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机警的导盲犬

发布时间:2013-11-06 10:47:44  

人工智能与机器人
(小学版第2单元揭开机器人的神秘面纱)

第3课 机警的导盲犬

机警的导盲犬

学习目标:
1.了解机器人的基本构成和工作 原理 2.认识机器人的各个组成部分

机警的导盲犬
任务:
为了解决盲人出行难的问题,人类 发明了各种智能导盲机器,例如导盲帽、 导盲手杖、导盲犬等。想不想帮助盲人 小朋友设计一种导盲机器人呢?

机警的导盲犬
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一、机器人是怎样导盲的
下面我们以导盲机器人为例,了解机器人的工作过程。
帽檐上的 超声传感器可 以辨别前方的 障碍物,例如 楼梯、街道表 面凹凸不平的 小坑等。
由中学生发明的导盲帽

导 盲 机 器 人

人走路的时候,一定是眼睛先看到前方路上是否有障碍 (感知能力),再分析判断是直行还是避开(思维能力), 然后向前行进(行动能力)。

机警的导盲犬
导盲机器人是怎样知道自己该做什么?它为什么碰到障碍会 躲避?它是怎样获得的能力?

一点通
导盲机器人也可以像人那样,利用传 感器不断地检测路标和障碍物(感知能 力),再把检测到的信息传给计算机,然后 计算机根据主人的行走路线与预先存储的 信息相比较(思维能力),发出控制信号, 指挥行走装置向前行走(行动能力),并在 行进中不断修正行进方向。

主人和导盲犬之间还可以交流,导盲犬会按照主人的命令在通过 路口或遇到障碍物时,及时提醒主人注意安全。

机警的导盲犬
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二、机器人的构成
下面我们以诺宝教育机器人为例,看看机器人是 怎样构成的。诺宝教育机器人包括感知部分、思维决 策部分和机械部分。
机器人的机械部分。例 如导盲机器人的行进装置。 思维决策部分又叫微电 脑或控制器,相当于人的大 脑。例如导盲机器人的计算 机。 感知部分由各种各样的 传感器组成,相当于人的眼 睛、耳朵、嘴巴、鼻子、皮 肤等感觉器

机警的导盲犬
1、机器人的“大脑”——微电脑

机器人的大脑 (即微电脑)先对接 收到的外界信息进行 分析、判断,然后作 出决策,这就是机器 人的智能实现过程。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.1 红外避障传感器

一体式 在机器人的头部前方,安装一个类似人眼的高 灵敏度红外传感器。它的功能主要是识别机器人周 围有没有障碍。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.2声音传感器

主要作用是分辨声音,用声音控制机器人的动 作。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.3触动传感器
主要作用是检测四周 的碰撞或触动。

2.4振动传感器
主要用于检测机器人 在运行过程中

是否受 到振动。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.5轨迹识别传感器
它的主要作用是能根 据颜色的差别,判断地 面的轨迹。

2.6光敏传感器
它的主要作用是判断 环境光线的强弱,

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.7光闸传感器
主要作用是检测物体空 间运动时间、速度等。

2.8湿度(水)传感器
主要作用是检测周围 环境是否有水源

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.9烟感传感
主要作用是检测周围环 境是否有烟雾。

2.10火焰传感器
主要作用是检测周围 环境是否有火焰。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.11人体红外传感器
主要作用是检测是否有 移动的人体。

2.12接近传感器
主要作用是检测近距 离有无物体。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.13超声测距传感器
主要作用是检测物体与 机器人之间的距离。探 测 范 围 0 到 250CM , 精 度1CM。

2.14电子罗盘传感器
主要作用是确定机器 人转变或者行走的方 向。探测范围0到360 度,精度1度。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.15湿度(土)传感器
主要作用是检测土壤中 的湿度百分比。探测范 围0到100%,精度1%。

