交互式实验报告.docx
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交互式实验报告
学院：
电气与信息工程学院
专业：
电子信息科学与技术
班级：
电子信息1002
姓名：
向建军学号：
10401701339
陈叙文学号：
10401701327
指导老师：
胡真华
实验名称：
实验一机器人认识实验
实验任务：
认识能力风暴机器人的基本结构。
学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作。
观察记录自检时的状态
观察记录表演时的状态
打开走正方形例程，观察记录
实验内容、步骤：
一、机器人自检
按下机器人电源开关，会听到“嘟”的一声，LCD上显示出“ASOS2002GrandarAbilityStorms”，同时右下角有太极状的图标在跳。
太极图跳动表示AS-MII的系统运行正常。
按一下“运行”键，机器人就开始自检了，LCD上会显示“AS-MIIIntelligentRobotTest”。
自检内容共有九项，一项内容自检完成后，再按一下运行键，将进行下一项检测内容。
下面就让我们逐项看一看：
1.LCD液晶显示是否正常？
字符显示清晰，16×2个字符不应有缺行、缺列现象。
2.扬声器（喇叭）是否正常？
扬声器所播放的乐曲应清晰洪亮，无明显噪声。
3.光敏传感器是否正常？
左右光敏传感器的感应数值随光强不同而变化，其范围为0～255。
光强越弱，数值越大，光强越强，数值越小。
在相同光强条件下，左右两光敏传感器数值偏差小于10。
如：
（photoL172R210）表示左边的光线强。
4.红外传感器是否正常？
在前方10cm～80cm范围内，有A4纸大小的障碍物时，在LCD上会有“<<<<”符号显示，并指明障碍物所在的方位（左前、右前或者正前）。
如：
<<<<
IRTest
表示机器人左前方有障碍。
5.话筒是否正常？
对着AS-UII话筒槽孔（蜂窝状小孔）说话，看LCD上的>是否增加。
6.碰撞传感器是否正常？
按动机器人下部的碰撞环，在LCD上能显示碰撞方位。
7.运动系统是否正常？
机器人可移动、转弯，同时在LCD上显示光电编码器累计计数值和瞬时电机转速。
如：
Motor30L100
Test31R100
表示左电机速度100，右电机速度100，左轮转过30个单位，右轮转过31个单位。
8.光电编码器是否正常？
机器人左、右轮子分别转动1圈，轮子内侧码盘也随之转动1圈，LCD上显示光电编码器的计数值约为33。
轮子连续转动，LCD上则显示光电编码器的累计计数值。
。
自检程序全部完成后，按一下复位键，机器人就会停止运行。
最后关闭电源开关。
也可以不按复位键，直接关闭电源开关。
二、机器人表演
打开机器人电源开关，连接好数据线。
单击菜单栏中“工具（T）”选项卡，在弹出的下拉菜单中单击“机器人表演程序”，运行表演程序下载成功后，把串口通信线从机器人下载口拔下来，就可以让机器人表演了。
机器人表演程序包含6个程序，说明如下：
（1）电子琴Piano―――从不同的方位触动碰撞环，机器人会发出不同的声音。
（2）声与光I'mindark―――在明暗不同的光线下，机器人会发出不一样的叫声。
（3）跟我走Follow―――机器人会跟着前方的物体走。
能力风暴就像一个可爱的宠物。
（4）回声Echo―――您叫机器人一声，机器人就会回应一声。
能力风暴是不是很听话？
（5）走向亮光Gotolight―――如果房间里点着一支蜡烛，机器人就会向蜡烛走过去。
（6）三步舞I'mdancing―――机器人还会跳舞呢，欣赏一下吧。
把机器人带到一块空旷平坦的地方（有2米×2米大小即可）,按运行键，就可以运行表演程序了。
一个程序结束，再按一下运行键，就可以运行下一个程序。
现在就开始吧！
想一想：
