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1、智能机器人学习教程 第1章 预备知识1.1 虚拟机器人的结构与功能1.1.1 身体结构在VJC1.5中，有五种型号的机器人：AS-M、AS-MII、AS-UII、AS-InfoX和AS-InfoM。图11是虚拟机器人的外形。虚拟机器人的身体结构跟真实的能力风暴智能机器人是相似的。本书中的范例采用的机器人型号均为AS-M。设置机器人型号的方法参见附录B。 AS-MII （AS-M /AS-UII）AS-InfoXAS-InfoM图11 虚拟机器人外形1.1.2 感觉器官能力风暴智能机器人的感觉功能，是由机器人的传感器实现的。能力风暴机器人身上安装的传感器有以下几种：1. 红外传感器红外传感器由红
2、外发射器和红外接收器两部分组成。一旦程序中发出“红外测障”的指令，红外发射器就开始发射红外线。红外线遇到障碍物会反射回来，被红外接收器接收，从而机器人就能判断出障碍物所在的方位。虚拟机器人能够检测左、右、前三个方向的障碍物，跟真实的能力风暴智能机器人基本相同。发射红外线的虚拟机器人如图12所示。 图12 机器人发射红外线示意图2. 光敏传感器光敏传感器能够检测光线的强度，检测到的值为0255之间的整数。光线越亮，检测到的数值越小；光线越暗，检测到的数值越大。此项功能跟真实的能力风暴智能机器人是一样的3. 碰撞传感器虚拟机器人的碰撞传感器能够检测左、右、前、后四个方向的碰撞，型号为AS-Info
3、X的机器人只能检测前、左、右三个方向的碰撞。如前所述，虚拟机器人共分五种，它们的的区别主要就体现在碰撞检测功能上。所以读者在打开程序时，无论是例程，还是自己编写保存的程序，如果涉及到“碰撞检测”，必须先设置相应的机器人型号（参见附录B），然后再打开程序、仿真运行。例如：打开例程 “自由行走(M).flw”时，由于名称后面带有M，故须先将机器人型号设置为AS-M，然后再打开程序文件、仿真运行。打开例程 “自由行走(Info).flw”时，最好先将机器人型号设置为AS-InfoM，然后再打开程序文件、仿真运行。在碰撞检测功能方面，虚拟机器人跟真实的能力风暴智能机器人有较大差别（参见附录C、D）。4
4、. 声音传感器声音传感器能够检测声强大小，检测到的值为0255之间的整数。数值越小，声音越低；数值越大，声音越响。此项功能跟真实的能力风暴智能机器人是一样的。5. 地面灰度传感器地面灰度传感器能够检测地面的灰度，检测到的值为0255之间的整数。地面颜色越深，灰度值越大；地面颜色越浅，灰度值越小。此项功能跟真实的能力风暴智能机器人基本相同。1.1.3 编程语言能力风暴智能机器人的编程语言是VJC1.5，由机器人C语言（简称JC）和流程图编程语言两部分组成。读者使用仿真版的时候，可以用流程图编程。在用流程图编程的同时，VJC1.5自动生成JC代码，便于读者观察、解释或修改程序，参见图13。在图13
5、中，左边是流程图，右边是JC代码。在流程图编辑界面中，点击工具栏上的“JC代码”快捷按钮，即可看到当前程序的JC代码。 图13 机器人走正方形的VJC程序1.2 VJC1.5仿真版能做什么1.2.1 为机器人编写程序在VJC1.5仿真版中，可以用流程图编写机器人程序，同时自动生成JC代码。但不能直接用JC代码为机器人编写程序。在仿真版中编写的程序对真实的能力风暴机器人也是适用的。1.2.2 创建环境可以自由创建环境，是VJC1.5仿真版的一个突出优点，这往往是使用真实的机器人时所做不到的。在VJC1.5仿真版中，读者可以利用光源、声源、障碍物和彩色图带创建各种环境，如房间、迷宫、排雷场地等。下
