单片机创新开发与机器人制作

　　本书介绍了机器人无所不能的本领。详细介绍了ATMEL公司AVR单片机的特点及其开发应用工具；机器人控制核心部件为什么选用AVR单片机；单片机控制程序编程下载的方法；单片机创新开发的方法；有关机器人的基本知识，包括轮式机器人、仿生机器人、虚拟机器人、机器人的语音识别与语音控制的创新制作等。教你如何对机器人设计编程，对机器人进行调试控制。本书介绍的SLDIY系列积木化AVR单片机实验板，适用于“简易机器人制作”课程标准，解决了“简易机器人制作”教学的6大平台。SLDIY系列实验板的软件、硬件，普遍适用于小学、中学和大学单片机学习和应用开发，简单易学，且成本低，应用广泛。基于此，本书重点介绍如何利用SLDIY系列实验板进行机器人制作和创新开发，以期为青少年参加机器人创新大赛以及参与机器人课程教学提供有力的工具。本书是一本实用性、实践性很强的机器人开发应用指导教材。它服务于全国机器人创新大赛，服务于“简易机器人制作”课程，是指导老师的实用参考书，亦可作为单片机、机器人的培训教材。并附含有机器人图片、录像、单片机相关工作软件及单片机及机器人应用源程序等内容的光盘，作为本书的补充。本书前言前言随着信息技术的发展，智能机器人（包含实体智能机器人和虚拟智能机器人）这一信息技术的前沿领域也得到了飞速地发展。有专家预言，从信息产业的角度看，21世纪的第一个10年将是智能机器人的时代。开展智能机器人教育的必要性教育的超前发展是为以后的经济和社会发展打基础。为了使现在的学生能够适应未来信息时代的要求，在信息技术基础教育的内容中及时地增加有关智能机器人知识的教学内容是有必要的。随着智能机器人市场的逐步形成，为青少年专门开发的智能机器人平台应运而生，这为中小学开展智能机器人的教学创造了物质条件。智能机器人教育的意义智能机器人的教学和科技活动中能够培养学生的创新精神和实践能力，这有助于探索我国教育改革的新途径，其意义不言而喻：有利于培养创造型人才，提高国民素质，全面实现创新能力教育目标；有利于全面贯彻党的教育方针，全面实施并推进素质教育；有利于迎接知识经济的挑战，全面实施科教兴国的战略；有利于挖掘青少年的创造潜能，促进青少年素质的全面发展。智能机器人的技术教育价值①技术的综合性。智能机器人集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件和软件、人工智能、多媒体技术、通信技术与网络技术等众多领域的科学与技术知识，可以说，目前没有一种技术平台比智能机器人的综合性更强。②技术的先进性。智能机器人是前沿技术之一，集成了许多领域的先进技术。③技术的自我更新性。智能机器人发展的终极目标是类人机器人，这需要人类几十年的努力。在此发展过程中，智能机器人能自主吸收众多技术领域的新发展，具有良好的技术自我更新性，从而在本质上保证了智能机器人作为技术教育平台，能持续走在时代的前列。④自主体验性。智能机器人项目非常便于设计各种项目或比赛，学生在实施智能机器人项目的自主体验过程中，能够培养动手能力、创新能力、综合能力、协作能力和进取精神等。⑤兴趣激发性。智能机器人项目或比赛富有挑战性，趣味盎然，能有效激发学生对科学技术的兴趣。其中第④、⑤两项特性和新的自主体验教育模式相吻合。其实，智能机器人作为新的技术教育装备，本质上支持自主体验教育模式。也只有采用自主体验教育模式，教育智能机器人才能体现真实的教育价值。智能机器人与高中技术教育的契合教育部颁布了“高中技术课程标准”的内容模块，其中，“信息技术基础”、“算法与程序设计”、“人工智能初步”、“技术与设计”、“电子控制技术”、“简易机器人制作”6个模块的知识与实体智能机器人的知识约有50％的吻合度，这得益于智能机器人的技术综合性。“算法与程序设计”、“网络技术应用”、“多媒体应用”、“数据管理技术”、“服装及其设计”、“建筑与其设计”6个模块的知识与虚拟智能机器人的知识又约有50％的吻合度，这得益于虚拟智能机器人的技术综合性。虚拟智能机器人与实体智能机器人结合互动、联动，把12个模块的知识与智能机器人的知识融合，有约90％以上的吻合度，这得益于智能机器人的技术综合性。如果再加上机器人语音识别技术、人机对话及语音控制等技术，智能机器人包含的科技知识面就更广泛了。根据以上分析，教育智能机器人作为技术教育的全新装备，在中国即将全面展开的基础教育改革中将扮演极为重要的角色。“简易机器人制作”课程的内容和要求“简易机器人制作”课程是基于计算机技术的学习平台，它将机械传动与单片机的应用有机组合，主要内容有单片机与控制程序、单片机与控制电路和单片机与传动机械，如图01所示。通过本模块的学习，学生应当掌握单片机和机械传动的基本知识，能设计和制作由单片机及传动机械等组成的简易自动控制机器或简单的自动控制系统。教学中要重视使用计算机技术提供的学习平台，突出简易机器人的实际应用，合理选择价格低廉、可多次编程的单片机型号和通俗易懂的单片机编程语言。同时要注意应用实例的典型性，着重系统和技术试验等技术思想方法在设计过程中的具体运用，力求达到举一反三的效果。简易机器人制作模块本书的编写目的SLDIY系列积木化AVR单片机开发实验板，可以像积木一样组合，仅用一条ISP下载线就可学习开发AVR系列单片机。SLDIY系列单片机开发实验板硬件普遍适用于小学、中学和大学单片机学习和应用开发，简单易学，且成本低，应用广泛。因此，本书重点介绍如何利用SLDIY系列单片机开发实验板进行单片机学习及创新开发和机器人制作，以期为青少年参加机器人创新大赛以及参与机器人课程教学提供有力的工具。服务于全国机器人创新大赛邓小平同志说过，教育要面向现代化，面向世界，面向未来。创新是一个民族进步的灵魂，高科技教育必须从青少年抓起。改革开放以来，我国十分重视青少年的高科技教育和创新活动，在全国开展了机器人创新大赛：每年4月，由教育部关心下一代工作委员会、中国关心下一代委员会办公室、中国少年先锋队全国工作委员会办公室、中国科学技术协会青少年工作部、中国发明协会办公室等单位主办的全国性“中小学生信息技术创新与实践活动”，竞赛项目共有8个大类，15个分类，其中智能机器人与发明创新占了重要地位。

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