1、目 录1 能力风暴个人机器人的行为准则 12 能力风暴个人机器人的能量 23 能力风暴个人机器人的大脑 44 能力风暴个人机器人的骨架 75 能力风暴个人机器人的关节 86 能力风暴个人机器人的“脚” .107 能力风暴个人机器人的皮肤 .138 能力风暴个人机器人的眼睛 .159 能力风暴个人机器人的耳朵 .1810 能力风暴个人机器人的嘴 .2011 能力风暴个人机器人的行为准则形成一个社会是不是一个人类能够立足于地球上的决定性因素呢？这个我们不敢肯定，但是社会确实是人类发展不可缺少的环境。在人类社会的发展进程中，逐渐形成了人类的道德标准，行为规范乃至法律法规。人类社会中的人们根据这些标准
2、、规范、法律来指导、约束自己的行为，从而使整个人类能正常延续下去。社会环境的作用巨大，地位也不容忽视。机器人也是有行为的个体，它们有自己的社会环境吗？这个环境又是怎样的？能力风暴个人机器人是能够自主运行的机器人，它有自己的运行环境，也有规范自己行动的准则。在大家使用能力风暴个人机器人前，应该首先安装JC软件，JC 是指交互式 C语言。大家注意这就是能力风暴个人机器人的“内环境”了！通过这个内环境，机器人可以与外界环境进行交流！能力风暴个人机器人的交流过程是这样进行的，举个例子，比如机器人身在一个迷宫里，它想走出来，我们就要具体的规范它的行为：发现前方有物体，就后退，转弯；左边有碰撞，就向右转，
3、等等，告诉机器人一些2方法，一些准则，让它知道自己遇到问题该怎么做。我们告诉机器人的这些行为准则汇总起来就是 JC程序，一种机器人可以读懂的程序。在完成任务时可以通过下面一些过程，比如通过分析、比较、判断，做出抉择，来自主的完成它的任务。2 能力风暴个人机器人的能量我们大家每天都要吃东西，因为我们需要从食物中吸收能量来供给我们的身体消耗！人类可以吃的食物有成千上万种，我们通过消化吸收从中吸取需要的营养，来供给我们的消耗。机器人它也要运动，那它的能量又是从何而来的呢？能力风暴个人机器人能吃的“食物”种类可不象人类能吃的食物种类那么多！我们的能力风暴个人机器人很“挑食” ，它只能吃“电能”在能力风
4、暴个人机器人的肚子下面有一个电池盒，盒子里面有 5节可充电电池。3“哇！快到中午了，我饿了！ ”我们人类知道自己的感受，心里明白自己饿不饿。那么机器人自己会知道 “饿不饿 ”吗？聪明的能力风暴个人机器人也自己知道“饿不饿” ，当机器人饿了电池电量不足时，它主板上的红色 LED会一闪一闪的，提醒你该给它喂食了充电！如果你不理它，不给它吃饭，它就不会按照你给它的命令干事，最后干脆一动不动。你可要照顾好它哟！人吃饭要用到筷子、勺、刀叉等餐具，那机器人吃饭用什么餐具呢？能力风暴个人机器人吃饭也有自己的餐具，这就是充电器。给机器人充电时，先将它的三态开关拨到“停”的位置，然后将充电器的一端插入机器人的充
5、电口里。电量不足红灯闪4充电插口 充电器充电器的另一端是插座，插入到交流 220V两孔插座上。此时，充电器上对应着“充电”的红灯亮。一次充电需要 4个小时，当电充满了以后， “充饱”的绿灯亮起。3 能力风暴个人机器人的大脑大脑是人体最复杂的结构组织。人的大脑是人行为控制的重要部分，在控制肌体行为时它要做出处理信息、发出指令等一系列的过程。大脑的实际工作情况我们至今仍不完全清楚，但它是一个“人 ”不可或缺的东西。机器人能够自主运行，当然也有它的大脑，作为指挥它行动的中枢。你知道机器人的大脑是什么吗？能力风暴个人机器人的大脑是它最核心的东西，这5就是主板！主板上布满了芯片、走线、管脚、插针，它们共