6、面的图14就是用仿真版创建的一个环境“篝火晚会场地”，场地左下方是虚拟机器人。图14 篝火晚会场地1.2.3 仿真运行仿真运行就是进入仿真环境，让虚拟机器人按照程序指令进行运动。编好程序、创建环境之后，就可以仿真运行了。因此，在仿真版中，读者能够直观地看到机器人运行的效果。第2章 初试身手2.1 走正方形项目内容：为机器人编程，使之能走一个正方形。走的时候显示轨迹。图21 走正方形相关模块：直行、转向。难度等级：项目解析：编写“走正方形”程序可参照图11编写，项目的难点在于要反复调整“转向模块”中转向时间和速度，以便机器人正好转90。“直行”、“转向”模块的参数设置方法可参考“帮助”电子文档“
7、执行器模块”。2.2 走六边形项目内容：为机器人编程，使之能走一个六边形。走的时候显示轨迹。要求使用“多次循环”模块。相关模块：转向、直行、多次循环。难度等级：项目解析：所有的程序都能用“顺序结构”、“选择结构”以及“循环结构”来表示。本项目中的“循环结构”是程序设计中重要的结构，故须认真掌握。“多次循环”模块在“控制模块库”中。将“多次循环”模块拖到流程图生成区后，在模块上右击鼠标，打开参数设置对话框，即可输入循环次数。另外要注意的是，使用多次循环模块的时候，须将待循环的内容放在循环体内部。2.3 走五角星项目内容：为机器人编程，使之能走出一个五角星的形状。走的时候显示轨迹。要求使用“条件循
8、环”模块。图22 五角星相关模块：直行、转向、条件循环、计算。难度等级：u 程序设计通过该项目的学习可熟悉VJC1.5仿真版中引用变量、变量百宝箱的概念以及“条件循环”和“计算”模块的使用。“条件循环”模块在“控制模块库”中。从图28可以看到，要画出一个五角星，需重复五次“前进、右转”的动作，右转的角度为1440。五角星的大小由前进的距离所决定。在本例中，要求使用“条件循环”模块，我们可以将其中的条件表达式设置为整型变量一 5在程序中，让整型变量一从0开始变化，每循环一次，就令整型变量一增加1。当整型变量一等于0、1、2、3、4时，条件表达式都能满足；当整型变量一等于5时，条件表达式不再满足。
9、于是循环将进行5次，然后就跳出循环，程序结束。参见图29。图23 五角星例程u 参数设置最初的“计算”模块：计算表达式为整型变量一 0“前进”模块：速度80，时间2.0秒。可自行调整。“右转”模块：相对速度100，时间0.4秒。可自行调整。“条件循环”模块：条件表达式为整型变量一 5循环体中的“计算”模块：计算表达式为整型变量一 整型变量一 1第二个“计算”模块参数设置的方法如下面a)d)所述：a) 在“计算”模块上右击鼠标，打开参数设置对话框（图210）；图24 计算模块的参数设置对话框b) 在图210中，选择右上角的“引用变量”，这时会出现变量百宝箱（图211）。图25 变量百宝箱c) 在
10、变量百宝箱中点击一下“整型变量一”，在整型变量一右边就会出现一把小钥匙，表明整型变量一被选中了。点击“确认”。d) 写出完整的计算表达式“整型变量一 整型变量一 1”，如图212所示。图26 计算表达式u 仿真运行程序编好后，就可以仿真运行了。点击工具栏中的“仿真”快捷按钮，进入仿真环境主界面，选择“显示轨迹”，然后点击“运行”键，得到一个虚拟机器人，将虚拟机器人放在运行区，就能看到机器人走出的轨迹。计算机执行程序的过程如下：首先将“整型变量一”赋值为0，然后进入条件循环。每循环一次，机器人前进一段距离，并右转一个角度，画出五角星的一条边，同时整型变量一增加1。故整型变量一从0依次变为1、2、
