1、第一章 认识纳英特机器人在开始机器人灭火实验前，大家先要准备好实验器材和场地。可以为我们提供实验器材的机器人公司有很多，本书以纳英特教学机器人为研讨平台，大家可以访问纳英特机器人公司的网站 http:/，获取更多信息。目前市场上用于教学的机器人主要有：乐高机器人、纳英特机器人、广茂达能力风暴机器人、中鸣机器人、双龙机器人、慧鱼机器人、通用机器人、交大阳光机器人等十几种。选型是进行机器人灭火实验前所面临的一个重要问题，选型的标准是性价比要高。根据目前教育经费紧缺的实际情况，实验器材要满足教学的需要，还要能满足竞赛的需求。我们在器材选择前要经过慎重的考虑，本人认为我们应该从以下几个方面来考察：（1
2、） 教学理念要先进本人认为这是最重要的一条，我们选择的产品应该和现在的教育潮流相符合，有利于同学们动手能力的培养，机器人的搭建空间要大，能充分发挥我们的想象力。我们使用的机器人平台应该符合中小学生的年龄特点，要有利于创新能力的培养。（2） 产品质量要好产品质量是选择教学机器人品牌的重要标准，如果单从产品质量考虑，乐高机器人应该成为首选，但乐高产品价格贵，输入输出端口少，不能满足竞赛的需要。（3） 售后服务要好我们中小学生虽然学习能力强，但机器人的技术含量高，需要对我们进行多次的培训。我们还需要机器人公司随时为我们提供技术指导，为我们修理损坏的器材。现在由于竞争激烈，各厂家为了扩大市场，售后服务
3、普遍比较好。（4） 价格要合理由于目前教育经费十分紧缺，而教育部门的各级领导看到了开展机器人进课堂活动的重要性，又希望短期能出成绩。这样每一套机器人最好是能满足教学的需求，又能满足竞赛的需求。所以机器人的价格一定要合理，才有可能被我们选择。（5） 灭火项目的竞赛效果要好本书主要从灭火机器人竞赛辅导这一主线出发，来介绍教学机器人的软硬件制作过程。我们希望制作出来的产品能在比赛中取得好成绩，用竞赛成绩来检验自己的学习成果。进几年从灭火项目来看，纳英特机器人表现出了巨大优势，在 2006 年的全国中小学电脑机器人制作活动中，小学、初中、高中三个年龄段的灭火项目，纳英特机器人用户获得了 2 金 1 银
4、的优异成绩。作者把纳英特机器人和其他产品进行了一番对比，发现纳英特机器人体积小，重量轻，机器人的搭建十分方便，有利于各种方案的实现，搭建出来的灭火机器人速度快，成功率高，所以在机器人灭火比赛中往往取得比较好的成绩。经过综合考虑，作者决定以纳英特教学机器人为研讨平台，讲解一下灭火机器人制作的一般规律，为同学们提供一些参考思路。大家完全可以根据自己的实际情况选择产品，本书的很多内容对其他种类的灭火机器人制作同样有参考作用。图 1-1图 1-1 就是一台简单的纳英特灭火机器人，它由很多部件组成。本书论述的机器人是2006 年版本，编程软件要求使用纳英特机器人图形化编程系统 2.5.4002 或更高版
5、本，下面我们来对纳英特机器人的主要部件进行初步认识。图 1-2图 1-2 所示的部件就是纳英特机器人的主体部分，背面有 1 个液晶显示屏，相当于电脑的显示器，它可以把机器人中的某些信息显示出来，方便人们修改机器人的软硬件设置。我们通常把液晶显示屏的一端叫机器人的头部。图 1-3如图 1-3，在机器人朝前的一面有很多传感器接口，我们把它叫做端口，每个端口都有 3 个传感器连接铁芯。如果从我们的角度看来，图上从左到右是 3 号口-10 号口，总共 8 个端口，其中 3-6 口适合接模拟传感器， 7-10 口适合接数字传感器。图 1-4图 1-4 的接口位于机器人左侧，在图上有 5 个一样的接口是1
6、1-15 口，适合接数字传感器，在这本书中，我们把大部分红外避障传感器接在这个位置，右侧比较大一点的接口是机器人和电脑的通讯口。机器人通过一根通讯线和电脑相连，把我们在电脑中编写好的程序下载到机器人中，让机器人有个聪明的脑袋，指挥其他部分协同工作，完成我们交给他的任务。图 1-5机器人的后面如图 1-5，从左到右的 5 个部件分别是充电口、电源开关、stop 开关、start 开关、扩展电源接口。在入门阶段需要了解的部件是：（1）充电口，当机器人连续工作 2-3 小时的时候就会表现出走路走不动等现象，这说明机器人“肚子饿了” ，需要“吃饭” 。这时我们可以把机器人的电源开关拨到中间，然后用插在