6、同组成了能力风暴个人机器人的大脑。能力风暴个人机器人主板图大脑有什么功能？记忆，分析，判断，决断，这些是大脑的基本功能，这些功能能正常进行，大脑的控制能力才能发挥出来。那么，机器人的大脑有什么功能呢？能力风暴个人机器人的大脑也有记忆功能，这由主板上的内存来实现，至于“分析、判断、决断”功能由主板上的许多芯片共同完成，其中芯片 68HC11的作用很大。能力风暴个人机器人的大脑在明白了“行为准则”后，也就是 JC程序下载到主板后，就可以自动运行了。6人的大脑有时候会生病的，这种病态可以通过 “头晕 ”， “头痛 ”这些感觉来表现出来。机器人的大脑也会出现问题吗？它可以自我诊断吗？能力风暴个人机器人
7、的大脑是会生病的，但是它可以进行简单的故障诊断：a 当主板开关拨到运行时，主板上的绿色LED会亮，若此灯不亮，则表示主板上未得到电；b 当我们给能力风暴下载程序时，主板上的黄色 LED会闪动，表示下载正常，若黄灯不亮或是不闪动，则表示下载不正常。绿灯下载时候黄灯闪74 能力风暴个人机器人的骨架人体内的五脏六腑，再加上各种器官，这么多东西，它们是靠什么组成人体这样一个整体的？人的五脏六腑，各种器官主要是依附在骨架上的，靠骨架来支撑。骨架不仅负重，让各种器官依附在自己身上，同时它的构造还是各种器官大体布局的一个框架。机器人也有很多的 “器官 ”，我们后面会讲到，那么它的器官又是如何布局的呢？它也应
8、该有骨架吧？能力风暴个人机器人的确是有骨架，它的骨架也有支撑和布局两种作用，你能找到吗？“骨架”就是机器人的底架、上盖。底盘 上盖能力风暴个人机器人的底架上依附着大脑、关节、脚、嘴、耳朵，外壳上还有眼睛，它们构成了机器人的大体框架。85 能力风暴个人机器人的关节人的关节是人的运动结构的关键部分，它传递着运动，有时通过它可以改变运动的方向与模式。关节是人体动作过程中不可或缺的结构组织。人的身体可以做出很多的动作与姿态，各个关节起到了重要作用。在机器人身上也有 “关节 ”，你能找出来什么是机器人的“关节 ”吗？你可以在机器人身上与运动连接最紧密的地方找到机器人的“关节”！这个“关节”就是齿轮头。齿
9、轮头是能力风暴个人机器人运动的关键所在，它由直流电机和齿轮箱组成： 直流电机利用电能产生旋转运动，传入齿轮箱的是一根旋转的轴，我们称它为电机的输出轴或是齿轮箱的输入轴； 齿轮箱将直流电机输出轴的转速降低，并将这个旋转运动通过轴、齿轮机构传递到轮子上，促使轮子旋转。这样，能力风暴个人机器人就能够运动起来了。齿轮头的两个端头一端是输出轴，它与轮子进行连接，将运动传给轮子；一端是输入端子，它是直流电机的电源输入端，它把旋转运动的原动力电能引入给齿9轮头这个“关节” 。关节在人体内是一个摩擦很多的地方，所以在关节里有关节液进行润滑，能力风暴个人机器人的关节也有这个需要吗？是的，能力风暴个人机器人有这个