11、3、4。当整型变量一等于5的时候，条件表达式不再满足，条件循环中止，程序就结束了。图27 2.4 奥运五环项目内容：为机器人编程，使之走出一个奥运五环。走的时候显示轨迹。图28 奥运五环相关模块：启动电机、延时等待、停止电机、转向。难度等级：项目解析：设置本项目为了学习加固“启动电机”模块的使用方法，同时熟悉仿真环境中“显示轨迹”和“保留原轨迹”设置方法。小技巧：在仿真环境中通过点击鼠标右键可调整机器人的初始角度。2.5 汽车项目内容：用机器人做一个汽车。前进、后退、转弯、划弧线、停止、亮车灯等动作任意组合。车灯可用机器人的眼睛代替。相关模块：直行、转向、启动电机、延时等待、停止电机、眼睛。难
12、度等级：2.6 动态字符项目内容：机器人显示字符“ABCD”，并且字符从左向右运动。图29 仿真界面中的显示屏相关模块：显示、延时等待、永远循环。难度等级：项目解析：在本例中，可以这样来设计程序：用13个显示模块，分别将“ABCD”显示在不同部位，如图221/22所示。其中，前一个“显示”模块与后一个“显示”模块之间插一个“延时等待”模块，延时等待的时间取0.2秒钟。当程序运行的时候，就会产生动态的效果。ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD图210 动态字符的设计方法第3章 稳步前进3.1 彩色地毯项目内容：机器人在彩色地毯上
13、行走，遇到不同的颜色能发出不同的声音。相关模块：地面检测、直行、转向、发音、永远循环、条件判断。难度等级：创建环境彩色地毯。参见帮助电子文档/环境编辑/图带和地毯。项目解析：“地面检测”模块用于对地面的灰度进行检测，检测到的值为0255之间的整型数，数值越大，地面颜色越深；数值越小，地面颜色越浅。在正式编程之前，先编写一个地面灰度检测小程序（参见图322），检测一下地毯不同部分的灰度。然后再构思本项目的解决方案。3.2 百米赛跑项目内容：开始时，机器人站在跑道的起点处等待起跑。一旦听到发令枪响，就立刻沿着跑道向终点冲过去。在跑的过程中机器人不能越出跑道。图31 百米赛跑场地相关模块：地面检测、
14、声音检测、条件循环、直行。难度等级：项目解析：在很多比赛中要求声控启动，当机器人听到声音后才能运动。这个项目主要演示在场地中添加声源，具体方法可参见“帮助”电子文档/环境编辑/声源。仿真运行时，先把机器人放在跑道的起点处，然后添加声源。3.3 计算走过的距离项目内容：计算机器人走过的距离。相关模块：直行、转向、转角检测、显示。难度等级：u 程序设计在本例中，我们让机器人先走一段直线，接着走一段弧线，然后再走一段直线。最后，调用两个转角检测模块，分别检测左轮和右轮的转角，并显示出来，例程如图316所示。图32 转角检测例程u 参数设置“转角检测”模块：打开“转角检测”模块的对话框，如图317所示
15、。图33 转角检测模块的参数设置对话框之一在图317对话框中选择“左轮、编码器检测”，就会弹出如下对话框：图34 转角检测模块的参数设置对话框之二在其中选择“转角变量一”，确定。用同样的方法，将第二个“转角检测”模块的参数设置为“右轮、编码器检测、转角变量二”。“显示”模块：选择“引用变量”，在两行中分别显示“转角变量一”和“转角变量二”。u 仿真运行仿真运行时，显示轨迹，可以看到机器人走过一条曲线，最后在右上角的显示屏上显示出左右轮的转角数。机器人的轮子转一圈，机器人的光电编码器接收到33个脉冲，转角计数为33。真实的能力风暴机器人轮子的直径d64mm。您可以根据检测到的左右轮平均转角数，用
16、如下公式计算出机器人走过的平均距离：您还可以在以上例程中添加一段程序，计算机器人走过的距离，并将计算结果显示出来。不过，用上述公式计算出的结果适用于真实的机器人，与仿真界面上的标尺不一定吻合。小知识：光电编码器光电编码器是靠发射与接收红外光来工作的，由码盘和光电编码模块组成。码盘安装在机器人的轮子上，随轮子一起转动。光电编码模块则装在轮子的支架上。码盘上共有66个辐条，黑白相间。光电编码模块同时具有发射与接收红外线的功能，参见图319。 无返回信号 有返回信号图35 光电编码器的工作原理图从图中可以看出：红外线照射在黑色辐条上时没有反射信号，因为红外光大部分已经被黑色辐条吸收；当红外线照射在白
