智能機(jī)器人學(xué)習(xí)教程

智能機(jī)器人?學(xué)習(xí)教程第1章預(yù)備知識虛擬機(jī)器人?的結(jié)構(gòu)與功?能身體結(jié)構(gòu)在VJC1?.5中，有五種型號?的機(jī)器人：AS-M、AS-MII、AS-UII、AS-InfoX?和AS-InfoM?。圖1－1是虛擬機(jī)?器人的外形?。虛擬機(jī)器人?的身體結(jié)構(gòu)?跟真實(shí)的能?力風(fēng)暴智能?機(jī)器人是相?似的。本書中的范?例采用的機(jī)?器人型號均?為AS-MⅡ。設(shè)置機(jī)器人?型號的方法?參見附錄B?。ASAS-MII（AS-M/AS-UII）AS-AS-InfoX?AS-InfoM?虛擬機(jī)器人?外形感覺器官能力風(fēng)暴智?能機(jī)器人的?感覺功能，是由機(jī)器人?的傳感器實(shí)?現(xiàn)的。能力風(fēng)暴機(jī)?器人身上安?裝的傳感器?有以下幾種?：紅外傳感器?紅外傳感器?由紅外發(fā)射?器和紅外接?收器兩部分?組成。一旦程序中?發(fā)出“紅外測障”的指令，紅外發(fā)射器?就開始發(fā)射?紅外線。紅外線遇到?障礙物會反?射回來，被紅外接收?器接收，從而機(jī)器人?就能判斷出?障礙物所在?的方位。虛擬機(jī)器人?能夠檢測左?、右、前三個方向?的障礙物，跟真實(shí)的能?力風(fēng)暴智能?機(jī)器人基本?相同。發(fā)射紅外線?的虛擬機(jī)器?人如圖1－2所示。機(jī)器人發(fā)射?紅外線示意?圖光敏傳感器?光敏傳感器?能夠檢測光?線的強(qiáng)度，檢測到的值?為0～255之間?的整數(shù)。光線越亮，檢測到的數(shù)?值越?。还饩€越暗，檢測到的數(shù)?值越大。此項(xiàng)功能跟?真實(shí)的能力?風(fēng)暴智能機(jī)?器人是一樣?的碰撞傳感器?虛擬機(jī)器人?的碰撞傳感?器能夠檢測?左、右、前、后四個方向?的碰撞，型號為AS?-InfoX?的機(jī)器人只?能檢測前、左、右三個方向?的碰撞。如前所述，虛擬機(jī)器人?共分五種，它們的的區(qū)?別主要就體?現(xiàn)在碰撞檢?測功能上。所以讀者在?打開程序時?，無論是例程?，還是自己編?寫保存的程?序，如果涉及到?“碰撞檢測”，必須先設(shè)置?相應(yīng)的機(jī)器?人型號（參見附錄B?），然后再打開?程序、仿真運(yùn)行。例如：打開例程“自由行走 (M).flw”時，由于名稱后?面帶有M，故須先將機(jī)?器人型號設(shè)?置為AS-M，然后再打開?程序文件、仿真運(yùn)行。打開例程“自由行走 (Info).flw”時，最好先將機(jī)?器人型號設(shè)?置為AS-InfoM?，然后再打開?程序文件、仿真運(yùn)行。在碰撞檢測?功能方面，虛擬機(jī)器人?跟真實(shí)的能?力風(fēng)暴智能?機(jī)器人有較?大差別（參見附錄C?、D）。聲音傳感器?聲音傳感器?能夠檢測聲?強(qiáng)大小，檢測到的值?為0～255之間?的整數(shù)。數(shù)值越小，聲音越低；數(shù)值越大，聲音越響。此項(xiàng)功能跟?真實(shí)的能力?風(fēng)暴智能機(jī)?器人是一樣?的。地面灰度傳?感器地面灰度傳?感器能夠檢?測地面的灰?度，檢測到的值?為0～255之間?的整數(shù)。地面顏色越?深，灰度值越大?；地面顏色越?淺，灰度值越小?。此項(xiàng)功能跟?真實(shí)的能力?風(fēng)暴智能機(jī)?器人基本相?同。編程語言能力風(fēng)暴智?能機(jī)器人的?編程語言是?VJC1.5，由機(jī)器人C?語言（簡稱JC）和流程圖編?程語言兩部?分組成。讀者使用仿?真版的時候?，可以用流程?圖編程。在用流程圖?編程的同時?，VJC1.5自動生成?JC代碼，便于讀者觀?察、解釋或修改?程序，參見圖1－3。在圖1－3中，左邊是流程?圖，右邊是JC?代碼。在流程圖編?輯界面中，點(diǎn)擊工具欄?上的“JC代碼”快捷按鈕，即可看到當(dāng)?前程序的J?C代碼。機(jī)器人走正?方形的VJ?C程序

VJC1.5仿真版能?做什么為機(jī)器人編?寫程序在VJC1?.5仿真版中?，可以用流程?圖編寫機(jī)器?人程序，同時自動生?成JC代碼?。但不能直接?用JC代碼?為機(jī)器人編?寫程序。在仿真版中?編寫的程序?對真實(shí)的能?力風(fēng)暴機(jī)器?人也是適用?的。創(chuàng)建環(huán)境可以自由創(chuàng)?建環(huán)境，是VJC1?.5仿真版的?一個突出優(yōu)?點(diǎn)，這往往是使?用真實(shí)的機(jī)?器人時所做?不到的。在VJC1?.5仿真版中?，讀者可以利?用光源、聲源、障礙物和彩?色圖帶創(chuàng)建?各種環(huán)境，如房間、迷宮、排雷場地等?。下面的圖1?－4就是用仿?真版創(chuàng)建的?一個環(huán)境――“篝火晚會場?地”，場地左下方?是虛擬機(jī)器?人。篝火晚會場?地仿真運(yùn)行仿真運(yùn)行就?是進(jìn)入仿真?環(huán)境，讓虛擬機(jī)器?人按照程序?指令進(jìn)行運(yùn)?動。編好程序、創(chuàng)建環(huán)境之?后，就可以仿真?運(yùn)行了。因此，在仿真版中?，讀者能夠直?觀地看到機(jī)?器人運(yùn)行的?效果。

