认识纳英特机器人

1、第一章 认识纳英特机器人目前市场上用于教学的机器人主要有：乐高机器人、纳英特机器人、广茂达能力风暴机器人、中鸣机器人、双龙机器人、慧鱼机器人、通用机器人、交大阳光机器人等十几种。选型是进行机器人灭火实验前所面临的一个重要问题，选型的标准是性价比要高。根据目前教育经费紧缺的实际情况，实验器材要满足教学的需要，还要能满足竞赛的需求。我们在器材选择前要经过慎重的考虑，本人认为我们应该从以下几个方面来考察：（1） 教学理念要先进 本人认为这是最重要的一条，我们选择的产品应该和现在的教育潮流相符合，有利于同学们动手能力的培养，机器人的搭建空间要大，能充分发挥我们的想象力。我们使用的机器人平台应该符合中小

2、学生的年龄特点，要有利于创新能力的培养。（2） 产品质量要好产品质量是选择教学机器人品牌的重要标准，如果单从产品质量考虑，乐高机器人应该成为首选，但乐高产品价格贵，输入输出端口少，不能满足竞赛的需要。（3） 售后服务要好 我们中小学生虽然学习能力强，但机器人的技术含量高，需要对我们进行多次的培训。我们还需要机器人公司随时为我们提供技术指导，为我们修理损坏的器材。现在由于竞争激烈，各厂家为了扩大市场，售后服务普遍比较好。（4） 价格要合理由于目前教育经费十分紧缺，而教育部门的各级领导看到了开展机器人进课堂活动的重要性，又希望短期能出成绩。这样每一套机器人最好是能满足教学的需求，又能满足竞赛的需求

3、。所以机器人的价格一定要合理，才有可能被我们选择。（5） 灭火项目的竞赛效果要好本书主要从灭火机器人竞赛辅导这一主线出发，来介绍教学机器人的软硬件制作过程。我们希望制作出来的产品能在比赛中取得好成绩，用竞赛成绩来检验自己的学习成果。进几年从灭火项目来看，纳英特机器人表现出了巨大优势，在2006年的全国中小学电脑机器人制作活动中，小学、初中、高中三个年龄段的灭火项目，纳英特机器人用户获得了2金1银的优异成绩。 作者把纳英特机器人和其他产品进行了一番对比，发现纳英特机器人体积小，重量轻，机器人的搭建十分方便，有利于各种方案的实现，搭建出来的灭火机器人速度快，成功率高，所以在机器人灭火比赛中往往取得

4、比较好的成绩。经过综合考虑，作者决定以纳英特教学机器人为研讨平台，讲解一下灭火机器人制作的一般规律，为同学们提供一些参考思路。大家完全可以根据自己的实际情况选择产品，本书的很多内容对其他种类的灭火机器人制作同样有参考作用。图1-1图1-2图1-2所示的部件就是纳英特机器人的主体部分，背面有1个液晶显示屏，相当于电脑的显示器，它可以把机器人中的某些信息显示出来，方便人们修改机器人的软硬件设置。我们通常把液晶显示屏的一端叫机器人的头部。图1-3如图1-3，在机器人朝前的一面有很多传感器接口，我们把它叫做端口，每个端口都有3个传感器连接铁芯。如果从我们的角度看来，图上从左到右是3号口-10号口，总共

5、8个端口，其中3-6口适合接模拟传感器，7-10口适合接数字传感器。图1-4图1-4的接口位于机器人左侧，在图上有5个一样的接口是11-15口，适合接数字传感器，在这本书中，我们把大部分红外避障传感器接在这个位置，右侧比较大一点的接口是机器人和电脑的通讯口。机器人通过一根通讯线和电脑相连，把我们在电脑中编写好的程序下载到机器人中，让机器人有个聪明的脑袋，指挥其他部分协同工作，完成我们交给他的任务。图1-5机器人的后面如图1-5，从左到右的5个部件分别是充电口、电源开关、stop开关、start开关、扩展电源接口。在入门阶段需要了解的部件是：（1）充电口，当机器人连续工作2-3小时的时候就会表现

6、出走路走不动等现象，这说明机器人“肚子饿了”，需要“吃饭”。这时我们可以把机器人的电源开关拨到中间，然后用插在220v交流电上的电源适配器（又叫充电器）给机器人充电。充电时电源适配器的指示灯为红色，充电完成，指示灯变绿色。（2）电源开关电源开关有3种状态，拨到中间为为关闭机器人，拨到右边可以让机器人运行我们设计的程序，配合硬件来完成预期的任务。电源开关拨到右边左边，通常用在下载机器人的操作系统上，当我们发现机器人不听我们话的时候，有可能是操作系统坏了，我们可以重新下载机器人的操作系统。图1-6图1-6中4个并排的是马达接口，从左到右分别叫motor0 、motor1 、motor2、 moto

