达到了躲避障碍的行走。在躲避行走的同时,我们也可以附加一些声音、灯闪烁,另外加入一种安全机制,当甲虫的尾巴感应到触碰后,甲虫将立即停止,因为甲虫的行进路线是直线,排除一些特殊情况(甲虫从高空掉落、被物体压到等)后,只有人为才能使甲虫尾巴感应到,一般想象为某儿童抓住了甲虫的尾巴,如果儿童抓住甲虫的尾巴,而甲虫还在执行程序,这样会对儿童产生一定的不安全因素,所以当甲虫尾巴有触碰感应时,甲虫停止行走并放出音乐以取悦孩童。
1.4 甲虫的寻找光源
甲虫的寻找光源的启发来自于昆虫一般具有的趋光性,他会朝着有光亮的地方走去,就像飞蛾扑火一样。这一模式利用了甲虫的光感器,头部左右各一个光感器。比较左右光感器接受的光源的值,如果左边的光强度大于右边的,则说明光源位于甲虫的左方向,这时甲虫应该左转,右机动轮滚动。同样,如果右边的光强度大于左边的,则说明光源位于甲虫的右方向,这时甲虫应该右转,左机动轮滚动。重复这个循环后,会看到甲虫一直调节方向最终行走到一个光源处停止,停止的主要依据两个光感的值达到一定数值后,这个数值的取值是根据测量一般室内灯光和一般阳光的光亮得出。停止后附加一些警报来提醒主人,这种情况可以理解为孩童在玩甲虫的时候甲虫跑到阳台上或者室外,如果甲虫继续行走孩童也会在阳台上或者室外玩耍,这样就有不安全因素。
1.5 甲虫的音乐模式
甲虫的音乐模式其实是将甲虫身体的三个触角感应器组成了七个音符,三个触角各自接受触碰时各自为一个音符,三个触角两两触碰后可以组成3组音符,最后三个触角同时触碰时又组成一个音符,一共为7个音符。这个模式的可玩性主要在于低龄的孩童他们对音乐可能很陌生,但是又具有很强的好奇心,甲虫这样的设计一方面促进孩童对音乐的好奇心,另一方面挖掘孩童在音乐方面的天赋。
2 多功能甲虫的实现
2.1 甲虫自由躲避障碍行走的实现
以上的过程为实现甲虫自由躲避障碍行走[4],甲虫启动行走后检测触角的触碰状态,如有一触角触碰则把状态值1赋值给状态变量,检测到任一状态变量为1时,程序首先会做一个甲虫停止前进并亮灯的举动,然后,甲虫做一个后退的动作,当触碰次数高于4次时甲虫的后退程序会失效,甲虫便停止动作。
2.2 甲虫寻找光源的实现
以上的过程为实现甲虫寻找光源,甲虫启动行走后检测光感的状态,将检测到的光强度值传给变量,值越大说明光强度越弱,离光源越远。如果左边的值小于右边的值,甲虫就向左跨一步,如果右边的值小于左边的值,甲虫就向右跨一步,直到两个变量值都小于50(这数值是在室内经过多次测量比较得到的光源值),甲虫停止活动,并发出声音以及两个led灯亮起。
3 总结
多功能甲虫作为适合孩童加速大脑发育的一个新型玩具,不但具有功能多样性、效果多样化、安全又智能的可玩性极高的现代玩具,而且加入一些类昆虫的特性,很好的启发孩童对于学习的乐趣,也丰富了孩童对于昆虫世界的认知。除了这些外,甲虫加入光控和声控,孩童处于敏感期时对于光和声的刺激是最直接影响孩童身心发育的关键部分[5]。音乐具有独特的魅力和明显的促进智力发育的作用。它对孩子的健康成长也有很大的帮助。总之,孩童或青少年在玩耍多功能机器甲虫的同时,无论从生长发育还是后天培养都起到了一个正向的帮助,而且玩具独到的特性使得其可玩性得到长久的保持。本课题已被列入浙江省大学生创新项目,我们对甲虫的功能设计完全立足于玩具的可玩性、安全性、教育性,但是因为我们自身能力有限还不能更好的对甲虫的各种特性作到完美的诠释,在功能的开发整合上也有一定的缺陷,在安全性上,基于未能在大环境中作跟踪调查,我们将在今后的研究中更加深入地去调查和研究。
参考文献
[1]王世华,胥布工,刘云辉.基于Internet机器人视觉伺服系统仿真实现[J].系统仿真学报,2008,20(2):353-356.
[2]张涛.微型仿生六足机器人的运动控制的软件设计[J].计算机测量与控制,2006,14(7):135-137.
[3]张涛,颜国正,刘华.新型微型六足机器人的运动原理及控制程序[J].计算机工程,2006,32(23):241-243.
[4]杨宜民.智能玩具研发动态及思考[J].广东工业大学学报,2004,21(3):36-41.