10、需要！在能力风暴个人机器人的齿轮头里就充满了润滑油，这样可以促使运动更顺畅可靠！人可以走快走慢，随心所欲！机器人可以这样吗？当然可以！走快走慢与个人机器人的“关节”齿轮头的输入端密切相关。因为直流电机的转速受到输入电压的影响，所以当改变输入到直流电机上的平均电压时就可以改变直流电机的转速，转速改变自然就能改变机器人的运动直流电机电源端子齿轮头输出轴10速度。6 能力风暴个人机器人的“脚”脚是用来做什么的？走路！那是当然！那么个人机器人的“脚”应该是什么样子的呢？也有两条腿吗？脚的主要功能是行走，是人的重要运动结构！个人机器人作为一个 “人 ”，它也是可以运动的，不过它的运动结构与我们人类的不相
11、同。你能在个人机器人上找到它的 “脚 ”吗？在能力风暴个人机器人的身上有两个圆圆的轮子，它们就是个人机器人的“脚”了！看来个人机器人是靠轮子的滚动来行走的！我们人用脚能实现什么运动？向前直走，向后转弯，左转，右转，原地打转 ，还有，跳跃！这些技术动作个人机器人都11能作吗？能力风暴个人机器人很能干，因为它能够完成向前直走，向后转弯，左转，右转，原地打转这些平地上的技术动作。但是很遗憾，就现在的机构来讲能力风暴个人机器人还不能跳跃！有这么多种运动方式，能力风暴个人机器人在具体运动时将如何选择呢？我们前面说过，将规范约束机器人的一组指令组合起来，形成一个 JC程序，下载到机器人上，机器人就可以根据
12、 JC程序来控制自己的行动了。所以，在我们给机器人的 JC程序中可以通过语句的组合、参数的设置让机器人走出不同的技术动作。在大家学会了让机器人听懂你的话时，你就可以随意的让机器人做出不同的运动方式。当我们要求机器人走的有节奏又有规律时，你看机器人，是不是在跳舞！大家可以下载JC例程文件夹下的程序 dance.c，它能让机器人跳舞！有时我们的脚还有其他的功用，比如说它可以用来丈量长度！假如我们一步的距离大致是 1cm，那么我们跨了几步就是几个1cm，这样就可以进行简单的丈量了。个人机器人可以做到吗？能力风暴个人机器人可以进行丈量，不仅如此，它12还可以做的更好，能更精确的进行测量！在能力风暴个人
13、机器人的“脚”内侧轮子的内侧有一块黑白辐条相间的码盘，旁边的底架上有一块绿色的小芯片，这是光电编码器。轮子转过多少圈，光电编码器可以统计出来，并把信息反馈给大脑。当轮子的半径一定时，机器人就可以计算出自己走了多远，进行精确丈量。反过来行吗？人可以完成这样一个过程：走 100m停下。在具体实现过程中我们可以事先标识出来，然后从起始点走到终点，就算完成了。个人机器人也可以做到吗？这个对机器人来说很简单。能力风暴个人机器人可以准确的知道自己走了多远，通过光电编码器返回的信息，大脑可以不断的计算出机器人自己走了多远，进行动态监控。当然，当它算到自己已经走到规定距离时，就立即下指令让关节、脚停下来。这样
14、就可以实现“走100m停下” 。关于光电编码器的具体原理、应用我们可以参看操作手册 。137 能力风暴个人机器人的皮肤皮肤是人类自我保护的第一道屏障，人是有自我保护能力和意识的，自我保护也是人的天性！能力风暴个人机器人作为智能机器人，智能的表现首先就是它应该会自我保护！人的皮肤不愧是自我保护的第一屏障，它几乎覆盖着人的整个身体，敏感的向大脑反馈着接受到的各种信息！能力风暴个人机器人的皮肤是什么样的，它能完成保护自己的人物吗？能力风暴个人机器人当然也有自己的皮肤，这就是在它腰上的圆环碰撞环碰撞环能力风暴个人机器人的这张“皮肤”能够感知来自360的碰撞情况。当有碰撞产生时，碰撞环受到压迫，然后就顺