初試身手走正方形項(xiàng)目內(nèi)容：為機(jī)器人編?程，使之能走一?個正方形。走的時候顯?示軌跡。走正方形相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向。難度等級：●○○○○項(xiàng)目解析：編寫“走正方形”程序可參照?圖1－1編寫，項(xiàng)目的難點(diǎn)?在于要反復(fù)?調(diào)整“轉(zhuǎn)向模塊”中轉(zhuǎn)向時間?和速度，以便機(jī)器人?正好轉(zhuǎn)90?°。“直行”、“轉(zhuǎn)向”模塊的參數(shù)?設(shè)置方法可?參考“幫助”電子文檔――“執(zhí)行器模塊?”。走六邊形項(xiàng)目內(nèi)容：為機(jī)器人編?程，使之能走一?個六邊形。走的時候顯?示軌跡。要求使用“多次循環(huán)”模塊。相關(guān)模塊：轉(zhuǎn)向、直行、多次循環(huán)。難度等級：●●○○○項(xiàng)目解析：所有的程序?都能用“順序結(jié)構(gòu)”、“選擇結(jié)構(gòu)”以及“循環(huán)結(jié)構(gòu)”來表示。本項(xiàng)目中的?“循環(huán)結(jié)構(gòu)”是程序設(shè)計(jì)?中重要的結(jié)?構(gòu)，故須認(rèn)真掌?握。“多次循環(huán)”模塊在“控制模塊庫?”中。將“多次循環(huán)”模塊拖到流?程圖生成區(qū)?后，在模塊上右?擊鼠標(biāo)，打開參數(shù)設(shè)?置對話框，即可輸入循?環(huán)次數(shù)。另外要注意?的是，使用多次循?環(huán)模塊的時?候，須將待循環(huán)?的內(nèi)容放在?循環(huán)體內(nèi)部?。

走五角星項(xiàng)目內(nèi)容：為機(jī)器人編?程，使之能走出?一個五角星?的形狀。走的時候顯?示軌跡。要求使用“條件循環(huán)”模塊。五角星相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、條件循環(huán)、計(jì)算。難度等級：●●●○○程序設(shè)計(jì)通過該項(xiàng)目?的學(xué)習(xí)可熟?悉VJC1?.5仿真版中?引用變量、變量百寶箱?的概念以及?“條件循環(huán)”和“計(jì)算”模塊的使用?。“條件循環(huán)”模塊在“控制模塊庫?”中。從圖2－8可以看到?，要畫出一個?五角星，需重復(fù)五次?“前進(jìn)、右轉(zhuǎn)”的動作，右轉(zhuǎn)的角度?為1440?。五角星的大?小由前進(jìn)的?距離所決定?。在本例中，要求使用“條件循環(huán)”模塊，我們可以將?其中的條件?表達(dá)式設(shè)置?為整型變量一?<5在程序中，讓整型變量?一從0開始?變化，每循環(huán)一次?，就令整型變?量一增加1?。當(dāng)整型變量?一等于0、1、2、3、4時，條件表達(dá)式?都能滿足；當(dāng)整型變量?一等于5時?，條件表達(dá)式?不再滿足。于是循環(huán)將?進(jìn)行5次，然后就跳出?循環(huán)，程序結(jié)束。參見圖2－9。五角星例程?參數(shù)設(shè)置最初的“計(jì)算”模塊：計(jì)算表達(dá)式?為整型變量一?＝0“前進(jìn)”模塊：速度80，時間2.0秒?？勺孕姓{(diào)整??！坝肄D(zhuǎn)”模塊：相對速度1?00，時間0.4秒?？勺孕姓{(diào)整?。“條件循環(huán)”模塊：條件表達(dá)式?為整型變量一?<5循環(huán)體中的?“計(jì)算”模塊：計(jì)算表達(dá)式?為整型變量一?＝整型變量一?＋1第二個“計(jì)算”模塊參數(shù)設(shè)?置的方法如?下面a)－d)所述：在“計(jì)算”模塊上右擊?鼠標(biāo)，打開參數(shù)設(shè)?置對話框（圖2－10）；計(jì)算模塊的?參數(shù)設(shè)置對?話框在圖2－10中，選擇右上角?的“引用變量”，這時會出現(xiàn)?變量百寶箱?（圖2－11）。變量百寶箱?在變量百寶?箱中點(diǎn)擊一?下“整型變量一?”，在整型變量?一右邊就會?出現(xiàn)一把小?鑰匙，表明整型變?量一被選中?了。點(diǎn)擊“確認(rèn)”。寫出完整的?計(jì)算表達(dá)式?“整型變量一?＝整型變量一?＋1”計(jì)算表達(dá)式?仿真運(yùn)行程序編好后?，就可以仿真?運(yùn)行了。點(diǎn)擊工具欄?中的“仿真”快捷按鈕，進(jìn)入仿真環(huán)?境主界面，選擇“顯示軌跡”，然后點(diǎn)擊“運(yùn)行”鍵，得到一個虛?擬機(jī)器人，將虛擬機(jī)器?人放在運(yùn)行?區(qū)，就能看到機(jī)?器人走出的?軌跡。計(jì)算機(jī)執(zhí)行?程序的過程?如下：首先將“整型變量一?”賦值為0，然后進(jìn)入條?件循環(huán)。每循環(huán)一次?，機(jī)器人前進(jìn)?一段距離，并右轉(zhuǎn)一個?角度，畫出五角星?的一條邊，同時整型變?量一增加1?。故整型變量?一從0依次?變?yōu)?、2、3、4。當(dāng)整型變量?一等于5的?時候，條件表達(dá)式?不再滿足，條件循環(huán)中?止，程序就結(jié)束?了。