表演程序分别用到了什么传感器？
三、打开走正方形例程观察。
“文件”—“打开”在VJC1.0安装目录下找到“例程”文件夹选择例程，来查看程序流程或代码。
以“走正方形”为例：
voidmain（）%程序开头%
{
{inti_2;%定义整形变量i_2%
for（i_2=0;i_2<4;i_2++）%循环结构，变量初值，循环条件，步长%
{
drive（80,0）;%以相对速度80，前进%
wait（0.800000）;%持续0.8秒%
stop（）;%停止，结合上两句，意为以相对速度80，前进0.8秒后停止%
drive（0,50）;%以相对速度50，右转%
wait（0.150000）;
stop（）;
}}
}
走正方形时的程序框图：
想一想：
更改wait中的时间，出现什么情况？
若改变直行后面wait中的时间，则会使前进距离变小，改变转向后面wait中的时间，会使转向角度改变，最后不是走出正方形。
自己编写程序。
在LCD上显示“HELLO”？
实验名称：
实验二机器人直走实验
实验目的：
掌握简单的程序设计、了解流程图文件的使用。
实验任务：
使用流程图文件进行程序的编写，要求机器人直行或者避开障碍物前行。
*用红外线传感器判断障碍物，并且躲避发出警报。
*机器人可以绕过障碍物，回到原来的直线行走。
实验内容、步骤：
1、流程图程序的使用。
文件：
“新建”、“打开”、“保存”、“关闭”这些都是对文档最基本的操作；“输出JC程序”可以将编好的程序以JC代码的形式存储。
编辑：
在编写复杂程序的过程中，经常会用到多个子程序服务于一个主程序，这时编辑菜单中的“主程序”、“删除子程序”就为编程带来了便利。
“编辑JC代码”可以把流程图程序的JC代码转换到JC代码编辑窗口中进行编辑修改。
视图：
可以隐藏/显示VJC1.0界面中的工具条、JC代码显示区；“连接指示”则可以在流程图生成区各个模块的可连接位置显示/隐藏指示红点，帮助初学者掌握模块连接的技巧；可以用“流程图背景”为流程图生成区更换背景；通过“放大、缩小流程图”、
“全图缩放”来调整流程图大小。
工具：
分为“下载当前程序”、“下载JC程序文件”、“机器人自检程序”、“机器人表演程序
“更新操作系统”、“设置选项”六个功能项。
“下载当前程序”指将当前流程图程序下载到机器人中去；“机器人自检程序”提供了检测机器人各部分功能的程序；“更新操作系统”可以恢复机器人的操作系统ASOS。
工具栏
工具栏上有若干快捷按钮，使用起来很方便。
各快捷按钮的作用如下图所示：
JC代码显示区
VJC1.5可以根据流程图程序自动生成JC语言的源程序。
流程图编好后，点击“JC代码”快捷按钮
，在“JC代码显示区”中就会显示与流程图对应的JC代码。
垃圾箱
在编程的过程中，可以将不用的模块移到“垃圾箱”处，在“垃圾箱”上点击一下，即可删除此模块。
JC代码程序编辑界面
任何时候，通过“窗口”菜单可以直接选择JC代码编辑界面或者流程图编辑界面。
使用键盘上的“F12”键可以快速地在两个界面之间来回切换。
（2）模块的基本操作
模块是编程的基本单元，对模块的操作也是经常要用到的。
模块的新增、连接和插入
从模块库选择一个模块的图标，把它移入流程图生成区，你的程序就新增了一个模块。
要使这个模块在程序中变为有效，就需要将模块连接到流程图中。
模块的移动
基本方法：
点击所需的模块，这个模块就处于“拿起”状态，可以随鼠标移动，将模块移动到目标位置，再点击鼠标，即可将模块“放下”。
模块的复制
图形模块的使用方法：
使用流程图工具来编写程序，首先构思好要编写的程序的流程图，再从模块库中选择相应的模块，设置好该模块的参数（右键单击模块），再在流程图生成区进行号相应的连接。
变量百宝箱：
提供对变量进行管理的环境，提供30个变量，分为10类：