7、 220v 交流电上的电源适配器（又叫充电器）给机器人充电。充电时电源适配器的指示灯为红色，充电完成，指示灯变绿色。（2）电源开关电源开关有 3 种状态，拨到中间为为关闭机器人，拨到右边可以让机器人运行我们设计的程序，配合硬件来完成预期的任务。电源开关拨到右边左边，通常用在下载机器人的操作系统上，当我们发现机器人不听我们话的时候，有可能是操作系统坏了，我们可以重新下载机器人的操作系统。图 1-6图 1-6 中 4 个并排的是马达接口，从左到右分别叫 motor0 、motor1 、motor2 、 motor3。我们一般把机器人左边的马达接在 motor0 上，右边的马达接在 motor1 上
8、，灭火风扇接在motor2 上。上面介绍了机器人主体上的一些主要部件，但我们还没有看到机器人的手脚，眼睛鼻子耳朵也一个没有看到。我们中小学生玩的机器人比较简单，机器人的手脚由马达轮子等组成， “眼睛” “鼻子” “耳朵”等感觉器官也很低级，我们把它们叫传感器。图 1-7为了给机器人装上手脚，我们可以利用如图 1-7 所示的轮子，这种轮子叫万向轮，既可前后滑动，又可左右转动。我们在开始学习的时候为了降低控制的难度，通常把左右转动的滚动珠用扎带缚住。这样轮子可以前后转动但不能左右转动。图 1-8只有上面的万向轮，没有动力来源，机器人还是不会动。在这里为机器人提供动力的部件叫马达，如图 1-8，马达
9、上有红黑两色的电源连接线，通过连接插头可以和机器人主体上的马达接口相连。连接好马达电源插头后，马达就可以从机器人主体内的电池板中得到能量，机器人对电机的控制命令也从这 2 条线传出。在马达电源插头上我们可以看到上面有 2 个小螺旋，借助小一字螺丝刀，我们可以松开或者固定 2 根电源线。当螺丝刀逆时针转动时，可以松开连接，顺时针转动可以紧固连接。同学们要仔细观察，找出松开和紧固电源线的方法。同学们要注意往机器人主体上转的螺丝一定要选择较短的那种，否则机器人可能出现故障。图 1-9如图 1-9，当我们把“手脚” 给机器人装上后，这台机器人就有了活动能力，把它到地上它就成了图 1-10 所示的倒三轮
10、结构机器人。图 1-10在图 1-10 中我们已经把左边的马达接在 motor0 接口上，我们还需要把右边的马达接在旁边的 motor1 接口上。下面是这台倒三轮机器人的正面视图。图 1-11现在我们先对这一台机器人进行马达测试，看它是否和我们的装配意图相符合。在安装了纳英特机器人随机的机器人编程系统的情况下（没有安装的，请辅导老师安装好） ，点桌面上的 nstrobot 图标 （图 1-12） ，出现纳英特积木式机器人图形化编程环境。图 1-13从左边的执行器模块库中拖一个启动电机模块到程序中，在右边的启动电机模块上双击或者点右键点模块属性，如下图，把马达的功率设置为 100。图 1-14点
11、左上角的“文件” “另存为”取名为“马达测试”保存起来，以便以后重复利用。然后我们来把刚才编写好的程序下载到机器人身体中，让机器人按照我们的指示去完成任务。在下载程序前我们要先把通讯线的一头和电脑的一个串口连接，连接方法见下图：图 1-15上图中老师连接了 2 根通讯线，同学们只要连接 1 根就可以了。通讯线的另一端和机器人相连，见下图。图 1-16在下载前我们用 1 个手把机器人提起，防止马达的转动使机器人从高处摔下损坏，然后向右打开开关。点“编译下载” ，图 1-17图 1-18选择好与电脑连接的串口，点“下载应用程序” ，如果下载失败，请检查串口是否搞错，通信线有没有连接，机器人电源有没
12、有打开等情况。有时候什么也没有改变，关开一下电源，重新下载，也可能会取得成功。下载成功后把电源拨到中间关闭机器人，然后在把电源拨到右侧打开机器人，这时候我们应该看到左侧的轮子在前进，如果右侧的电机在转，请交换 moor0 和 motor1 的插头。如果左电机在转，但是在后退，请交换 motor0 插头上的红黑线。右边的电机也同样测试，只不过程序中是启动电机 1。在完成马达测试后我们就可以来做电机运动练习题，通过练习来学习机器人的基本行走方法。练习一：机器人前进图 1-19如图 1 19，从左边的执行器模块库中拖一个移动模块到程序中，双击程序中的“移动”模块，在出现的参数设置框中，我们可以拖动滚动条，也可直接在文本框内写数字，如图1-20，把电机功率设置为中等速度前进。图 1-20设置好后程序变成
