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简易机器人制作 华南师范大学 郑永驹 2008年8月 Email:zhengyj@scnu.edu.cn 手机一、概述 1、机器人的发展与应用 2、机器人的定义 3、课标有关本课程的大纲要求 4、广东版教材的体系结构 1、机器人的发展与应用 1954年，美国人（G.C.Devod）申请了工业机器人专利 1958年，美国制造出第一台工业机器人 半个世纪来，机器人技术得到高速发展，目前全世界机器人的保有量超过100万台，并以每年10万台的速度在增长。机器人以从单一的工业应用发展到许多领域：如军用、探险、医疗、服务等 简易机器人的结构与应用 简易机器人结构相对简单，价格便宜。一般分为控制与机械两大部分。机械包括机体结构、动力装置、传动机构和执行机构等；控制包括单片机（或嵌入式）系统及其软件、传感器及其电路、控制驱动电路等。 简易机器人的基本结构框图 对“简易”的理解 与在现实生活各个领域服役的机器人比较， “简易机器人”有如下不同： 2、机器人的定义 ? 目前世界上有关机器人的定义没有统一的答案。 日本——机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等七个特征的柔性机器。 法国——机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法为研究对象。 国际标准化组织——工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 中国——机器人是一种自动化的机器，它具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种高度灵活的自动化机器。 3、课标关于《简易机器人制作》的大纲要点 基于计算机技术的学习平台，将机械、电子和单片机的应用有机组合起来。通过本课程的学习，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。 课程由“单片机及其控制程序”、“单片机与控制电路”、 “单片机与传动机械”三个主题构成。 给学生提供了运用当代先进技术和先进思想方法进行设计、制作，以解决实际问题的机会。 4、广东版教材体系结构 全书分为四章，第1、2、3章分别对应于课标的三个主题。第4章介绍应用有关机器人教具平台制作简易机器人的案例作为教学的参考。 二、教材涉及的知识与教法 1、简易机器人的控制核心：单片机的基本知识。 2、简易机器人的控制电路。 3、简易机器人的机械传动。 4、教具介绍。 1、单片机基本知识内容提要 （1）、课标的要求 （2）、什么是单片机 （3）、单片机的特点及应用 （4）、单片机的内部基本结构 （5）、单片机的外引脚与最小应用系统 （6）、单片机的软件 （7）、设计与实践 （1）课标的要求 1.知道单片机的特点和应用。（第1节） 2.知道单片机的基本组成及工作过程。（第2节） 3.知道单片机集成电路引脚的功能（第3节）。 4.了解一种单片机的编程语言，掌握一种单片机常用的编程指令。（第4节） 5. 学会用指令编制简单的控制程序，并能根据试验进行修正。（设计与实践） 6．能操作单片机编程器将编写的程序烧结固化。（设计与实践） （3）单片机的特点及应用 用软件取代硬件电路，实现微控技术。功能强、使用灵活、成本低。 体积小、功耗低，抗干扰能力强。 单片机的应用已渗透到各个领域，如各种设备的自动控制、智能仪器仪表、医疗器械、交通信号控制、汽车电子控制、导弹、导航、智能武器、军用机器人等。据报道：20世纪90年代初期，美国家庭平均拥有64个单片机，到2000年该拥有量已增至226个。由此可见单片机的广阔应用前景。 （4）单片机内部基本结构 （5）外引脚及最小应用系统 以AT89C2051为例 引脚功能说明 最小系统应用实例 （6） 单片机的软件 机器语言、汇编语言、高级语言 机器语言是CPU能够直接识别并执行的最底层的语言，它由一些二进制代码组成。不同系列单片机其代码意义不相同。 汇编语言是用一些助记符来代替机器语言中的指令代码，它与机器指令一一对应同时又便于人们学习和记忆。 高级语言（如C语言、图形化语言等）是按一定的语法规则组成的，它更加符合人们的语言习惯，程序的可读性高，编程简单快捷并具有可移植性。 51系列单片机指令系统具有33种功能，7种寻址方式，共有111条基本指令。 亮点流动程序分析 图形化语言 基于流程图的图形化语言 基于LabView的图形化语言 （7）设计与实践 教材在第一章第3节安排了一个实践活动，让学生制作一个单片机最小应用系统并编写程序烧写到单片机，最后运行观察结果并反复修改程序观察结果。 2、简易机器人的控制电路