亮度、地面灰度、声音、电池电量、整形、浮点数、时间、转角、碰撞、红外检测。
在“引用变量”这一选项中，打开变量百宝箱进行变量的选择。
今天实验主要用到红外检测和碰撞检测。
2、编程、下载、运行及调试。
（1）机器人直走，要求以速度75，向前运动3秒，停止2秒，再以速度100，继续向前运动2秒，停止。
（2）机器人直走，应用循环，
（1）动作中作为循环体，循环三次。
（3）机器人直走，前进若干秒后（速度100，时间0.75秒），转180度，返回原地。
（速度50，时间1秒）
思考题：
1）机器人直走实验中，为什么机器人直走状态保持太久（走远了），行动轨迹会偏移，如何调校？
答：
左右电机相对效率不同才会导致机器人行动轨迹会偏移，多次试验，进行调节
2）使得机器人转45度、90度、180度、270度时，速度和时间分别应为？
答：
取速度为50，机器人对应时间分别为0.250,0.500,1.000,1.500。
3）在行走过程中用红外线判断障碍物，有障碍物时声音报警并避开，继续行走。
实验名称：
实验三机器人你叫我应
实验目的：
深入学习流程图，学会应用各种传感器。
实验要求：
使用流程图进行编译，要求机器人实现应答的功能。
使用流程图进行编译，要求机器人可以根据指令作运动。
实验内容、步骤：
（1）在较安静的情况下，机器人静止不动，当有人发出声音时，有节奏的回应。
（2）在较安静的情况下，机器人静止不动，当有人发出声音时，机器人开始前进（躲避路途中的障碍）。
（3）在LCD上显示光线强度值。
计算运行时间并显示出来。
思考题：
1）画出机器人应答的程序流程图（见下图）
2）机器人应答时，麦克风检测值设置为多少时最合适。
麦克风检测值设置为mic>180
3）记录不同地点的光线检测值，具体位置和值。
4）如果把光敏传感器检测值，改平均值为左右偏差，数值如何改变。
注意：
1、光敏传感器使用平均值
2、声音检测，值不可太大，避免机器人无反映，也不可太小，使得识别过度灵敏。
3、时间变量为浮点型。
（float）
实验名称：
实验四机器人航天飞船实验
实验目的：
深入熟悉流程图的语法编译，学会光敏传感器的应用。
实验要求：
应用光敏传感器，使用JC代码编写程序，要逐步脱离对流程图编译的依赖。
实验内容、步骤：
（1）机器人有趋光性，应用左右光敏传感器来判断光线强度，要求能发现远处的光源。
（2）机器人到达光源附近后，围绕光源做圆周运动。
思考题：
（1）写出实验内容中的JC源代码。
voidmain（）
{
intr,l;/*定义变量r左光敏l右光敏*/
inta1,a2,a3;/*定义标志位a1找光源方向a2靠近光源a3围绕光源转*/
intd1,d2;/*定义参数d1靠近光源左右方向参数d2旋转参数*/
a1=1;a2=0;a3=0;/*标志位设处值，a1设1则先执行找光源方向*/
while
（1）
{
while（a1）/*执行a1找光源*/
{
r=photo
（2）;
l=photo
（1）;
printf（"a1:
r=%d,l=%d\n",r,l）;
if（r<240||l<240）/*发现光源方向的条件*/
{a1=0;a2=1;}/*转到a2执行，靠近光源*/
drive（0,20）;/*原地转，寻找光源方向*/
wait（0.1）;
}
while（a2）/*执行靠近光源*/
{
r=photo
（2）;
l=photo
（1）;
d1=（l-r）*2;/*设置d1参数*/
printf（"a2:
r=%d,l=%d,d=%d\n",r,l,d1）;
if（r<150||l<150）/*到达光源附近的条件*/
{a2=0;a3=1;}/*转到a3执行，围绕光源转圈*/
elseif（r>240&&l>240）/*远离光源的条件*/
{a1=1;a2=0;}/*转到a1执行，寻找光源方向*/
drive（80,d1）;/*靠近光源移动*/