17、色辐条上时有反射信号，因为红外光在白色辐条上反射强烈。于是，当机器人运动时，光电编码器就能接收到脉冲信号。轮子每转一圈，共产生33个脉冲。光电编码器有计数功能，能累加接收到的脉冲数。3.4 秒表项目内容：让机器人在显示屏上显示时间，可以当作秒表来使用（图320）。图36 显示时间相关模块：系统时间、显示、永远循环。难度等级：项目解析：在本书中很多项目可用于机器人比赛，比如走迷宫、灭火。进行机器人比赛，就需要计算所花的时间。VJC1.5仿真版提供了“系统时间”模块，能满足程序设计的需要。3.5 风扇定时项目内容：用机器人做成一个电风扇，来回摆动着吹。并且有电风扇的定时功能，吹一段时间就停下来。相
18、关模块：转向、启动电机、 停止电机、系统时间、条件循环。难度等级：u 程序设计要让风扇定时，则须调用“系统时间”模块。在程序中，控制风扇运行的时间可以用条件循环来实现。程序一开始，首先启动扩展电机，然后进入条件循环，条件表达式为：时间变量一 10.0000条件循环的内容为：左转、右转、检测系统时间，并将它在显示屏上显示出来。一旦检测到系统时间超过10秒钟，就跳出条件循环，停止扩展电机，程序结束。参见图321。u 参数设置“启动电机”模块：选择“扩展电机”，而将左右电机的功率均设置为零。“条件循环”模块：条件表达式为时间变量一 10.0000“系统时间”模块：变量选择“时间变量一”。“停止电机”
19、模块：停止扩展电机。u 仿真运行点击“仿真”快捷按钮，进入仿真环境主界面，点击“运行”键，将虚拟机器人放到运行区就可以了。运行时可以看到右上角显示屏上有时间显示。图37 风扇定时例程3.6 醉汉项目内容：机器人模仿醉汉的姿态，跌跌撞撞地走。如果碰到人或障碍物，就转过身，继续走。相关模块：直行、转向、碰撞检测。难度等级：创建环境设置一个房间，在房间里摆一些障碍物。小知识：碰撞传感器在此，我们简要介绍机器人的碰撞传感器，以型号为AS-MII的真实机器人为例。碰撞传感器是感知碰撞信息的传感器。在能力风暴智能机器人的左前、右前、左后、右后部位设置有四个碰撞开关，它们与碰撞环共同构成了碰撞传感器(图32
20、6)。 图38 碰撞开关及碰撞环碰撞环与机器人底盘柔性连接，在受力后与底盘产生相对位移，触发固连在底盘上的碰撞开关，使之闭合。从而机器人就能感知来自不同方向的碰撞。参见图327。图39 机器人的碰撞传感器示意图根据接收到的开关信号，机器人能够判别八个方向的碰撞(见图328)。前左前右后左后左前右前左图310 碰撞方位在VJC1.5仿真版中，虚拟机器人至多只能识别前、后、左、右四个方向的碰撞。3.7 自由行走项目内容：机器人在空间漫步，有时候会停下来，欣赏欣赏风景，唱唱歌，然后又继续走。遇到障碍物能自动避开，但不会撞上去。相关模块：转向、直行、红外测障、碰撞检测、条件判断、发音。难度等级：创建环
21、境自由创意。3.8 趋光的飞蛾项目内容：机器人模仿飞蛾，一旦发现光，就会向着光走过去。相关模块：亮度检测、启动电机、延时等待、停止电机、永远循环、条件判断。难度等级：图311 机器人趋光的方式u 程序分析问：机器人如何才能朝着光源走过去？答：可以采用比较机器人左右眼的亮度值的方法。如果左眼的亮度值小于右眼的亮度值，说明机器人的左眼接收到的光线较强，离光源较近；而机器人的右眼接收到的光线较弱，离光源较远。这时就让机器人逆时针划一段弧线，目的是让机器人的右眼离光源更近些。类似地，如果右眼的亮度值小于左眼的亮度值，则说明机器人的左眼离光源较远，这时就让机器人顺时针划一段弧线。通过逆时针划弧线和顺时针