奧運(yùn)五環(huán)項(xiàng)目內(nèi)容：為機(jī)器人編?程，使之走出一?個奧運(yùn)五環(huán)?。走的時候顯?示軌跡。奧運(yùn)五環(huán)相關(guān)模塊：啟動電機(jī)、延時等待、停止電機(jī)、轉(zhuǎn)向。難度等級：●●○○○項(xiàng)目解析：設(shè)置本項(xiàng)目?為了學(xué)習(xí)加?固“啟動電機(jī)”模塊的使用?方法，同時熟悉仿?真環(huán)境中“顯示軌跡”和“保留原軌跡?”設(shè)置方法。小技巧：在仿真環(huán)境?中通過點(diǎn)擊?鼠標(biāo)右鍵可?調(diào)整機(jī)器人?的初始角度?。汽車項(xiàng)目內(nèi)容：用機(jī)器人做?一個汽車。前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、劃弧線、停止、亮車燈等動?作任意組合?。車燈可用機(jī)?器人的眼睛?代替。相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、啟動電機(jī)、延時等待、停止電機(jī)、眼睛。難度等級：●●○○○動態(tài)字符項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人顯示?字符“ABCD”，并且字符從?左向右運(yùn)動?。仿真界面中?的顯示屏相關(guān)模塊：顯示、延時等待、永遠(yuǎn)循環(huán)。難度等級：●○○○○項(xiàng)目解析：在本例中，可以這樣來?設(shè)計(jì)程序：用13個顯?示模塊，分別將“ABCD”顯示在不同?部位，如圖2－21/22所示。其中，前一個“顯示”模塊與后一?個“顯示”模塊之間插?一個“延時等待”模塊，延時等待的?時間取0.2秒鐘。當(dāng)程序運(yùn)行?的時候，就會產(chǎn)生動?態(tài)的效果。ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD動態(tài)字符的?設(shè)計(jì)方法穩(wěn)步前進(jìn)彩色地毯項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人在彩?色地毯上行?走，遇到不同的?顏色能發(fā)出?不同的聲音?。相關(guān)模塊：地面檢測、直行、轉(zhuǎn)向、發(fā)音、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷。難度等級：●●○○○創(chuàng)建環(huán)境――彩色地毯。參見幫助電?子文檔/環(huán)境編輯/圖帶和地毯?。項(xiàng)目解析：“地面檢測”模塊用于對?地面的灰度?進(jìn)行檢測，檢測到的值?為0～255之間?的整型數(shù)，數(shù)值越大，地面顏色越?深；數(shù)值越小，地面顏色越?淺。在正式編程?之前，先編寫一個?地面灰度檢?測小程序（參見圖3－22），檢測一下地?毯不同部分?的灰度。然后再構(gòu)思?本項(xiàng)目的解?決方案。百米賽跑項(xiàng)目內(nèi)容：開始時，機(jī)器人站在?跑道的起點(diǎn)?處等待起跑?。一旦聽到發(fā)?令槍響，就立刻沿著?跑道向終點(diǎn)?沖過去。在跑的過程?中機(jī)器人不?能越出跑道?。百米賽跑場?地相關(guān)模塊：地面檢測、聲音檢測、條件循環(huán)、直行。難度等級：●●○○○項(xiàng)目解析：在很多比賽?中要求聲控?啟動，當(dāng)機(jī)器人聽?到聲音后才?能運(yùn)動。這個項(xiàng)目主?要演示在場?地中添加聲?源，具體方法可?參見“幫助”電子文檔/環(huán)境編輯/聲源。仿真運(yùn)行時?，先把機(jī)器人?放在跑道的?起點(diǎn)處，然后添加聲?源。

計(jì)算走過的?距離項(xiàng)目內(nèi)容：計(jì)算機(jī)器人?走過的距離?。相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)角檢測、顯示。難度等級：●●●○○程序設(shè)計(jì)在本例中，我們讓機(jī)器?人先走一段?直線，接著走一段?弧線，然后再走一?段直線。最后，調(diào)用兩個轉(zhuǎn)?角檢測模塊?，分別檢測左?輪和右輪的?轉(zhuǎn)角，并顯示出來?，例程如圖3?－16所示。轉(zhuǎn)角檢測例?程參數(shù)設(shè)置“轉(zhuǎn)角檢測”模塊：打開“轉(zhuǎn)角檢測”模塊的對話?框，如圖3－17所示。轉(zhuǎn)角檢測模?塊的參數(shù)設(shè)?置對話框之?一在圖3－17對話框?中選擇“左輪、編碼器檢測?”，就會彈出如?下對話框：轉(zhuǎn)角檢測模?塊的參數(shù)設(shè)?置對話框之?二在其中選擇?“轉(zhuǎn)角變量一?”，確定。用同樣的方?法，將第二個“轉(zhuǎn)角檢測”模塊的參數(shù)?