初中九年級(jí)信息技術(shù)第1節(jié) 走進(jìn)機(jī)器人的世界

第1節(jié)走進(jìn)機(jī)器人的世界目錄CONTENTS1234機(jī)器人的定義機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)器人的身體機(jī)器人的發(fā)展方向?qū)W習(xí)目標(biāo)：初步認(rèn)識(shí)機(jī)器人，了解機(jī)器人的常見(jiàn)應(yīng)用。學(xué)習(xí)感悟：機(jī)器人是一種聚集多種科技項(xiàng)目的綜合體。實(shí)踐創(chuàng)作：撰寫機(jī)器人科幻博文。探究學(xué)習(xí)

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(wàn)能機(jī)器人》。在這個(gè)劇本中，有這樣一段情節(jié)：“未來(lái)的某時(shí)，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(wù)?！痹趧”局?，“Robot”可以不吃飯，能夠不知疲倦地工作。我國(guó)將“Robot”意譯為機(jī)器人?，F(xiàn)實(shí)生活中，人們根據(jù)不同的情況研制出不同的機(jī)器人，它們有的“有手無(wú)頭”，有的“三頭六臂”……那么，什么才是機(jī)器人呢？我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：機(jī)器人是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)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(dòng)作能力和協(xié)同能力等。一、機(jī)器人的定義討論學(xué)習(xí)圍繞機(jī)器人的定義，觀察身邊的世界，想一想，你認(rèn)為哪些機(jī)器可以稱為機(jī)器人，為什么？小組討論。機(jī)器人由3個(gè)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(jī)器人的構(gòu)成機(jī)器人的基本構(gòu)成傳感系統(tǒng)即機(jī)器人的感覺(jué)器官。機(jī)器人通過(guò)傳感器檢測(cè)環(huán)境、獲取信息。傳感器能夠?qū)囟取⒙曇舻韧饨缧畔⑥D(zhuǎn)變成機(jī)器人能識(shí)別的電信號(hào)。傳感器涉及很多方面，應(yīng)用的范圍也很廣。常見(jiàn)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(shí)際需要，設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的傳感器。傳感系統(tǒng)常見(jiàn)的傳感器控制系統(tǒng)即機(jī)器人的大腦。一般由專用的機(jī)器人或單片機(jī)組成，內(nèi)含控制機(jī)器人的程序、命令和各種信息處理器件?？刂葡到y(tǒng)常見(jiàn)單片機(jī)直流電機(jī)與伺服電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)即機(jī)器人的四肢和嘴巴。執(zhí)行系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作的電機(jī)、喇叭、燈光、機(jī)械手等組成，其中機(jī)械裝置占了很大的比重。因此，機(jī)器人是融合了微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)器人雖然被稱為“人”，但其實(shí)只有少部分的機(jī)器人具有人的形體特征。機(jī)器人的“身體”結(jié)構(gòu)如圖所示。三、機(jī)器人的身體機(jī)器人的“身體”結(jié)構(gòu)機(jī)器人的“大腦”是機(jī)器人最核心的組成部分，主要由微處理器、存儲(chǔ)器等組成，實(shí)現(xiàn)分析、判斷和決斷的功能。機(jī)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(jī)器人約“腳”機(jī)器人的“眼睛”由常用的紅外傳感器或微型攝像機(jī)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(lái)，紅外接收管接收到被反射回來(lái)的紅外線后，發(fā)出電信號(hào)給機(jī)器人的“大腦”。這時(shí)，機(jī)器人就能“看見(jiàn)”東西了，如圖所示。機(jī)器人的“耳朵”由麥克風(fēng)組成，可以感受到聲音的強(qiáng)弱，如圖所示。機(jī)器人“看見(jiàn)”東西機(jī)器人“聽(tīng)見(jiàn)”聲音機(jī)器人的“嘴巴”由蜂鳴器或喇叭組成，可以“說(shuō)話”，并且有它表達(dá)情感的獨(dú)特方式。例如，它高興的時(shí)候會(huì)“唱歌”，撞上墻時(shí)也會(huì)“叫痛”呢！機(jī)器人的“鼻子”是用氣體自動(dòng)分析儀做成的，它的原理與人類的鼻子類似。機(jī)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(huì)有不同的感覺(jué)，如軟、硬、冷、熱等。針對(duì)不同的感覺(jué)，需要給機(jī)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(jī)器人的“手”隨著智能機(jī)器人的出現(xiàn)，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始問(wèn)人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人，如水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空間機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等。四、機(jī)器人的發(fā)展方向2006年5月9日，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所展出了其自主研制的國(guó)際一流水平的仿人型畫像機(jī)器人。一個(gè)人坐在“貝奇”的對(duì)面，只要讓它看上一眼，幾分鐘內(nèi)它就能畫出這個(gè)人的肖像?！柏惼妗本C合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人臉識(shí)別、高精度運(yùn)動(dòng)控制等技術(shù)。首先，它從數(shù)碼相機(jī)拍攝到的圖像中提取出人臉的特征，再將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)指令，控制機(jī)器人的“手”在圖板上面出人物的肖像。中國(guó)香港的第三代機(jī)器人警察擁有很多本領(lǐng)，它不僅能揮動(dòng)手臂、轉(zhuǎn)動(dòng)腦袋、走路、跳舞，還能避開(kāi)障礙物。由于它的身上安裝了攝影機(jī)和攝像機(jī)，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(yǔ)回答問(wèn)題。2010年10月，全球最先進(jìn)的類人型機(jī)器人“阿西莫”（ASIMO）在成都第十一屆中國(guó)西部國(guó)際博覽會(huì)亮相，展示了類人型機(jī)器人最高水平的平衡和移動(dòng)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(guó)研制出一個(gè)名叫“喬治”的智能聊天機(jī)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(luò)形象能夠做出許多類似人類的姿態(tài)和表情，不但時(shí)常微笑，而且會(huì)開(kāi)懷大笑。他能在互聯(lián)網(wǎng)上尋找朋友，能說(shuō)40種語(yǔ)言，能同時(shí)和2000人語(yǔ)音聊天，是非常典型的人工智能應(yīng)用。機(jī)器人“貝奇”機(jī)器人警察機(jī)器人“ASIMO”聊天機(jī)器人“喬治”近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人開(kāi)始出現(xiàn)，如Qrobot機(jī)器人。它是一款智能互聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人，通過(guò)語(yǔ)音指令、觸摸、手勢(shì)等交互方式為用戶提供豐富快捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶只需要語(yǔ)音控制，就可以獲得像天氣、新聞、音樂(lè)、股票、教育、智能提醒等資訊和應(yīng)用服務(wù)。未來(lái)的機(jī)器人將在網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人、虛擬機(jī)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(jī)器人已成