15、着碰撞产生的方向按击碰撞环内的微型开关，最后产生一个电信号，通知大脑。14虽然我们说能力风暴个人机器人能感知到来自360的碰撞，但是它的分辨率不高，它把各个方向的碰撞只归结为 8方向的：前，左前，右前，后，左后，右后，左，右。当有碰撞产生时，大脑得到的信息是这8个方向中一个或是几个方位有碰撞。这对于能力风暴个人机器人的自我保护功能已经足够了。我们知道人的皮肤有时受过伤以后就对痛、接触的感觉不明显了；而且有时皮肤上出现老茧的地方也会对痛、接触等感知不敏感。能力风暴个人机器人会出现这样的问题吗，在有些地方会出现感觉盲区？能力风暴个人机器人也会有这种问题的，会出现感觉盲区，主要是因为这张皮肤不是覆盖
16、在能力风暴个人机器人全身上的：a 能力风暴个人机器人的皮肤能感觉到四周的碰撞，但是要注意冲向它的碰撞物不能低于或高于它的碰撞环，因为这样它就不能感觉到了；b 注意，如果碰撞来自上方或是底下，能力风暴个人机器人就没“感觉”了。怎么样，帮帮它吧！有增加能力风暴个人机器人性能的欲望吗？你可以自己动手试试，让机器人的皮肤可以把机器人保护的更全面一点。这可是一个有挑战性的工作哟，在你熟悉了能力风暴个人机器人后试一试！成15功了，你可就成为了能力风暴个人机器人开发高手了！8 能力风暴个人机器人的眼睛在你的想象中机器人的眼睛是什么样子的，是不是这样的你是这样想的吗？能力风暴个人机器人的眼睛可是有所不同哟！它
17、的眼睛能发现东西。至少有眼球，有眼皮吧，由细胞组成，能看见东西16在这里我们的能力风暴个人机器人的眼睛是由红外传感器和光敏传感器组成的，你能在机器人上找到它们吗?对了，它们都在能力风暴个人机器人前面的窗口里.机器人的眼睛原理：1 红外传感器红外发射管发出红外线，红外线在遇到物体后被反射回来，红外接受管接受到被反射回来的红外线以后，发出电信号给机器人的“大脑”！这时候机器人就“看见”东西了！2 光敏传感器能力风暴个人机器人的光敏传感器由两个光敏电阻组成，光敏电阻能够感知光线的强弱。现在让我们来看看人的眼睛：a可视距离是有限的；红外发射 红外接受 光敏17b可以看见东西的大小是有限制的，不能看见太
18、小的东西；c眼睛里有感光细胞，能感知光的强弱；让我们再来对比一下机器人的眼睛：A 能力风暴个人机器人的眼睛也是有可视距离的，这主要由红外传感器来决定，在这里我们的能力风暴个人机器人的是一个范围： 10cm“可视”距离80cm；B 能力风暴个人机器人“看”太小的东西不行，比如太细的条状物它就很难发现；C 能力风暴个人机器人的眼睛里也有“感光细胞” ，这就是我们的光敏传感器。光敏传感器是靠光敏电阻来分辨光线强弱的；别忘了，有时候还会出现近视呢！这时候我们需要眼镜，它可以起到调节作用 ; 能力风暴个人机器人的最远“可视距离”是 80cm。这是由红外传感器决定。有的机器人看的近，有的机器人看的远，没关
19、系，这是可调的，只要不超过能力风暴个人机器人的可视范围。在调节时我们可以利用主板上的调节电位器，在电位器的旁边分别标有“irleft”“irright”，逆时针旋转，能力风暴个人机器人的“可18视距离” 减小，反之，增大。当人的眼睛看见物体后，人就可以根据所看到的东西进行判断，做出相应的决定。当能力风暴个人机器人发现物体以后呢？它会有什么反应？红外传感器是发现物体的关键器件，当机器人发现物体后，它会产生两种反应：跟踪；避障；当我们的机器人发现物体时它会跟踪着物体运动，观察这个现象你可以下载 JC10例程机器人行为里的follow.c；当我们的机器人发现物体后它也可以采取避障的方式进行运动。对于