設(shè)置為“右輪、編碼器檢測?、轉(zhuǎn)角變量二?”?！帮@示”模塊：選擇“引用變量”，在兩行中分?別顯示“轉(zhuǎn)角變量一?”和“轉(zhuǎn)角變量二?”。仿真運(yùn)行仿真運(yùn)行時?，顯示軌跡，可以看到機(jī)?器人走過一?條曲線，最后在右上?角的顯示屏?上顯示出左?右輪的轉(zhuǎn)角?數(shù)。機(jī)器人的輪?子轉(zhuǎn)一圈，機(jī)器人的光?電編碼器接?收到33個?脈沖，轉(zhuǎn)角計(jì)數(shù)為?33。真實(shí)的能力?風(fēng)暴機(jī)器人?輪子的直徑?d＝64mm。您可以根據(jù)?檢測到的左?右輪平均轉(zhuǎn)?角數(shù)，用如下公式?計(jì)算出機(jī)器?人走過的平?均距離：您還可以在?以上例程中?添加一段程?序，計(jì)算機(jī)器人?走過的距離?，并將計(jì)算結(jié)?果顯示出來?。不過，用上述公式?計(jì)算出的結(jié)?果適用于真?實(shí)的機(jī)器人?，與仿真界面?上的標(biāo)尺不?一定吻合。小知識：光電編碼器?光電編碼器?是靠發(fā)射與?接收紅外光?來工作的，由碼盤和光?電編碼模塊?組成。碼盤安裝在?機(jī)器人的輪?子上，隨輪子一起?轉(zhuǎn)動。光電編碼模?塊則裝在輪?子的支架上?。碼盤上共有?66個輻條?，黑白相間。光電編碼模?塊同時具有?發(fā)射與接收?紅外線的功?能，參見圖3－19。無返回信號?有返回信號?光電編碼器?的工作原理?圖從圖中可以?看出：紅外線照射?在黑色輻條?上時沒有反?射信號，因?yàn)榧t外光?大部分已經(jīng)?被黑色輻條?吸收；當(dāng)紅外線照?射在白色輻?條上時有反?射信號，因?yàn)榧t外光?在白色輻條?上反射強(qiáng)烈?。于是，當(dāng)機(jī)器人運(yùn)?動時，光電編碼器?就能接收到?脈沖信號。輪子每轉(zhuǎn)一?圈，共產(chǎn)生33?個脈沖。光電編碼器?有計(jì)數(shù)功能?，能累加接收?到的脈沖數(shù)?。秒表項(xiàng)目內(nèi)容：讓機(jī)器人在?顯示屏上顯?示時間，可以當(dāng)作秒?表來使用（圖3－20）。顯示時間相關(guān)模塊：系統(tǒng)時間、顯示、永遠(yuǎn)循環(huán)。難度等級：●○○○○項(xiàng)目解析：在本書中很?多項(xiàng)目可用?于機(jī)器人比?賽，比如走迷宮?、滅火。進(jìn)行機(jī)器人?比賽，就需要計(jì)算?所花的時間?。VJC1.5仿真版提?供了“系統(tǒng)時間”模塊，能滿足程序?設(shè)計(jì)的需要?。風(fēng)扇定時項(xiàng)目內(nèi)容：用機(jī)器人做?成一個電風(fēng)?扇，來回?cái)[動著?吹。并且有電風(fēng)?扇的定時功?能，吹一段時間?就停下來。相關(guān)模塊：轉(zhuǎn)向、啟動電機(jī)、停止電機(jī)、系統(tǒng)時間、條件循環(huán)。難度等級：●●○○○程序設(shè)計(jì)要讓風(fēng)扇定?時，則須調(diào)用“系統(tǒng)時間”模塊。在程序中，控制風(fēng)扇運(yùn)?行的時間可?以用條件循?環(huán)來實(shí)現(xiàn)。程序一開始?，首先啟動擴(kuò)?展電機(jī)，然后進(jìn)入條?件循環(huán)，條件表達(dá)式?為：時間變量一?<10.0000條件循環(huán)的?內(nèi)容為：左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、檢測系統(tǒng)時?間，并將它在顯?示屏上顯示?出來。一旦檢測到?系統(tǒng)時間超?過10秒鐘?，就跳出條件?循環(huán)，停止擴(kuò)展電?機(jī)，程序結(jié)束。參見圖3－21。參數(shù)設(shè)置“啟動電機(jī)”模塊：選擇“擴(kuò)展電機(jī)”，而將左右電?機(jī)的功率均?設(shè)置為零。“條件循環(huán)”模塊：條件表達(dá)式?為時間變量一?<10.0000“系統(tǒng)時間”模塊：變量選擇“時間變量一?”?！巴Ｖ闺姍C(jī)”模塊：停止擴(kuò)展電?機(jī)。仿真運(yùn)行點(diǎn)擊“仿真”快捷按鈕，進(jìn)入仿真環(huán)?境主界面，點(diǎn)擊“運(yùn)行”鍵，將虛擬機(jī)器?人放到運(yùn)行?區(qū)就可以了?。運(yùn)行時可以?看到右上角?顯示屏上有?時間顯示。風(fēng)扇定時例?程醉漢項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人模仿?醉漢的姿態(tài)?，跌跌撞撞地?走。如果碰到人?或障礙物，就轉(zhuǎn)過身，繼續(xù)走。相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、碰撞檢測。難度等級：●●○○○創(chuàng)建環(huán)境――設(shè)置一個房?間，在房間里擺?一些障礙物?。小知識：碰撞傳感器?在此，我們簡要介?紹機(jī)器人的?碰撞傳感器?，以型號為A?S-MII的真?實(shí)機(jī)器人為?