3D仿真虚拟机器人培训基础知识部分讲义0328

3D仿真虚拟机器人老师培训 讲 义 广州市教化信息中心（电教馆） 二O一O年三月 目 录 第一章 基础学问部分..3 其次章 虚拟机器人程序设计初步..8 第三章 超声波传感器和触碰传感器的运用..11 第四章 红外传感器和光电传感器的运用..14 第五章 机器人灭火程序分析...19 第一章 基础学问部分 学习目标 了解机器人的概念、机器人的应用、机器人发展与将来，介绍机器人教化进入我国中小学现状分析、开展实体机器人教化的瓶颈，开展3D仿真虚拟机器人教化的优势等，相识3D仿真虚拟机器人软件的组成，以与机器人场地和机器人模型的结构。驾驭对机器人场地和机器人模型的导入和新建的方法，驾驭如何在3D仿真机器人软件中机器人场地和机器人模型的编辑。 重点和难点 1、教学重点3D仿真虚拟机器人场地和机器人模型的运用。 2、教学难点3D仿真虚拟机器人场地和机器人模型的编辑。 学习内容 一、 机器人的概念与应用 展示几组机器人图片，让大家了解机器人，在展示任务的同时提出问题，引导大家相识我们生活中的各种机器人，归纳出机器人的概念。 图1-1 迎宾机器人 图1-2与机器人对话 图1-3 机器人“乐队” （一）什么是机器人 中国的科学家们把机器人定义为机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些与人或生物相像的智能实力，如感知实力、规划实力、动作实力和协同实力，是一种具有高度敏捷性的自动化机器。 （二）机器人的应用领域 从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，机器人分为军用机器人和民用机器人。 （三）学校开展机器人教化的目的和意义 智能机器人融合了机械、电子、传感器、无线通讯、声音识别、图像处理和人工智能等领域的先进技术。在中小学开展智能机器人试验活动可以培育学生的动手实践实力、创新思维实力和团结协作实力，同时也能够适应新课程改革的须要，对提中学小学生科技素养有着巨大的促进作用。 （四）开展实体机器的现状与瓶颈 中国科学技术协会自2001年起先举办第一届全国青少年机器人竞赛，教化部、中心电化教化馆自2004年也把电脑机器人项目作为竞赛项目列入到全国中小学电脑作品制作活动中，机器人科技教化项目进入我国各省市（包括香港和澳门特殊行政区）中、小学校已有10年的时间，参与的地区和人数均在逐年增加。 以广州市调查数据为例，现在广州市有1532所中小学校和73所中等职业学校，共有175多万名中小学生、10多万名中小学老师。而2009年广州市只有116（93）所学校开展了机器人试验活动，仅有569（308）名学生和152（130）名老师参与了机器人教学和竞赛。由此看出，对于经济较发达的广州市开展机器人项目的学校不到非常之一、参与学生不到万分之三、参与的老师不足千分之一，而对那些经济欠发达地区开展状况则更不乐观。 虽然机器人试验进入中小学已有十年，但从现状分析在我国的机器人教化可称作是一种“精英”教化。由于现在市场上所售各种品牌的实体机器人价格都比较昂贵，而且互不兼容，开放度低，适用于各学段的性价比高的教化机器人产品却相当少。学校要想全面普与机器人教化或者想在竞赛中取得较好成果，每年都必需投入大批资金，但现在大部分学校的现状是既缺乏资金又缺少师资，特殊对那些经济不发达的农村中小学校困难则更加突出，所以要想利用实体机器人在学校进行大面积地推广和普与机器人教化还比较困难。 （五）开展3D仿真虚拟机器人教化的优势 “易时代3D仿真虚拟机器人软件”是由广州市教化信息中心规划设计，托付广东南方数码科技有限公司开发的一个集机器人教学、试验和竞赛管理于一体的虚拟机器人试验平台，已获得由中国版权爱护中心颁发的“计算机软件著作权登记证书”（证书号2009R11L094163）。该3D仿真虚拟机器人软件已作为“2009年广州市中小学智能机器人竞赛活动”的一个特色试验项目，在广州市组织了多次老师培训和实战演练，该试验项目在广州市中小学智能机器人竞赛中取得了圆满胜利。应用该软件开展机器人教化，不须要购买价格昂贵的实体机器人，利用网络和计算机就可以让学生接受机器人教化，学生利用该软件在计算机上进行机器人的设计、组装、图形化编程，让虚拟机器人在3D仿真的虚拟现实场景中代替实体机器人完成相关试验任务。该软件具有模型形象逼真、编程简洁和演示场景真实感强等特点，具有肯定的先进性、教化性、创新性。有利于培育学生的创新思维实力、科学探究实力、自主学习实力和动手实践实力，有利用于提高学生的信息科技素养、促进老师的专业发展和推动学校的素养教化，有利于促进教化创新、教化均衡发展和缩小数字鸿沟，有利于机器人教化项目在各类学校的推广与普与。 二、3D仿真虚拟机器人软件的运用 （一）软件的下载、安装与注册 3D仿真虚拟机器人系统也就是一套计算机软件，让大家驾驭软件的下载、安装和注册方法，并运行该软件，明确安装该软件对计算机的要求。并按以下步骤进行操作。 1、软件的下载 进入网站的“通知文件”中，找到“易时代3D仿真虚拟机器人软件（2009年12月16日更新版本）”下载到本地硬盘后解压安装。 安装该软件的留意事项计算机内容必需在256M以上内存，并且要安装显卡自带的驱程序（而不是Windows默认的驱程）。软件默认的安装在D盘的Virtual Robot文件夹下。 2、软件的注册和运行 安装完成后不用重启动运行该软件， （1）起先程序Virtual Robot出现软件注册框，在软件注册框中输入软件序列号，注册必须要求联网在线才能注册胜利，假如注册胜利就可以顺当启动软件，否则应检查单位的路由器是否已打开8089端口。 （2）软件启动胜利后的运行界面如图4所示 图1-4 3D机器人运行界面 图1-5 3D机器人场地界面 （二）软件的结构组成 1、机器人场地应用 （1）进入虚拟机器人场地操作界面 点击界面左上角“场地”标签，进入场地操作界面。如图1-5 （2）新建一个场地 图1-6 场地文件中新建场地 图1-7 新建场地对话框 新建场地文件，如图1-6。点击“新建”按钮，在新建场地对话框（图1-7）中选择场地文件要保存的位置，一般保存路径为D\VirtualRobot\Scenes。在名称栏输入场地文件名称，点击确定保存，如图1-7所示。 （3）打开已有场地文件 在图1-6中点击打开按钮，在打场地文件对话框中选取一个已有的场地文件打开即可，如图1-8。 图1-7 新建场地图 图1-8 打开已有的场地图 （4）场地文件的编辑 如图1-9在障碍快捷工具栏中点击相应按钮就可在场地中添加体块、围墙、音源