初中九年級信息技術(shù)第1節(jié) 走進機器人的世界

第1節(jié)走進機器人的世界目錄CONTENTS1234機器人的定義機器人的構(gòu)成機器人的身體機器人的發(fā)展方向?qū)W習目標：初步認識機器人，了解機器人的常見應用。學習感悟：機器人是一種聚集多種科技項目的綜合體。實踐創(chuàng)作：撰寫機器人科幻博文。探究學習

1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本——《羅薩姆的萬能機器人》。在這個劇本中，有這樣一段情節(jié)：“未來的某時，某島嶼上的羅薩姆公司制造出大量外貌像人的‘人造人’——Robot。從秘書到勞役，它們都能與人共事，為人服務。”在劇本中，“Robot”可以不吃飯，能夠不知疲倦地工作。我國將“Robot”意譯為機器人?，F(xiàn)實生活中，人們根據(jù)不同的情況研制出不同的機器人，它們有的“有手無頭”，有的“三頭六臂”……那么，什么才是機器人呢？我國科學家對機器人的定義是：機器人是一種具有高度靈活性的自動化機器，具備一些與人或生物相似的智慧能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力等。一、機器人的定義討論學習圍繞機器人的定義，觀察身邊的世界，想一想，你認為哪些機器可以稱為機器人，為什么？小組討論。機器人由3個基本部分構(gòu)成：傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)，如圖所示。二、機器人的構(gòu)成機器人的基本構(gòu)成傳感系統(tǒng)即機器人的感覺器官。機器人通過傳感器檢測環(huán)境、獲取信息。傳感器能夠?qū)囟?、聲音等外界信息轉(zhuǎn)變成機器人能識別的電信號。傳感器涉及很多方面，應用的范圍也很廣。常見的有光敏傳感器、聲敏傳感器、熱敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、溫度傳感器、碰撞傳感器、力敏傳感器、超聲波傳感器、重力傳感器等，如圖所示。此外，我們還可以根據(jù)實際需要，設計制作相應的傳感器。傳感系統(tǒng)常見的傳感器控制系統(tǒng)即機器人的大腦。一般由專用的機器人或單片機組成，內(nèi)含控制機器人的程序、命令和各種信息處理器件。控制系統(tǒng)常見單片機直流電機與伺服電機執(zhí)行系統(tǒng)即機器人的四肢和嘴巴。執(zhí)行系統(tǒng)一般由驅(qū)動機器人執(zhí)行動作的電機、喇叭、燈光、機械手等組成，其中機械裝置占了很大的比重。因此，機器人是融合了微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、機械技術(shù)和計算機技術(shù)的自動控制系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)機器人雖然被稱為“人”，但其實只有少部分的機器人具有人的形體特征。機器人的“身體”結(jié)構(gòu)如圖所示。三、機器人的身體機器人的“身體”結(jié)構(gòu)機器人的“大腦”是機器人最核心的組成部分，主要由微處理器、存儲器等組成，實現(xiàn)分析、判斷和決斷的功能。機器人的“腳”有不同的數(shù)量和樣式，有的是2只，有的是8只，有的是圓圓的輪子，有的像坦克的履帶，如圖所示。機器人約“腳”機器人的“眼睛”由常用的紅外傳感器或微型攝像機組成。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，紅外線在遇到物體后被反射回來，紅外接收管接收到被反射回來的紅外線后，發(fā)出電信號給機器人的“大腦”。這時，機器人就能“看見”東西了，如圖所示。機器人的“耳朵”由麥克風組成，可以感受到聲音的強弱，如圖所示。機器人“看見”東西機器人“聽見”聲音機器人的“嘴巴”由蜂鳴器或喇叭組成，可以“說話”，并且有它表達情感的獨特方式。例如，它高興的時候會“唱歌”，撞上墻時也會“叫痛”呢！機器人的“鼻子”是用氣體自動分析儀做成的，它的原理與人類的鼻子類似。機器人的“手”一般由方形的手掌和節(jié)狀的手指組成，如圖所示。人們觸摸物體會有不同的感覺，如軟、硬、冷、熱等。針對不同的感覺，需要給機器人的“手”安裝不同的傳感器，如熱敏傳感器、碰撞傳感器等。機器人的“手”隨著智能機器人的出現(xiàn)，機器人技術(shù)開始問人類活動的各個領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應用特點，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人，如水下機器人、醫(yī)療機器人、軍用機器人、空間機器人、娛樂機器人等。四、機器人的發(fā)展方向2006年5月9日，中國科學院自動化研究所展出了其自主研制的國際一流水平的仿人型畫像機器人。一個人坐在“貝奇”的對面，只要讓它看上一眼，幾分鐘內(nèi)它就能畫出這個人的肖像?！柏惼妗本C合運用了計算機視覺、人臉識別、高精度運動控制等技術(shù)。首先，它從數(shù)碼相機拍攝到的圖像中提取出人臉的特征，再將其轉(zhuǎn)化為運動指令，控制機器人的“手”在圖板上面出人物的肖像。中國香港的第三代機器人警察擁有很多本領(lǐng)，它不僅能揮動手臂、轉(zhuǎn)動腦袋、走路、跳舞，還能避開障礙物。由于它的身上安裝了攝影機和攝像機，所以它還能捕捉畫面和錄像。更神奇的是，它還能用廣東話和英語回答問題。2010年10月，全球最先進的類人型機器人“阿西莫”（ASIMO）在成都第十一屆中國西部國際博覽會亮相，展示了類人型機器人最高水平的平衡和移動技術(shù)，包括雙足自如行走、轉(zhuǎn)彎、奔跑、上下樓梯，以及舞蹈、足球游戲等技能。英國研制出一個名叫“喬治”的智能聊天機器人?！八笨偸谴髦桓秉S框眼鏡，身穿一件白色套頭衫。他的網(wǎng)絡形象能夠做出許多類似人類的姿態(tài)和表情，不但時常微笑，而且會開懷大笑。他能在互聯(lián)網(wǎng)上尋找朋友，能說40種語言，能同時和2000人語音聊天，是非常典型的人工智能應用。機器人“貝奇”機器人警察機器人“ASIMO”聊天機器人“喬治”近年來，網(wǎng)絡機器人開始出現(xiàn)，如Qrobot機器人。它是一款智能互聯(lián)網(wǎng)機器人，通過語音指令、觸摸、手勢等交互方式為用戶提供豐富快捷的網(wǎng)絡服務。用戶只需要語音控制，就可以獲得像天氣、新聞、音樂、股票、教育、智能提醒等資訊和應用服務。未來的機器人將在網(wǎng)絡機器人、虛擬機器人，以及微型和微小型等方面尋求突破。從世界工業(yè)和科技發(fā)展的潮流看，機器人已成