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 单片机创新开发与机器人制作
  • 单片机创新开发与机器人制作
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    参考价格: ¥20.00
    产品型号:单片机机器人丛书 (书籍)
    所在地区:北京
    上架时间:2012年08月01日
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    前   言
     
    随着信息技术的发展,智能机器人(包含实体智能机器人和虚拟智能机器人)这一信息技术的前沿领域也得到了飞速的发展,有专家预言,从信息产业的角度看,本世纪第一个十年将是智能机器人时代。我国的中小学校应具有教育超前意识,为了适应未来科技社会对人才培养的需要,中国教育部门制订了首先在普通高中开设“简易机器人制作”课程。
    1. 智能机器人教学实验的必要性和可行性 
    教育今天的超前发展是为以后的经济和社会发展打基础的。为了使现在的学生能够适应未来信息时代的要求,在信息技术基础教育内容中及时地增加有关智能机器人知识的教学内容是有必要的。随着智能机器人市场的逐步形成,使得一些为适应青少年普及的智能机器人平台应运而生,为中、小学开展智能机器人的教学创造了物质条件。随着机器人技术的发展,个人机器人将会成为学习、生活、娱乐的好伙伴。
    2. 智能机器人具有重大技术教育价值的原因
    (1) 技术的综合性。智能机器人集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能、多媒体技术、通讯技术、网络技术等众多领域的科学与技术知识,没有一种技术平台比智能机器人更综合。
    (2) 技术的先进性。智能机器人是技术前沿之一,集成了许多领域的先进技术。
    (3) 技术的自我更新性。智能机器人发展的终极目标是类人机器人,需要人类几十年的努力,在此发展过程中,智能机器人能自主吸收众多技术领域的新发展,从而在本质上保证了智能机器人作为技术教育平台能持续走在时代前列,而大多数技术平台无良好的技术自我更新性。
    (4) 自主体验性。智能机器人非常便于设计各种项目或比赛,学生在实施智能机器人项目的自主体验过程中培养动手能力、创新力、综合能力、协作能力和进取精神等各种能力。
    (5) 兴趣激发性。智能机器人项目或比赛富有挑战性,趣味盎然,有效激发学生对技术的兴趣。
    其中(4)、(5)两项特性和新的自主体验教育模式吻合。其实,智能机器人作为新的技术教育装备本质上支持自主体验教育模式,也只有采用自主体验教育模式,教育智能机器人才能体现真实的教育价值。
    下面再分析一下智能机器人和技术教育知识上的吻合度。下面为教育部将颁布的“高中技术课程标准”的内容模块。
    其中“信息技术基础”、“算法与程序设计”、“人工智能初步”、“技术与设计”、“电子控制技术”、“简易机器人制作”等6个模块的知识和实体智能机器人的知识吻合,有将近50%的吻合度,这得益于智能机器人的技术综合性。
       其中“算法与程序设计”、“网络技术应用”、“多媒体应用”、“数据管理技术”、“服装及其设计”、“建筑与其设计” 等6个模块的知识和虚拟智能机器人的知识吻合,又有将近50%的吻合度,这得益于虚拟智能机器人的技术综合性。
       虚拟智能机器人与实体智能机器人结合互动、联动,把12个模块的知识和智能机器人的知识吻合,有将近90%以上的吻合度,这得益于智能机器人的技术综合性。如果再加上机器人语音识别技术,人机对话及语音控制等应用,智能机器人包含的科技知识面更广泛了。
    根据以上分析,教育智能机器人作为技术教育的全新装备在中国即将全面展开的基础教育改革中将扮演极为重要的角色。
    3. 开展智能机器人教育的目的和意义 
    目的: 
    (1)在教学和活动中培养学生的创新精神和实践能力 
    (2)探索教育改革的新途径 
    意义: 
    (1)有利于对创造型人才的培养及提高国民素质与创新能力教育目标的全面实现 
    (2)有利于全面贯彻党的教育方针,全面实施并推进素质教育 
    (3)有利于迎接知识经济的挑战,全面实施科教兴国的战略 
    (4)有利于学生自身创造潜能的生成,促进学生素质的全面发展、和谐发展、创新发展 
    4.简易机器人制作提纲