例。碰撞傳感器?是感知碰撞?信息的傳感?器。在能力風(fēng)暴?智能機(jī)器人?的左前、右前、左后、右后部位設(shè)?置有四個碰?撞開關(guān)，它們與碰撞?環(huán)共同構(gòu)成?了碰撞傳感?器(圖3－26)。碰撞開關(guān)及?碰撞環(huán)碰撞環(huán)與機(jī)?器人底盤柔?性連接，在受力后與?底盤產(chǎn)生相?對位移，觸發(fā)固連在?底盤上的碰?撞開關(guān)，使之閉合。從而機(jī)器人?就能感知來?自不同方向?的碰撞。參見圖3－27。機(jī)器人的碰?撞傳感器示?意圖根據(jù)接收到?的開關(guān)信號?，機(jī)器人能夠?判別八個方?向的碰撞(見圖3－28)。前左前右后左后左前右前左前左前右后左后左前右前左碰撞方位在VJC1?.5仿真版中?，虛擬機(jī)器人?至多只能識?別前、后、左、右四個方向?的碰撞。自由行走項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人在空?間漫步，有時候會停?下來，欣賞欣賞風(fēng)?景，唱唱歌，然后又繼續(xù)?走。遇到障礙物?能自動避開?，但不會撞上?去。相關(guān)模塊：轉(zhuǎn)向、直行、紅外測障、碰撞檢測、條件判斷、發(fā)音。難度等級：●●●○○創(chuàng)建環(huán)境――自由創(chuàng)意。趨光的飛蛾?項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人模仿?飛蛾，一旦發(fā)現(xiàn)光?，就會向著光?走過去。相關(guān)模塊：亮度檢測、啟動電機(jī)、延時等待、停止電機(jī)、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷。難度等級：●●●○○機(jī)器人趨光?的方式程序分析問：機(jī)器人如何?才能朝著光?源走過去？答：可以采用比?較機(jī)器人左?右眼的亮度?值的方法。如果左眼的?亮度值小于?右眼的亮度?值，說明機(jī)器人?的左眼接收?到的光線較?強(qiáng)，離光源較近?；而機(jī)器人的?右眼接收到?的光線較弱?，離光源較遠(yuǎn)?。這時就讓機(jī)?器人逆時針?劃一段弧線?，目的是讓機(jī)?器人的右眼?離光源更近?些。類似地，如果右眼的?亮度值小于?左眼的亮度?值，則說明機(jī)器?人的左眼離?光源較遠(yuǎn)，這時就讓機(jī)?器人順時針?劃一段弧線?。通過逆時針?劃弧線和順?時針劃弧線?的交替，機(jī)器人就可?以逐步接近?光源了。參見圖3－29。問：機(jī)器人怎樣?才不會撞上?蠟燭？答：如果機(jī)器人?左眼或右眼?的亮度值小?于某一個值?，比如20，就停止電機(jī)?。這樣，機(jī)器人走到?蠟燭跟前就?會停下來，而不會撞上?蠟燭。參見圖3－30的例程?。參數(shù)設(shè)置第一個“亮度檢測”模塊：方式選擇“左”，變量選擇“亮度變量一?”。第二個“亮度檢測”模塊：方式選擇“右”，變量選擇“亮度變量二?”。第一個“條件判斷”模塊：條件表達(dá)式?為條件一：亮度變量一?<20。條件二：有效，亮度變量二?<20，條件邏輯關(guān)?系“或”。第二個“條件判斷”模塊：條件表達(dá)式?為亮度變量一?<亮度變量二?。其下的“啟動電機(jī)”模塊：左電機(jī)功率?20，右電機(jī)功率?80。第三個“條件判斷”模塊：條件表達(dá)式?為亮度變量二?<亮度變量一?。其下的“啟動電機(jī)”模塊：左電機(jī)功率?80，右電機(jī)功率?20?！把訒r等待”模塊：時間設(shè)為0?.1秒。仿真運(yùn)行仿真運(yùn)行時?，在運(yùn)行場地?中央添加光?源，光源半徑設(shè)?為180，漸變值設(shè)為?30。然后將虛擬?機(jī)器人放在?光圈的邊緣?，機(jī)器人就會?向光源中心?走過去。走到蠟燭跟?前，機(jī)器人會自?動停下來。趨光的飛蛾?例程鼴鼠項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人模仿?鼴鼠，在地洞中來?回走動，如發(fā)現(xiàn)光就?轉(zhuǎn)身鉆進(jìn)地?洞里躲起來?。參見圖3－31。鼴鼠場地相關(guān)模塊：亮度檢測、紅外測障、碰撞檢測、啟動電機(jī)、延時等待、停止電機(jī)、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷。難度等級：●●○○○越障跑項(xiàng)目內(nèi)容：在跑道上有?一些障礙物?，機(jī)器人的任?務(wù)是聽到發(fā)?令槍后，以最快的速?度從起點(diǎn)跑?到終點(diǎn)，途中要避開?障礙物。越障跑示意?圖相關(guān)模塊：轉(zhuǎn)向、直行、紅外測障、條件判斷、地面檢測、永遠(yuǎn)循環(huán)。難度等級：●●●○○項(xiàng)目解析：這個項(xiàng)目與?“短跑比賽”類似，但增加了難?度，障礙物檢測?可用“紅外測障”模塊，也可用“碰撞檢測”模塊。跑道可以自?行設(shè)計(jì)。太陽能電池?項(xiàng)目內(nèi)容：用機(jī)器人模?擬太陽能電?池。當(dāng)有光照著?機(jī)器人的時?候，機(jī)器人的眼?睛就亮起來?，就象太陽能?電池點(diǎn)亮燈?泡一樣。相關(guān)模塊：亮度檢測、眼睛、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷。難度等級：●○○○○仿真運(yùn)行：在機(jī)器人運(yùn)?行場地中間?，添加光源，光源半徑1?80，漸變值30?。然后將機(jī)器?人放在光圈?中即可。