22、划弧线的交替，机器人就可以逐步接近光源了。参见图329。问：机器人怎样才不会撞上蜡烛？答：如果机器人左眼或右眼的亮度值小于某一个值，比如20，就停止电机。这样，机器人走到蜡烛跟前就会停下来，而不会撞上蜡烛。参见图330的例程。u 参数设置第一个“亮度检测”模块：方式选择“左”，变量选择“亮度变量一”。第二个“亮度检测”模块：方式选择“右”，变量选择“亮度变量二”。第一个“条件判断”模块：条件表达式为条件一：亮度变量一20。条件二：有效，亮度变量二20，条件逻辑关系“或”。第二个“条件判断”模块：条件表达式为亮度变量一 亮度变量二。其下的“启动电机”模块：左电机功率20，右电机功率80。第三个“
23、条件判断”模块：条件表达式为亮度变量二 亮度变量一。其下的“启动电机”模块：左电机功率80，右电机功率20。 “延时等待”模块：时间设为0.1秒。u 仿真运行仿真运行时，在运行场地中央添加光源，光源半径设为180，渐变值设为30。然后将虚拟机器人放在光圈的边缘，机器人就会向光源中心走过去。走到蜡烛跟前，机器人会自动停下来。图312 趋光的飞蛾例程 3.9 鼹鼠项目内容：机器人模仿鼹鼠，在地洞中来回走动，如发现光就转身钻进地洞里躲起来。参见图331。图313 鼹鼠场地相关模块：亮度检测、红外测障、碰撞检测、启动电机、延时等待、停止电机、永远循环、条件判断。难度等级：3.10 越障跑项目内容：在跑
24、道上有一些障碍物，机器人的任务是听到发令枪后，以最快的速度从起点跑到终点，途中要避开障碍物。图314 越障跑示意图相关模块：转向、直行、红外测障、条件判断、地面检测、永远循环。难度等级：项目解析：这个项目与“短跑比赛”类似，但增加了难度，障碍物检测可用“红外测障”模块，也可用“碰撞检测”模块。跑道可以自行设计。3.11 太阳能电池项目内容：用机器人模拟太阳能电池。当有光照着机器人的时候，机器人的眼睛就亮起来，就象太阳能电池点亮灯泡一样。相关模块：亮度检测、眼睛、永远循环、条件判断。难度等级：仿真运行：在机器人运行场地中间，添加光源，光源半径180，渐变值30。然后将机器人放在光圈中即可。第4章
25、 挑战自我4.1 填字游戏项目内容：在机器人运行场地上，有若干个颜色各别的圆形图带，分别代表不同的英文字母。请您设计一个程序，开始时让机器人显示一个英文单词，但缺少一个字母。如果将机器人放在代表正确字母的图带上，机器人就会显示出完整的单词，并高兴地唱歌、眼睛放光。如果将机器人放在代表其他字母的图带上，机器人则会发出另一种声音，提示“错误”。相关模块：地面检测、条件判断、显示、发音。难度等级：创建环境在机器人运行场地上设置若干个圆形图带，按照灰度值从小到大的顺序排列，分别代表英文字母abcdefg如图41所示。u 程序分析a) 首先编一个地面灰度检测的程序，用以检测圆形图带的灰度。b) 其次进入
26、仿真环境主界面，创建填字游戏场地。c) 然后编写填字游戏的程序。在例程（图42）中，显示的单词是doctor，缺少字母c。填字游戏场地中三排圆形图带的灰度值分别为0、43、63、85、106，127、128、149、170、191，202、213、234、255，依次代表abcdefghijklmn等14个字母。故程序运行时，将机器人放在第一排第三个图带上，就可以得到正确的结果，显示出完整的单词，并唱歌。而放在其他的图带上则会提示错误。图41 填字游戏场地图42 填字游戏例程4.2 台球项目内容：在一个空房间里，机器人不停地撞过来撞过去，就象台球一样。房间里可以有一些障碍物。机器人反弹的角度应