wait（0.1）;
}
while（a3）/*执行围绕光源转圈*/
{
r=photo
（2）;
d2=（r-150）*2+30;/*设置d2参数*/
printf（"a3:
r=%d,d=%d\n,r,d2"）;
drive（80,d2）;/*围绕光源转动，先调整轨道，停留在r=150的圆圈轨道上运动*/
wait（0.01）;
}
}
}
（2）当机器人在教室日光灯下，光强度为多少，如何有效设置光敏传感器的参数。
注意：
1、光敏传感器的灵敏度较低，反馈值的变化不稳定，做试验时开始先查看试验场地各处的光敏传感器反馈值的情况（离开光源较远的地方，从较远的地方向光源移动的途中，在光源附近的地方。
）
2、机器人运动分为三个步骤
（1）发现光源方向。
（2）向光源运动。
（3）围绕光源转圈。
实验名称：
实验五、六机器人灭火实验
实验目的：
接触比较大规模的编程，激发学习和创新能力。
通过灭火的程序对JC的知识进行全面的巩固，熟练应用各种传感器。
实验要求：
要求使用JC代码编程，脱离流程图的编译。
实验内容、步骤：
机器人巡查火场各个房间，不重复，发现火源，灭火。
分析：
安装灭火套件。
灭火套件包括风扇、电机、远红外火焰传感器和地面灰度检测卡。
风扇用于灭火（火源是蜡烛），电机用于驱动风扇，远红外火焰传感器用于检测火源，远红外火焰传感器对热光源敏感。
当远红外火焰传感器对准蜡烛时，相应的检测值将急剧减小。
地面灰度检测卡用于检测地下的白线。
我们在做实验时，没有灭火套间，所以将火源用光源代替。
机器人的行为简化为，进入火场，巡查房间，发现光源，停留，声音报警，离开火场。
灭火场地亮度检测。
检测出火场中各个房间的亮度值。
调节红外传感器。
调节红外检测距离的具体步骤如下：
（注意红外传感器接线端子的方向。
）
下载下面的“红外调节”程序（图二），然后按一下机器人的“运行”键。
将机器人的前面正对着障碍物，并量好机器人和障碍物之间的距离。
先调节左红外发射距离。
此时将右红外发射器的接线端子拔下，拧动左边的调节电位器旋钮，同时观察显示屏。
当显示的数字为1时，说明机器人检测到左方有障碍物；当显示的数字为0时，说明机器人没有检测到障碍物。
当显示的数字在0和1之间跳动时，说明机器人处于检测到与未检测到之间的临界状态，此时左红外就调好了。
图二调节红外程序
拔下左红外发射器的接线端子，再插上右红外的接线端子。
拧动右边的调节电位器旋钮，即可调节右红外发射距离。
当显示的数字为2时，说明机器人检测到右方有障碍物；当显示的数字为0时，说明机器人没有检测到障碍物。
当显示的数字在0和2之间跳动时，说明机器人处于检测到与未检测到之间的临界状态，右红外就调好了。
将两个接线端子都插上，前后移动机器人，显示的数字如果在0和4之间跳动，红外检测距离的调节就完成了。
灭火场地：
搜索方面策略。
固定路线模式：
在机器人灭火比赛中，比赛场地是固定不变的。
蜡烛按规则随机摆放在任一房间中，要求机器人从白圈出发，去寻找火源并将其熄灭。
因此灭火机器人可按照所设计的路线去逐一搜索房间，发现火源并将其熄灭。
固定路线走模式，从理论上分析分非常简单，只要控制好机器人的直行和转弯，但在实际应用中，由于地面的摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等因素，控制机器人直行和转90度有一定的难度，要经过反复的调试、降低机器人的速度、通过传感器矫正等过程。
沿墙走（走弧线）。
沿墙走，顾名思义，即机器人靠近墙壁行走。
机器人灭火比赛中，在所有队伍中使用沿墙壁走模式是最多的一种方法，尤其是左手走规则。
左手走规则是指机器人始终沿着左边的墙壁行走，一直走完全程。
该方法要求机器人能实现沿着墙壁前进，当拐弯或是门口时，机器人能自动转过去。