7、r3。我们一般把机器人左边的马达接在motor0上，右边的马达接在motor1上，灭火风扇接在motor2上。上面介绍了机器人主体上的一些主要部件，但我们还没有看到机器人的手脚，眼睛鼻子耳朵也一个没有看到。我们中小学生玩的机器人比较简单，机器人的手脚由马达轮子等组成，“眼睛”“鼻子”“耳朵”等感觉器官也很低级，我们把它们叫传感器。图1-7为了给机器人装上手脚，我们可以利用如图1-7所示的轮子，这种轮子叫万向轮，既可前后滑动，又可左右转动。我们在开始学习的时候为了降低控制的难度，通常把左右转动的滚动珠用扎带缚住。这样轮子可以前后转动但不能左右转动。图1-8只有上面的万向轮，没有动力来源，机器人还

8、是不会动。在这里为机器人提供动力的部件叫马达，如图1-8，马达上有红黑两色的电源连接线，通过连接插头可以和机器人主体上的马达接口相连。连接好马达电源插头后，马达就可以从机器人主体内的电池板中得到能量，机器人对电机的控制命令也从这2条线传出。在马达电源插头上我们可以看到上面有2个小螺旋，借助小一字螺丝刀，我们可以松开或者固定2根电源线。当螺丝刀逆时针转动时，可以松开连接，顺时针转动可以紧固连接。同学们要仔细观察，找出松开和紧固电源线的方法。同学们要注意往机器人主体上转的螺丝一定要选择较短的那种，否则机器人可能出现故障。图1-9如图1-9，当我们把“手脚”给机器人装上后，这台机器人就有了活动能力，

9、把它到地上它就成了图1-10所示的倒三轮结构机器人。图1-10在图1-10中我们已经把左边的马达接在motor0接口上，我们还需要把右边的马达接在旁边的motor1接口上。下面是这台倒三轮机器人的正面视图。图1-11现在我们先对这一台机器人进行马达测试，看它是否和我们的装配意图相符合。在安装了纳英特机器人随机的机器人编程系统的情况下（没有安装的，请辅导老师安装好），点桌面上的nstrobot图标（图1-12），出现纳英特积木式机器人图形化编程环境。图1-13从左边的执行器模块库中拖一个启动电机模块到程序中，在右边的启动电机模块上双击或者点右键点模块属性，如下图，把马达的功率设置为100。图1-

10、14点左上角的“文件”“另存为”取名为“马达测试”保存起来，以便以后重复利用。然后我们来把刚才编写好的程序下载到机器人身体中，让机器人按照我们的指示去完成任务。在下载程序前我们要先把通讯线的一头和电脑的一个串口连接，连接方法见下图：图1-15上图中老师连接了2根通讯线，同学们只要连接1根就可以了。通讯线的另一端和机器人相连，见下图。图1-16在下载前我们用1个手把机器人提起，防止马达的转动使机器人从高处摔下损坏，然后向右打开开关。点“编译下载”，图1-17图1-18选择好与电脑连接的串口，点“下载应用程序”，如果下载失败，请检查串口是否搞错，通信线有没有连接，机器人电源有没有打开等情况。有时候

11、什么也没有改变，关开一下电源，重新下载，也可能会取得成功。下载成功后把电源拨到中间关闭机器人，然后在把电源拨到右侧打开机器人，这时候我们应该看到左侧的轮子在前进，如果右侧的电机在转，请交换moor0和motor1的插头。如果左电机在转，但是在后退，请交换motor0插头上的红黑线。右边的电机也同样测试，只不过程序中是启动电机1。在完成马达测试后我们就可以来做电机运动练习题，通过练习来学习机器人的基本行走方法。练习一：机器人前进图1-19如图1 19，从左边的执行器模块库中拖一个移动模块到程序中，双击程序中的“移动”模块，在出现的参数设置框中，我们可以拖动滚动条，也可直接在文本框内写数字，如图1

12、-20，把电机功率设置为中等速度前进。图1-20设置好后程序变成图1-21把这个程序下载到机器人上，把机器人放在地上，如果机器人是前进的，说明前面的调试是正确的，如果是原地打转或后退，请重新调试马达。练习二：机器人圆心左转1秒钟图1-22从左边的执行器模块库中各拖一个“移动”“延时”“停止”模块到程序中，设置马达参数为左电机-100，右电机100，延长时间如下图设置为1.0（一定要有小数点）图1-23设置停止为停止所有电机。最后程序成为图1-24练习三：机器人圆弧右转1个圆图1-25程序和上面基本一样，不同的是左马达功率设置为60，右马达功率设置为20，先把延长时间设置为1.0秒，下载，让机器

