單片機創(chuàng)新開發(fā)與機器人制作

　　本書介紹了機器人無所不能的本領(lǐng)。詳細介紹了ATMEL公司AVR單片機的特點及其開發(fā)應(yīng)用工具；機器人控制核心部件為什么選用AVR單片機；單片機控制程序編程下載的方法；單片機創(chuàng)新開發(fā)的方法；有關(guān)機器人的基本知識，包括輪式機器人、仿生機器人、虛擬機器人、機器人的語音識別與語音控制的創(chuàng)新制作等。教你如何對機器人設(shè)計編程，對機器人進行調(diào)試控制。本書介紹的SLDIY系列積木化AVR單片機實驗板，適用于“簡易機器人制作”課程標(biāo)準(zhǔn)，解決了“簡易機器人制作”教學(xué)的6大平臺。SLDIY系列實驗板的軟件、硬件，普遍適用于小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)單片機學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)，簡單易學(xué)，且成本低，應(yīng)用廣泛?；诖?，本書重點介紹如何利用SLDIY系列實驗板進行機器人制作和創(chuàng)新開發(fā)，以期為青少年參加機器人創(chuàng)新大賽以及參與機器人課程教學(xué)提供有力的工具。本書是一本實用性、實踐性很強的機器人開發(fā)應(yīng)用指導(dǎo)教材。它服務(wù)于全國機器人創(chuàng)新大賽，服務(wù)于“簡易機器人制作”課程，是指導(dǎo)老師的實用參考書，亦可作為單片機、機器人的培訓(xùn)教材。并附含有機器人圖片、錄像、單片機相關(guān)工作軟件及單片機及機器人應(yīng)用源程序等內(nèi)容的光盤，作為本書的補充。本書前言前言隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能機器人（包含實體智能機器人和虛擬智能機器人）這一信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域也得到了飛速地發(fā)展。有專家預(yù)言，從信息產(chǎn)業(yè)的角度看，21世紀(jì)的第一個10年將是智能機器人的時代。開展智能機器人教育的必要性教育的超前發(fā)展是為以后的經(jīng)濟和社會發(fā)展打基礎(chǔ)。為了使現(xiàn)在的學(xué)生能夠適應(yīng)未來信息時代的要求，在信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的內(nèi)容中及時地增加有關(guān)智能機器人知識的教學(xué)內(nèi)容是有必要的。隨著智能機器人市場的逐步形成，為青少年專門開發(fā)的智能機器人平臺應(yīng)運而生，這為中小學(xué)開展智能機器人的教學(xué)創(chuàng)造了物質(zhì)條件。智能機器人教育的意義智能機器人的教學(xué)和科技活動中能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，這有助于探索我國教育改革的新途徑，其意義不言而喻：有利于培養(yǎng)創(chuàng)造型人才，提高國民素質(zhì)，全面實現(xiàn)創(chuàng)新能力教育目標(biāo)；有利于全面貫徹黨的教育方針，全面實施并推進素質(zhì)教育；有利于迎接知識經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，全面實施科教興國的戰(zhàn)略；有利于挖掘青少年的創(chuàng)造潛能，促進青少年素質(zhì)的全面發(fā)展。智能機器人的技術(shù)教育價值①技術(shù)的綜合性。智能機器人集成了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件和軟件、人工智能、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等眾多領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)知識，可以說，目前沒有一種技術(shù)平臺比智能機器人的綜合性更強。②技術(shù)的先進性。智能機器人是前沿技術(shù)之一，集成了許多領(lǐng)域的先進技術(shù)。③技術(shù)的自我更新性。智能機器人發(fā)展的終極目標(biāo)是類人機器人，這需要人類幾十年的努力。在此發(fā)展過程中，智能機器人能自主吸收眾多技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)展，具有良好的技術(shù)自我更新性，從而在本質(zhì)上保證了智能機器人作為技術(shù)教育平臺，能持續(xù)走在時代的前列。④自主體驗性。智能機器人項目非常便于設(shè)計各種項目或比賽，學(xué)生在實施智能機器人項目的自主體驗過程中，能夠培養(yǎng)動手能力、創(chuàng)新能力、綜合能力、協(xié)作能力和進取精神等。