初中九年级信息技术第1节 走进机器人的世界

第1节走进机器人的世界目录CONTENTS1234机器人的定义机器人的构成机器人的身体机器人的发展方向学习目标：初步认识机器人，了解机器人的常见应用。学习感悟：机器人是一种聚集多种科技项目的综合体。实践创作：撰写机器人科幻博文。探究学习

1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本——《罗萨姆的万能机器人》。在这个剧本中，有这样一段情节：“未来的某时，某岛屿上的罗萨姆公司制造出大量外貌像人的‘人造人’——Robot。从秘书到劳役，它们都能与人共事，为人服务。”在剧本中，“Robot”可以不吃饭，能够不知疲倦地工作。我国将“Robot”意译为机器人。现实生活中，人们根据不同的情况研制出不同的机器人，它们有的“有手无头”，有的“三头六臂”……那么，什么才是机器人呢？我国科学家对机器人的定义是：机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些与人或生物相似的智慧能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力等。一、机器人的定义讨论学习围绕机器人的定义，观察身边的世界，想一想，你认为哪些机器可以称为机器人，为什么？小组讨论。机器人由3个基本部分构成：传感系统、控制系统、执行系统，如图所示。二、机器人的构成机器人的基本构成传感系统即机器人的感觉器官。机器人通过传感器检测环境、获取信息。传感器能够将温度、声音等外界信息转变成机器人能识别的电信号。传感器涉及很多方面，应用的范围也很广。常见的有光敏传感器、声敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、温度传感器、碰撞传感器、力敏传感器、超声波传感器、重力传感器等，如图所示。此外，我们还可以根据实际需要，设计制作相应的传感器。传感系统常见的传感器控制系统即机器人的大脑。一般由专用的机器人或单片机组成，内含控制机器人的程序、命令和各种信息处理器件。控制系统常见单片机直流电机与伺服电机执行系统即机器人的四肢和嘴巴。执行系统一般由驱动机器人执行动作的电机、喇叭、灯光、机械手等组成，其中机械装置占了很大的比重。因此，机器人是融合了微电子技术、传感技术、通信技术、机械技术和计算机技术的自动控制系统。执行系统机器人虽然被称为“人”，但其实只有少部分的机器人具有人的形体特征。机器人的“身体”结构如图所示。三、机器人的身体机器人的“身体”结构机器人的“大脑”是机器人最核心的组成部分，主要由微处理器、存储器等组成，实现分析、判断和决断的功能。机器人的“脚”有不同的数量和样式，有的是2只，有的是8只，有的是圆圆的轮子，有的像坦克的履带，如图所示。机器人约“脚”机器人的“眼睛”由常用的红外传感器或微型摄像机组成。红外发射管发出红外线，红外线在遇到物体后被反射回来，红外接收管接收到被反射回来的红外线后，发出电信号给机器人的“大脑”。这时，机器人就能“看见”东西了，如图所示。机器人的“耳朵”由麦克风组成，可以感受到声音的强弱，如图所示。机器人“看见”东西机器人“听见”声音机器人的“嘴巴”由蜂鸣器或喇叭组成，可以“说话”，并且有它表达情感的独特方式。例如，它高兴的时候会“唱歌”，撞上墙时也会“叫痛”呢！机器人的“鼻子”是用气体自动分析仪做成的，它的原理与人类的鼻子类似。机器人的“手”一般由方形的手掌和节状的手指组成，如图所示。人们触摸物体会有不同的感觉，如软、硬、冷、热等。针对不同的感觉，需要给机器人的“手”安装不同的传感器，如热敏传感器、碰撞传感器等。机器人的“手”随着智能机器人的出现，机器人技术开始问人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人，如水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空间机器人、娱乐机器人等。四、机器人的发展方向2006年5月9日，中国科学院自动化研究所展出了其自主研制的国际一流水平的仿人型画像机器人。一个人坐在“贝奇”的对面，只要让它看上一眼，几分钟内它就能画出这个人的肖像。“贝奇”综合运用了计算机视觉、人脸识别、高精度运动控制等技术。首先，它从数码相机拍摄到的图像中提取出人脸的特征，再将其转化为运动指令，控制机器人的“手”在图板上面出人物的肖像。中国香港的第三代机器人警察拥有很多本领，它不仅能挥动手臂、转动脑袋、走路、跳舞，还能避开障碍物。由于它的身上安装了摄影机和摄像机，所以它还能捕捉画面和录像。更神奇的是，它还能用广东话和英语回答问题。2010年10月，全球最先进的类人型机器人“阿西莫”（ASIMO）在成都第十一届中国西部国际博览会亮相，展示了类人型机器人最高水平的平衡和移动技术，包括双足自如行走、转弯、奔跑、上下楼梯，以及舞蹈、足球游戏等技能。英国研制出一个名叫“乔治”的智能聊天机器人。“它”总是戴着一副黄框眼镜，身穿一件白色套头衫。他的网络形象能够做出许多类似人类的姿态和表情，不但时常微笑，而且会开怀大笑。他能在互联网上寻找朋友，能说40种语言，能同时和2000人语音聊天，是非常典型的人工智能应用。机器人“贝奇”机器人警察机器人“ASIMO”聊天机器人“乔治”近年来，网络机器人开始出现，如Qrobot机器人。它是一款智能互联网机器人，通过语音指令、触摸、手势等交互方式为用户提供丰富快捷的网络服务。用户只需要语音控制，就可以获得像天气、新闻、音乐、股票、教育、智能提醒等资讯和应用服务。未来的机器人将在网络机器人、虚拟机器人，以及微型和微小型等方面寻求突破。从世界工业和科技发展的潮流看，机器人已成