挑戰(zhàn)自我填字游戲項(xiàng)目內(nèi)容：在機(jī)器人運(yùn)?行場地上，有若干個顏?色各別的圓?形圖帶，分別代表不?同的英文字?母。請您設(shè)計(jì)一?個程序，開始時讓機(jī)?器人顯示一?個英文單詞?，但缺少一個?字母。如果將機(jī)器?人放在代表?正確字母的?圖帶上，機(jī)器人就會?顯示出完整?的單詞，并高興地唱?歌、眼睛放光。如果將機(jī)器?人放在代表?其他字母的?圖帶上，機(jī)器人則會?發(fā)出另一種?聲音，提示“錯誤”。相關(guān)模塊：地面檢測、條件判斷、顯示、發(fā)音。難度等級：●●●○○創(chuàng)建環(huán)境――在機(jī)器人運(yùn)?行場地上設(shè)?置若干個圓?形圖帶，按照灰度值?從小到大的?順序排列，分別代表英?文字母ab?cdefg?……如圖4－1所示。程序分析首先編一個?地面灰度檢?測的程序，用以檢測圓?形圖帶的灰?度。其次進(jìn)入仿?真環(huán)境主界?面，創(chuàng)建填字游?戲場地。然后編寫填?字游戲的程?序。在例程（圖4－2）中，顯示的單詞?是doct?or，缺少字母c?。填字游戲場?地中三排圓?形圖帶的灰?度值分別為?0、43、63、85、106，127、128、149、170、191，202、213、234、255，依次代表a?bcdef?ghijk?lmn等1?4個字母。故程序運(yùn)行?時，將機(jī)器人放?在第一排第?三個圖帶上?，就可以得到?正確的結(jié)果?，顯示出完整?的單詞，并唱歌。而放在其他?的圖帶上則?會提示錯誤?。填字游戲場?地填字游戲例?程臺球項(xiàng)目內(nèi)容：在一個空房?間里，機(jī)器人不停?地撞過來撞?過去，就象臺球一?樣。房間里可以?有一些障礙?物。機(jī)器人反彈?的角度應(yīng)盡?可能合理。相關(guān)模塊：碰撞檢測、直行、轉(zhuǎn)向、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷。難度等級：●●●○○臺球場地示?意圖程序分析要讓機(jī)器人?象臺球一樣?運(yùn)動，則當(dāng)前方發(fā)?生碰撞時，機(jī)器人應(yīng)向?后方運(yùn)動；當(dāng)后方發(fā)生?碰撞時，機(jī)器人應(yīng)向?前方運(yùn)動；當(dāng)左方發(fā)生?碰撞時，機(jī)器人應(yīng)右?轉(zhuǎn)90度，然后繼續(xù)向?前運(yùn)動；當(dāng)右方發(fā)生?碰撞時，機(jī)器人應(yīng)左?轉(zhuǎn)90度，然后繼續(xù)向?前運(yùn)動；當(dāng)前后左右?都沒有發(fā)生?碰撞時，機(jī)器人就保?持向前運(yùn)動?的狀態(tài)。參見圖4－4和圖4－5。“臺球”主程序“臺球”子程序參數(shù)設(shè)置主程序“條件判斷”模塊：按照從上至?下的順序，四個條件判?斷模塊的參?數(shù)設(shè)置如下?表所示。條件表達(dá)式?碰撞變量一?＝＝前碰撞變量一?＝＝后碰撞變量一?＝＝左碰撞變量一?＝＝右“左轉(zhuǎn)”模塊：速度80，時間0.3秒。“右轉(zhuǎn)”模塊：速度80，時間0.3秒。“向前”子程序“前進(jìn)”模塊：速度100?，時間0.05秒?！芭鲎矙z測”模塊：選擇變量“碰撞變量一?”。“條件循環(huán)”模塊：條件表達(dá)式?為碰撞變量一?＝＝無“向后”子程序“后退”模塊：速度-100，時間0.05秒?！芭鲎矙z測”模塊：選擇變量“碰撞變量一?”。“條件循環(huán)”模塊：條件表達(dá)式?為碰撞變量一?＝＝無仿真運(yùn)行仿真運(yùn)行時?，創(chuàng)建一個單?房間場地，里面放一些?障礙物，如圖4－3所示。然后將機(jī)器?人放到房間?里，機(jī)器人就會?象臺球一樣?運(yùn)動起來。彈球游戲項(xiàng)目內(nèi)容：在一個房間?里有若干柱?子（圓形障礙物?），房間門口用?白色圖帶表?示。機(jī)器人在房?間里運(yùn)動，象皮球一樣?彈來彈去，檢測到柱子?下面的圓形?彩色圖帶可?得分（紅色10分?，黃色8分，藍(lán)色6分，綠色4分，紫色2分）?？礄C(jī)器人在?彈出房間以?前能得幾分?，并且將分?jǐn)?shù)?顯示出來。相關(guān)模塊：碰撞檢測、直行、轉(zhuǎn)向、計(jì)算、顯示、條件循環(huán)、地面檢測。難度等級：●●●○○創(chuàng)建環(huán)境――設(shè)計(jì)一個空?房間，里面有幾個?圓形障礙物?，放在圓形彩?色圖帶上。如圖4－9所示。彈球游戲場?地隨機(jī)走項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人隨機(jī)?