⑤興趣激發(fā)性。智能機器人項目或比賽富有挑戰(zhàn)性，趣味盎然，能有效激發(fā)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣。其中第④、⑤兩項特性和新的自主體驗教育模式相吻合。其實，智能機器人作為新的技術(shù)教育裝備，本質(zhì)上支持自主體驗教育模式。也只有采用自主體驗教育模式，教育智能機器人才能體現(xiàn)真實的教育價值。智能機器人與高中技術(shù)教育的契合教育部頒布了“高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)”的內(nèi)容模塊，其中，“信息技術(shù)基礎(chǔ)”、“算法與程序設(shè)計”、“人工智能初步”、“技術(shù)與設(shè)計”、“電子控制技術(shù)”、“簡易機器人制作”6個模塊的知識與實體智能機器人的知識約有50％的吻合度，這得益于智能機器人的技術(shù)綜合性。“算法與程序設(shè)計”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“多媒體應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”、“服裝及其設(shè)計”、“建筑與其設(shè)計”6個模塊的知識與虛擬智能機器人的知識又約有50％的吻合度，這得益于虛擬智能機器人的技術(shù)綜合性。虛擬智能機器人與實體智能機器人結(jié)合互動、聯(lián)動，把12個模塊的知識與智能機器人的知識融合，有約90％以上的吻合度，這得益于智能機器人的技術(shù)綜合性。如果再加上機器人語音識別技術(shù)、人機對話及語音控制等技術(shù)，智能機器人包含的科技知識面就更廣泛了。根據(jù)以上分析，教育智能機器人作為技術(shù)教育的全新裝備，在中國即將全面展開的基礎(chǔ)教育改革中將扮演極為重要的角色?！昂喴讬C器人制作”課程的內(nèi)容和要求“簡易機器人制作”課程是基于計算機技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺，它將機械傳動與單片機的應(yīng)用有機組合，主要內(nèi)容有單片機與控制程序、單片機與控制電路和單片機與傳動機械，如圖01所示。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握單片機和機械傳動的基本知識，能設(shè)計和制作由單片機及傳動機械等組成的簡易自動控制機器或簡單的自動控制系統(tǒng)。教學(xué)中要重視使用計算機技術(shù)提供的學(xué)習(xí)平臺，突出簡易機器人的實際應(yīng)用，合理選擇價格低廉、可多次編程的單片機型號和通俗易懂的單片機編程語言。同時要注意應(yīng)用實例的典型性，著重系統(tǒng)和技術(shù)試驗等技術(shù)思想方法在設(shè)計過程中的具體運用，力求達到舉一反三的效果。簡易機器人制作模塊本書的編寫目的SLDIY系列積木化AVR單片機開發(fā)實驗板，可以像積木一樣組合，僅用一條ISP下載線就可學(xué)習(xí)開發(fā)AVR系列單片機。SLDIY系列單片機開發(fā)實驗板硬件普遍適用于小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)單片機學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)，簡單易學(xué)，且成本低，應(yīng)用廣泛。因此，本書重點介紹如何利用SLDIY系列單片機開發(fā)實驗板進行單片機學(xué)習(xí)及創(chuàng)新開發(fā)和機器人制作，以期為青少年參加機器人創(chuàng)新大賽以及參與機器人課程教學(xué)提供有力的工具。服務(wù)于全國機器人創(chuàng)新大賽鄧小平同志說過，教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來。創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，高科技教育必須從青少年抓起。改革開放以來，我國十分重視青少年的高科技教育和創(chuàng)新活動，在全國開展了機器人創(chuàng)新大賽：每年4月，由教育部關(guān)心下一代工作委員會、中國關(guān)心下一代委員會辦公室、中國少年先鋒隊全國工作委員會辦公室、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會青少年工作部、中國發(fā)明協(xié)會辦公室等單位主辦的全國性“中小學(xué)生信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動”，競賽項目共有8個大類，15個分類，其中智能機器人與發(fā)明創(chuàng)新占了重要地位。

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