机器人如果前方发现有障碍物，一般说明正对着墙，就右转90度（79，0.3），如果发现左方有障碍物，一般说明左侧对着墙，就右转约60度（79，0.2），否则划弧前进。
在门口拐角处要求机器人处理碰撞，程序中，让机器人一旦检测到碰撞，就后退一点，再右转约60度。
左手规则例程：
寻找光源例程：
寻找光源是机器人灭火过程中的一个重要内容，为了迅速把火灭掉，在搜索房间时，要求机器人一旦发现光源，就立刻向光源走过去。
机器人趋光的方式
实验名称：
实验七机器人走迷宫实验
实验目的：
学习使用地面检测传感器。
通过迷宫的程序对JC的知识进行全面的巩固，熟练应用已用的各种传感器。
实验要求：
调用地面检测传感器确认出发和结束地。
调试运动参数使得机器人使用最少的时间走完迷宫。
实验内容、步骤：
1）机器人从迷宫入口出发，用最少的时间走出迷宫，到达迷宫的出口。
2）走出迷宫后显示出行走的时间（行走时间越少越好）。
分析：
首先需要检测地面传感器函数surface（）的返回值与不同地面颜色标志的关联，这样才能让机器人分辨出迷宫的出口。
编写程序如下：
（进行检测地面传感器函数surface（）的返回值的采集，可在“找地雷场地”中找到环境。
）
一般出现的地面标志圆圈颜色有三种，白、红、橙，对应的检测地面传感器函数surface（）的返回值依次为：
0、170、128。
对应黑色地面surface（）的返回值为255。
本次实验迷宫环境中迷宫出口的地面标志圆圈颜色为橙色，如果surf_1=surface（）；surf_1=128，的条件成立，则可说明机器人走出迷宫。
在迷宫中的行走模式可采用沿墙走（走弧线）。
沿墙走，顾名思义，即机器人靠近墙壁行走。
机器人可采用左手走（右手走）规则。
左手（右手走）走规则是指机器人始终沿着左边（右边）的墙壁行走，一直走完全程。
该方法要求机器人能实现沿着墙壁前进，当拐弯或是门口时，机器人能自动转过去。
机器人如果前方发现有障碍物，一般说明正对着墙，就右转（左转）90度（79，0.3），如果发现左方有障碍物，一般说明左侧对着墙，就右转（左转）约60度（79，0.2），否则划弧前进，就是前进+左转（右转）。
在门口拐角处要求机器人处理碰撞，程序中，让机器人一旦检测到碰撞，就后退一点，再右转（左转）约60度。
在环境中修改“走迷宫场地”文件，去掉其中的光源，设置红外线距离10cm，点击显示轨迹按钮，显示出机器人运行的路线。
场地环境如下：
（每次修改程序，都必须退出环境，重新下载程序，再次运行环境却退出环境只能使用环境窗口最左上角的退出命令，每次重新进入环境需要重新修改环境参数：
删除光源、设置红外距离、显示轨迹）
实验名称：
实验八综合实验及测试
一、在较安静的情况下，机器人静止不动，当有人发出声音时机器人开始自由行走：
机器人在行走的过程中分辨障碍物，遇到障碍物时发出声音报警并避开，继续行走。
（30分）
要求：
（1）写出机器人从静止到运动的条件值。
（2）画出对应流程图。
（3）写出对应JC代码。
（4）回答机器人在运行时使用到哪些部件。
解：
（1）机器人从静止到运动的条件值：
mic=microphone（）；
if（mic>180）
drive（100,0）
（2）对应流程图见实验三所示
（3）对应JC代码如下图所示
（4）机器人在运行时使用到的部件：
红外传感器、碰撞传感器、麦克风、直流电机
二、自由编写程序。
（70分）
要求：
（1）机器人运行程序使得其具有一定的行为模式，并详细说明它是怎样一种模式。
（2）至少使用到四种传感器。
解：
设计的机器人在环境中自由行走，遇到障碍物时，避开继续行走，并发出警报声，遇到光源也发出警报声。
这一行为模式需用到光敏传感器、红外传感器、碰撞传感器和麦克风。
该行为模式的流程图为：
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