行走，有時前進(jìn)，有時后退，有時左轉(zhuǎn)，有時右轉(zhuǎn)。行走的距離?和轉(zhuǎn)彎的角?度要有變化?，強(qiáng)調(diào)隨機(jī)性?。相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、計(jì)算、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷、碰撞檢測、紅外測障。難度等級：●●●○○程序分析要實(shí)現(xiàn)隨機(jī)?行走，須考慮以下?幾個方面：避免碰撞。機(jī)器人在行?走的過程中?，如果發(fā)生了?碰撞，則后退一點(diǎn)?，并掉轉(zhuǎn)方向?。紅外避障。機(jī)器人邊行?走邊進(jìn)行紅?外探測，如果發(fā)現(xiàn)左?、右、前任一方向?有障礙物，就轉(zhuǎn)向。前進(jìn)。設(shè)置前進(jìn)的?參數(shù)時，將時間取為?0.05秒或0?.1秒，可以使紅外?探測和碰撞?檢測的周期?較短，從而令機(jī)器?人具有較高?的靈敏度。優(yōu)先級。優(yōu)先級的設(shè)?置為：避免碰撞的?優(yōu)先級最高?；其次紅外避?障；前進(jìn)的優(yōu)先?級最低，如果沒有發(fā)?生碰撞，也沒有發(fā)現(xiàn)?障礙物，才前進(jìn)。隨機(jī)性。隨機(jī)性體現(xiàn)?在行走的距?離和方向上?，距離應(yīng)有時?長有時短，方向應(yīng)忽左?忽右、忽前忽后。以方向的隨?機(jī)性為例，我們可以通?過“計(jì)算”模塊，計(jì)算機(jī)器人?轉(zhuǎn)向的次數(shù)?。如果右轉(zhuǎn)了?3次，就左轉(zhuǎn)一次?；如果左轉(zhuǎn)了?4次，就右轉(zhuǎn)一次?；如果前進(jìn)了?5次，就后退一次?，等等。機(jī)器人的運(yùn)?行環(huán)境?？梢约虞d環(huán)?境――迷宮、單房間場地?或標(biāo)準(zhǔn)滅火?場地等（參見幫助電?子文檔/環(huán)境文件管?理）。也可以自己?創(chuàng)建一個環(huán)?境。

沿墻走項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人沿著?墻壁行走（采用左手規(guī)?則或者右手?規(guī)則）。相關(guān)模塊：啟動電機(jī)、延時等待、停止電機(jī)、紅外測障、碰撞檢測、直行、轉(zhuǎn)向、永遠(yuǎn)循環(huán)。難度等級：●●●○○程序分析沿墻走，顧名思義，即機(jī)器人靠?近墻壁行走?。采用左手規(guī)?則時，墻壁在機(jī)器?人的左邊；而采用右手?規(guī)則時，墻壁在機(jī)器?人的右邊。下面以左手?規(guī)則為例加?以說明。沿墻走示意?圖如圖4－10所示，要實(shí)現(xiàn)沿墻?走，機(jī)器人可以?采取劃弧線?的方法，邊前進(jìn)邊檢?測墻壁。機(jī)器人如果?發(fā)現(xiàn)前方有?障礙物，說明正對著?墻壁了，就右轉(zhuǎn)約9?0度；如果發(fā)現(xiàn)左?方有障礙物?，說明機(jī)器人?左側(cè)對著墻?壁了，就右轉(zhuǎn)約6?0度；否則就劃弧?線前進(jìn)。有時候機(jī)器?人會撞上墻?壁，為此機(jī)器人?還需具有處?理碰撞的功?能。在程序中，我們讓機(jī)器?人一旦檢測?到碰撞，就后退一點(diǎn)?，并右轉(zhuǎn)約6?0度。沿墻走的例?程如圖4－11所示。沿墻走例程?參數(shù)設(shè)置“紅外測障”模塊：檢測完成后?，進(jìn)行條件判?斷，條件表達(dá)式?為紅外變量一?＝＝左“條件判斷”模塊：條件表達(dá)式?為紅外變量一?＝＝前“啟動電機(jī)”模塊：左電機(jī)功率?20，右電機(jī)功率?30?！把訒r等待”模塊：時間0.05秒?！芭鲎矙z測”模塊：條件表達(dá)式?為碰撞變量?。綗o其余模塊的?參數(shù)自行設(shè)?置，并需反復(fù)調(diào)?整，直至滿意為?止。仿真運(yùn)行仿真運(yùn)行時?，加載單房間?場地、標(biāo)準(zhǔn)滅火場?地、走迷宮場地?均可。讀者也可以?自己創(chuàng)建一?個場地，讓機(jī)器人在?其中運(yùn)行。

點(diǎn)歌臺項(xiàng)目內(nèi)容：用機(jī)器人做?一個點(diǎn)歌臺?，當(dāng)前、后、左、右四個方向?發(fā)生碰撞時?，能分別唱不?同的歌曲。歌曲以子程?序的形式調(diào)?用。相關(guān)模塊：直行、轉(zhuǎn)向、碰撞檢測、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件判斷、子程序。難度等級：●●●○○創(chuàng)建環(huán)境――在機(jī)器人運(yùn)?行場地中設(shè)?置一些障礙?物。回音壁項(xiàng)目內(nèi)容：機(jī)器人根據(jù)?檢測到的聲?音強(qiáng)度，發(fā)出相近的?聲音。比如檢測到?聲音強(qiáng)度為?180，就發(fā)音（音頻為17?4.6）。相關(guān)模塊：聲音檢測、條件判斷、發(fā)音、永遠(yuǎn)循環(huán)。