2.16湿度(气)传感器
它的主要主用是检测 空气中的湿度百分比。 探测范围0到100%, 精度1%。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.17压力传感器
主要作用是检测外界物 体的压力或重量。探测 范围0到5000g (显示器 显示每单位代表1g,精 度100g )。

2.18色度传感器
主要作用是识别颜色 种类。可以识别十种 不同颜色。

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.19温度传感器
主要作用时测量环境、 液体及物体表面温度。 测量范围0到100℃。

2.20声强传感器
检测周围环境声音的强 弱。探测范围为40到 120db。(精度1db)

机警的导盲犬
2、机器人的“感觉器官”——感知部分

2.21亮度传感器

它 的 主 要 作 用 是检 测 环 境 光 线 的 强 度 。 探 测 范 围 0到 200LX。(精度1LX)

机警的导盲犬
3、机器人的“身体”——机械部分

机器人的机械部分 包括运动机械部分和 非运动机械部分。主 控系统发出信号,指 挥机械部分作出相应 动作。

机警的导盲犬
4、通用输出部分

①语音播放

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可调电阻:调节播放音量大小,逆时针调节,增大语音播放音量;顺时针调 节,减小语音播放音量。 播放、录音健:手动播放文件时,其功能为播放录音和停止录音的作用;录 音时需按住

该健,指示灯亮起,便可以开始录音,录音时间 时长大约为6-7秒(指示灯熄灭为储存器空间已用完),录完 后松开手即可。 复位健:重新返回播放录音文件的初始值。 语音播放连接线:连接微电脑双向输入/输出接口1、2、3、4。 播放、录音开关:播放和录音方式的选择,播放时将开关调至播放,录音时 将开关调至录音。 8位曲目开关:录音开关,每位开关录音时长大约为6-7秒。手动检测录音或播 放时须把曲目开关拨到ON位才可进行操作(每次只能选择一 首曲目),反之则关闭,使用程序控制。 喇叭接口:连接喇叭播放。 录音麦克:采集语音信息。 备注:重新录音的时候,尽量使用无程序控制接口录音,否则将有影响。

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② LED灯 :发光指示作用

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③风扇:灭火等创新备用器件

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④蜂鸣器:报警、警示功能

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⑤喇叭:主要连接语音播放和音乐播放模块,用 来播放音乐

机警的导盲犬
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三、机器人的工作原理
我们已经了解了机器人的构成,下面我们用图来描述机器人的工作过程。

感测信息: 避障传感器

感测信息:轨 迹识别传感器

感测信息: 光敏传感器 感测信息: 声音传感器

机器人的感知部分接 收外界信息

机器人的微电脑对感测 到的外界信息进行分析、 判断,然后作出决策。

微电脑根据决策指令驱动 相关的机械部分进行运动。

机警的导盲犬

人可以通过眼睛、耳朵、皮肤等感觉 器官感觉出环境及光线的变化。机器人的 感觉器官是传感器,传感器使机器人具有 由听觉、视觉、触觉等各种感觉。机器人 工作时,传感器把感觉到的各种信息转化 为电信号,输入到微电脑进行处理,然后 微电脑根据对各种信息的处理结果驱动相 关的机械部分进行运动。

机警的导盲犬

1.对照人类智能,举例说明人工智能是 如何实现感知、思维和行动这个过程的? 2.说说诺宝机器人主要由哪些部分组成? 3.你能根据导盲机器人的原理设计一种 生活中的机器人吗?例如火灾报警器、预防 近视小台灯……

小资料
人工智能还能为人类建立各 种识别系统,来识别人的指纹、 声音、模样。它们可以用于军事、 公安保卫、科学研究、生活自动 化等领域。另外,人工智能更重 要的应用是建立专家系统,即把 一个领域内顶尖专家的知识和经 验汇总起来,然后针对某个具体 问题进行分析和判断。例如,有 的专家系统能够诊断疑难杂症, 有的能够估计潜在石油矿藏,还 有的能够研究复杂有机化合物结 构等。

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