20、这两种反应方式，我们的能力风暴个人机器人是如何进行选择的呢？这关键在于它大脑里的控制程序，在后面的 JC语言学习中你可以具体了解到。9 能力风暴个人机器人的耳朵19人的耳朵是什么样子?你能想象出能力风暴个人机器人的耳朵是什么样子的吗?摸一摸你的耳朵，你能告诉我它是怎么工作的吗？它的原理是什么？能力风暴个人机器人的耳朵比人的耳朵简单多了，它的结构不象人耳那样复杂，原理也不象人耳那么深奥。麦克风就是机器人的耳朵。麦克风虽然很简单，可是它的功能很强。通过麦克风，能力风暴个人机器人可以感受到声音的强弱。人的耳朵能听见的声音是有一定的频率范围的，这个频率范围约为 16 20000Hz的机械波。能力风暴个
21、人机器人的耳朵什么声音都能听吗？它能听的声音有范围吗？能力风暴个人机器人的“耳朵”麦克风并不是所20有的声音都能听见，它能“听见”的声音范围跟人能听见的声音频率是大致一样的。当我们欣赏音乐的时候，我们听到的是声音的韵律其实都是由声音的节奏、频率构成的。能力风暴个人机器人能欣赏音乐吗？能！能力风暴个人机器人能够感知到声音的强弱，利用这一点，可以通过不同的方式让能力风暴个人机器人感知到韵律。我们通过程序的编制让能力风暴个人机器人可以听懂声音的节奏和频率。要让能力风暴个人机器人能够准确的听懂音乐，听懂声音，是一个很大的工程、很大的挑战。但是我们现在却可以让它听懂简单的节奏，比如让它听懂一个音节，你叫
22、它“走”它就走，你叫它“停” ，它就停！10 能力风暴个人机器人的嘴远古的人类最先通过手势来表达自己的情感、意愿，21在“语言”通过声音这种形式表达出来以后，交流变的如此简单。用发声说话的形式来交流已是人类不可或缺的一种行为方式，那么能力风暴个人机器人呢？它能行吗？当然能！在能力风暴个人机器人身上，它的嘴就是蜂鸣器！蜂鸣器人有人的语言，能力风暴个人机器人也有它表达情感、意愿的独特方式，比如它高兴的时候会唱歌；当它撞上墙时会“叫痛” ；你叫它一声，它也会回应你一下呢！人发出的声音是有一定的频率范围的，而且人的发声频率最高为 3000Hz，这是由人体发声组织的具体结构决定的。22能力风暴个人机器人
23、的发声频率也是有一定限制的，超过这个范围后，机器人的嘴蜂鸣器可就负担不起了，不久你就会发现机器人的声音哑了。所以，跟它玩时要学会保护它哟！有的人因为各种原因，成为了哑巴，发不出声音来，这个时候他们会用哑语来表达自己的意思，或是用笔书写文字借以抒情。人有各种表达意愿的方式，机器人有吗？机器人也有自己的多中表达方式，比如除了发声，它还可以通过显示文字来表达自己。LCD显示屏这时，机器人用的是 LCD液晶显示器。这个显示器可以显示多种字符，但是不能显示汉字。23LCD显示人的 “话 ”是能够听懂的语言，那么机器人能够说出人们能听懂的话吗？要让机器人自己说出“人话” ，并不是一件容易的事，但是我们可以通过添加配件让能力风暴个人机器人讲几句“人话” ，这个配件就是 AS_Sound卡，具体的应用大家可以查看配件使用手册 。有了这个卡以后，能力风暴个人机器人的“嘴”可就更厉害了，不仅可以用蜂鸣器来表达自己的情感，还可以利用 AS_Sound卡来与人交流。通过以上的讲解，你也许对机器人已经有了比较形象的了解，但这仅仅是对机器人的一个初步认识，如果你想更好的了解机器人，与它作朋友，可以仔细的读一读我们系列丛书的其他几册。