難度等級：●●○○○仿真運(yùn)行：在機(jī)器人運(yùn)?行場地中添?加聲源。查找最大值?項(xiàng)目內(nèi)容：給出一組數(shù)?，讓機(jī)器人從?中找出最大?值，并顯示出來?。相關(guān)模塊：計(jì)算、條件判斷、條件循環(huán)、顯示。難度等級：●●●○○項(xiàng)目解析：“查找最大值?”項(xiàng)目需要設(shè)?計(jì)算法。下面給出了?一個簡單的?例程，你也可以設(shè)?計(jì)自己的算?法。還可以自己?設(shè)計(jì)類似的?項(xiàng)目，然后自己編?程實(shí)現(xiàn)。本例中給出?了六個整型?數(shù)5、8、-12、3、64、81，由六個計(jì)算?模塊分別賦?給整型變量?一、整型變量二?、整型變量三?、亮度變量一?、亮度變量二?、亮度變量三?（見圖4－12中的前?六個藍(lán)色矩?形“計(jì)算”模塊）。查找最大值?的過程實(shí)際?上是條件判?斷的過程（見圖4－12中的紅?色菱形“條件判斷”模塊），我們選用整?型變量一與?其它變量逐?一進(jìn)行比較?，如果整型變?量一小于與?之相比較的?變量，就將后者賦?給整型變量?一（見圖4－12中條件?判斷下的“計(jì)算”模塊），否則整型變?量一保持不?變。最后得到的?整型變量一?就是最大值?，將它顯示出?來就可以了?（見圖4－12中最后?的“顯示”模塊）。對照圖4－12流程圖?右邊的JC?代碼可以更?清楚地理解?上述過程。查找最大值?例程排序項(xiàng)目內(nèi)容：給出一組數(shù)?（例如3個整?數(shù)），讓機(jī)器人將?其從小到大?排列，并依次顯示?出來。相關(guān)模塊：計(jì)算、條件判斷、條件循環(huán)、顯示。難度等級：●●●○○項(xiàng)目解析：“排序”是計(jì)算機(jī)數(shù)?據(jù)結(jié)構(gòu)中重?要的內(nèi)容，通過VJC?1.5仿真版能?完成較簡單?的數(shù)據(jù)排序?，通過“排序”項(xiàng)目，能鍛煉自己?程序設(shè)計(jì)能?力。最大公約數(shù)?項(xiàng)目內(nèi)容：求兩個正整?數(shù)的最大公?約數(shù)，并顯示出來?。相關(guān)模塊：計(jì)算、條件判斷、條件循環(huán)、顯示。難度等級：●●●○○程序分析求兩個正整?數(shù)的最大公?約數(shù)，可用輾轉(zhuǎn)相?除法（參見后面的?小知識）。編程計(jì)算時?，須注意到C?語言中整型?數(shù)的特點(diǎn)，兩個整型數(shù)?相除得到的?商仍為整型?數(shù)，小數(shù)部分被?忽略。參考程序如?如圖4－13所示。參數(shù)設(shè)置條件循環(huán)之?前的四個“計(jì)算”模塊：計(jì)算表達(dá)式?如下表所示?整型變量一?＝255（被除數(shù)）整型變量二?＝60（除數(shù)）整型變量三?＝整型變量一?÷整型變量二?（得到商）整型變量三?＝整型變量一?－整型變量二?×整型變量三?（得到余數(shù)）“條件循環(huán)”模塊：條件表達(dá)式?為整型變量三??。?循環(huán)體中的?四個“計(jì)算”模塊：計(jì)算表達(dá)式?為整型變量一?＝整型變量二?（除數(shù)升級為?被除數(shù)）整型變量二?＝整型變量三?（余數(shù)升級為?除數(shù)）整型變量三?＝整型變量一?÷整型變量二?（得到商）整型變量三?＝整型變量一?－整型變量二?×整型變量三?（得到余數(shù)）“顯示”模塊：顯示信息為?“整型變量二?”。求最大公約?數(shù)例程小知識：最大公約數(shù)?和輾轉(zhuǎn)相除?法兩個正整數(shù)?的最大公約?數(shù)，是指能整除?這兩個整數(shù)?的最大的整?數(shù)。例如：18和45?的最大公約?數(shù)是9。求最大公約?數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方?法是輾轉(zhuǎn)相?除法。設(shè)有兩個整?數(shù)和，且，它們的最大?公約數(shù)為d?，用輾轉(zhuǎn)相除?法求最大公?約數(shù)d的算?法如下表所?示：

表達(dá)式步驟被除數(shù)＝除數(shù)×商＋余數(shù)1＝×＋2＝×＋3＝×＋┊┊┊┊┊┊┊┊＝×＋＝×＋＝×＋0第1步，以作被除數(shù)?，作為除數(shù)，得到的商為?，余數(shù)為。第2步，將升級為被?除數(shù)，將升級為除?數(shù)，得到商為，余數(shù)為。其余的步驟?依此類推。從第1步開?始，在每一步的?表達(dá)式中，由于被除數(shù)?和除數(shù)都能?被d整除，故余數(shù)（＝被除數(shù)－除數(shù)×商）也能被d整?除。在上述過程?中，由于除數(shù)小?于被除數(shù)，余數(shù)又小于?除數(shù)，故余數(shù)越變?越小。又由于余數(shù)?不能小于d?，否則會導(dǎo)致?矛盾，于是最后必?定可以得到?余數(shù)為零，如下式所示?：此即為表中?第n步的式?子，該式中的除?數(shù)就是所要?求的最大公?約數(shù)d，即【證明】由于第n步?中整除，從表格倒推?上去可知，也能整除、、……、、故