13、人到地上行走，看这个时间够不够，一直修改，下载，运行，一直看到机器人基本上走出1个圆为止。这时候可能需要延长时间为2.3秒等等。现在我们对机器人转动的一些方法作简单总结：（1）方法1，1个马达后退，另一个马达前进。（2）方法2，1个马达不动，另一个马达前进。（3）方法3，1个马达不动，另一个马达后退。（4）方法4，两个马达都前进，一个快，一个慢。（5）方法5，两个马达都后退，一个快，一个慢。练习四：机器人走8字形机器人走8字和机器人走圆的道理一样，它由2个圆组成，第一次左马达功率设置为60，右马达功率设置为20，另一次左马达功率设置为20，右马达功率设置为60。走8字前首先要会走圆，延长时间和

14、一个圆一样，一次转右圆，一次转左圆。图1-26练习五：机器人走正方形（使用顺序语句）我们要让机器人走一个大致的正方形，可以让机器人走4条边，转3次弯。这个程序，同学们可以打开配套光盘第一章的相关练习，看一看老师是怎样编写的。调试的重点是转动后延长多少时间大概能走90度转弯。练习六：机器人走正方形（使用循环语句）机器人走正方形的动作可以这样完成，先前进1条边，然后做转弯加前进的动作，重复3次，就成了一个正方形。在程序设计中，多次重复的动作可以用循环语句来写，我们学习的循环语句主要有永远循环、条件循环、多次循环3种，在这里我们利用1次前进和3次循环来走正方形。图1-27先前进1次，它由移动和延时2

15、个命令组成，下面循环语句中的前进速度及前进延时要和前面2句一样。先拖出1个移动和延时，设置好马达功率和延长时间，例如马达功率左右都是60，延长时间是1.2秒。再从控制模块库中拖出1个多次循环，如图1-28设置循环次数为3。图1-28图1-29再往循环体内拖“移动”“延时”“移动”“延时”，前面一对甚设置为右转90度，后面设置为前进1条边。同学们如果觉得这道题目有难度，可以打开配套光盘第一章的相关练习，看一看老师是怎样编写的。这个题目的调试重点是转动后延长多少时间大概能走90度转弯。同学们要知道，编程容易，调试难，事实证明，我们在学习机器人的时候，花在搭建和编程上的时间不到总时间的%10，大部分

16、时间是在调试机器人，也就是说，我们的时间都花在小修小补上。本题的大致90度转弯就是靠不断试出来的。练习七：直线效果的纠正我们用的教学机器人价格便宜，机器人上面的部件精度不是很高。有时我们会发现，叫机器人走一条直线，实际上它给我们走了一条弧线。这是因为2个马达的功率稍有差异，随着行走时间的变长，偏差逐渐积累，出现我们不希望的结果。为了纠正机器人走直线的效果，我们先编写一个前进1秒后停止的程序，开始设置左右电机都是100。观察机器人的行走曲线，如果机器人在1秒后向左偏，说明右边的电机力气偏大，我们把马达功率改为左电机100，右电机90，在下载到机器人中，看一看直线效果是否有好转。以后我们如果要后退

17、或前进一段比较长的时间，就把力气比较大的马达功率设置得小一点。同样机器人右偏也是这样纠正。图1-30如图1-30,这就是一个可以测试机器人直线行走效果的程序。第一章课后练习本练习所有题目的参照依据是本章所述的机器人，使用纳英特教学机器人2006版本。（一）是非题（1）下载机器人操作系统时应该把电源开关拨到左侧，下载应用程序时应该把电源开关拨到右侧。（2）延时模块拖延了时间，所以不适合使用延时模块制作灭火机器人。（3）只要左右马达的参数一样，机器人就一定走出一条直线。（4）一般来说，调试机器人占机器人制作总时间的10%左右。（5）为了提高机器人的速度，我们只要学会前进指令的使用就可以了。（二）填

18、空题（1）前进、后退、左转、右转都可以由-模块设置而来。（2）为了保持马达的运动，我们可以使用模块。（3）当左边的马达后退，右边的马达前进时，机器人做出的动作是。（4）左马达以100的速度前进，右马达以30的速度前进，机器人做出的动作是。（5）纳英特教学机器人的2-6号端口叫-口，7-15号端口叫-口。（三）选择题（1）我们对待机器人的态度正确的是（）A 机器人是人类的竞争对手，我们要消灭一切机器人。B 机器人没有生命，我们可以随时把它丢到垃圾堆。C 我们中小学生年纪太小，玩不转机器人。D 机器人是人类制造的工具，使用机器人提高了我们的工作效率。（2）关于机器人的说法正确的是 （）A 机器人是特殊的人B 机器人是特殊的机器C 只有科学家的实验室里才有机器人D 我们只能在动画片里才能看到机器人，我们没有可能玩机器人。（3）我们中小学生学习机器人制作一般是在（）的基础上A 教学机器人平台B 铁矿石、铜矿石等C 水泥、沙子等D 酒精、塑料等（4）适合制作灭火机器