        单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。日常生活中的VCD机、DVD机、数字电视机、自动洗衣机、空调及其遥控器等设备都使用着各种各样的单片机,同时在工业控制、智能机器、智能武器、智能化仪表和仪器等领域,它也得到了广泛应用。
        通过本模块的学习,学生应该知道单片机和机械传动的基本知识,能设计与制作由单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器或简单的自动控制系统。
        教学中要重视使用计算机技术提供的学习平台,突出简易机器人的实际应用,合理选择价格低廉、可多次编程的单片机型号和通俗易懂的单片机编程语言。注意应用实例的典型性,着重系统和技术试验等技术思想方法在设计过程中的具体运用,力争达到举一反三的效果。
    广州双龙电子的SL-DIY系列积木化AVR实验板,适用于“简易机器人制作”课程标准,解决了“简易机器人制作”教材的机械结构平台、单片机硬件控制平台、单片机软件编程平台、机器人外包装平台及机器人语音识别与控制平台。
    SL-DIY系列积木化AVR单片机开发实验板,可以像积木一样组合,仅用一条ISP下载线就可开发AVR系列单片机。SL-DIY系列实验板硬件,如果在小学学习时购了,那么到中学、大学学习就不再购单片机硬件设备了。如果在中学学习时购了,那么到大学学习就不再购单片机硬件设备了。这样的一次购入,终身享用,为人们学习单片机的开发应用,机器人创新制作,节省了大量人力、物力、财力和时间。软件可使用图形语言、流程度语言、汇编语言、多种高级语言。所以,只要你会操作电脑,就可搞单片机的开发应用,机器人的设计制作创新。也解决了从小学生、中学生、大学生、青少年如何开展单片机的开发应用,机器人的设计创新活动。
    我国广大中小学,尤其农村中小学经济条件、实验条件较差, 这些学校要开设“智能机器人”课程,会有一定难度,双龙电子考虑到以上情况,开发了虚拟机器人。双龙电子免费提供虚拟机器人软件模块供师生学习开发使用。只要你会操作电脑,你就会开发创新设计虚拟机器人,使我国所有中小学开设“智能机器人”教学既省钱,又采用了最新科研成果,又达到同样教学效果。
    虚拟机器人又可分仿人形机器人、通用仿生机器人、卡通机器人(或火柴棒机器人、动画机器人)等。双龙虚拟机器人可以由硬件或软件来控制,达到虚拟机器人与实体机器人同步协调动作。虚拟机器人也可在电脑屏幕上独立设计,分解、合成各种动作,修改动作幅度(用鼠标拖动图形软件中的滑块或直接输入参数),单步前进调试,单步后退调试,连续运行、脱机(脱离实体机器人)运行、修改运动速度参数、文件保存等操作。双龙虚拟机器人也可通过网络链接,成为网络机器人,或网络虚拟机器人。虚拟机器人可以做实体机器人无法完成的各种高难度特技动作,配上乐曲,加上语音识别功能,实行人机对话,可开发出很多具有创新意识的高科技产品。
    尤其语音识别软件平台,让机器人能听懂话,能讲话,能唱歌,这才是真正的智能机器人,双龙语音识别软件模块就是最好的语音识别软件平台。双龙实体智能机器人、虚拟智能机器人可以联动、互动,也可各自独立工作,也可用语音指挥他们动作, 这得益于PC电脑的丰富资源。配上语音识别软件模块,实现人与机器人语音对话,或用语音控制机器人,这样的智能机器人就更生动活泼,智能机器人变得更可爱、更聪明了。
        SL-DIY系列板应用成果举例:北京景山学校“跳舞机器人”、北京101中学“自学习远程控制可视探测机器人”开发者2003年包送清华大学。中国矿大(徐州)、北京邮电大学、重庆师范大学等,参加大学生电子大赛及CCTV大赛都获得多个大奖。
        SL-DIY系列积木式AVR开发实验功能板是由广州天河双龙电子有限公司开发出来的。本书的每个实验程序都是在SL-DIY系列功能板上,由广州天河双龙电子有限公司的科技人员实验通过。为了配合本书读者能有效地进行机器人制作实践活动,双龙电子可提供多媒体教学培训光盘,光盘内有AVR单片机各种工具软件及大量程序源代码,也可从双龙网站http://www.avr.com.cn/gb/resd1.asp下载。
    本书由耿德根主编,李平、詹卫前、李青等设计SL-DIY系列功能板,编制有关功能板实验程序。虚拟机器人及语音识别软件模块由双龙电子许松研制开发。
    本书承蒙北京航空航天大学出版社的支持,在审校中得到何立民教授、马广云主编    等的大力支持,并得到籍明哲等同志的大力协助;ATMEL公司、中鸣数码有限公司、广州天河双龙电子有限公司等提供大量资料及实验设备,并给于多方面的帮助,在此一并致谢!
    编  者
    2004年5月于北京