27、尽可能合理。相关模块：碰撞检测、直行、转向、永远循环、条件判断。难度等级：图43 台球场地示意图u 程序分析要让机器人象台球一样运动，则当前方发生碰撞时，机器人应向后方运动；当后方发生碰撞时，机器人应向前方运动；当左方发生碰撞时，机器人应右转90度，然后继续向前运动；当右方发生碰撞时，机器人应左转90度，然后继续向前运动；当前后左右都没有发生碰撞时，机器人就保持向前运动的状态。参见图44和图45。图44 “台球”主程序 图45 “台球”子程序u 参数设置a) 主程序“条件判断”模块：按照从上至下的顺序，四个条件判断模块的参数设置如下表所示。条件表达式碰撞变量一前碰撞变量一后碰撞变量一左碰撞变量
28、一右“左转”模块：速度80，时间0.3秒。“右转”模块：速度80，时间0.3秒。b) “向前”子程序“前进”模块：速度100，时间0.05秒。“碰撞检测”模块：选择变量“碰撞变量一”。“条件循环”模块：条件表达式为碰撞变量一无c) “向后”子程序“后退”模块：速度-100，时间0.05秒。“碰撞检测”模块：选择变量“碰撞变量一”。“条件循环”模块：条件表达式为碰撞变量一无u 仿真运行仿真运行时，创建一个单房间场地，里面放一些障碍物，如图43所示。然后将机器人放到房间里，机器人就会象台球一样运动起来。4.3 弹球游戏项目内容：在一个房间里有若干柱子（圆形障碍物），房间门口用白色图带表示。机器人在
29、房间里运动，象皮球一样弹来弹去，检测到柱子下面的圆形彩色图带可得分（红色10分，黄色8分，蓝色6分，绿色4分，紫色2分）。看机器人在弹出房间以前能得几分，并且将分数显示出来。相关模块：碰撞检测、直行、转向、计算、显示、条件循环、地面检测。难度等级：创建环境设计一个空房间，里面有几个圆形障碍物，放在圆形彩色图带上。如图49所示。图46 弹球游戏场地4.4 随机走项目内容：机器人随机行走，有时前进，有时后退，有时左转，有时右转。行走的距离和转弯的角度要有变化，强调随机性。相关模块：直行、转向、计算、永远循环、条件判断、碰撞检测、红外测障。难度等级：u 程序分析要实现随机行走，须考虑以下几个方面：a
30、) 避免碰撞。机器人在行走的过程中，如果发生了碰撞，则后退一点，并掉转方向。b) 红外避障。机器人边行走边进行红外探测，如果发现左、右、前任一方向有障碍物，就转向。c) 前进。设置前进的参数时，将时间取为0.05秒或0.1秒，可以使红外探测和碰撞检测的周期较短，从而令机器人具有较高的灵敏度。d) 优先级。优先级的设置为：避免碰撞的优先级最高；其次红外避障；前进的优先级最低，如果没有发生碰撞，也没有发现障碍物，才前进。e) 随机性。随机性体现在行走的距离和方向上，距离应有时长有时短，方向应忽左忽右、忽前忽后。以方向的随机性为例，我们可以通过“计算”模块，计算机器人转向的次数。如果右转了3次，就左
31、转一次；如果左转了4次，就右转一次；如果前进了5次，就后退一次，等等。f) 机器人的运行环境。可以加载环境迷宫、单房间场地或标准灭火场地等（参见帮助电子文档/环境文件管理）。也可以自己创建一个环境。4.5 沿墙走项目内容：机器人沿着墙壁行走（采用左手规则或者右手规则）。相关模块：启动电机、延时等待、停止电机、红外测障、碰撞检测、直行、转向、永远循环。难度等级：u 程序分析沿墙走，顾名思义，即机器人靠近墙壁行走。采用左手规则时，墙壁在机器人的左边；而采用右手规则时，墙壁在机器人的右边。下面以左手规则为例加以说明。图47 沿墙走示意图如图410所示，要实现沿墙走，机器人可以采取划弧线的方法，边前进
32、边检测墙壁。机器人如果发现前方有障碍物，说明正对着墙壁了，就右转约90度；如果发现左方有障碍物，说明机器人左侧对着墙壁了，就右转约60度；否则就划弧线前进。有时候机器人会撞上墙壁，为此机器人还需具有处理碰撞的功能。在程序中，我们让机器人一旦检测到碰撞，就后退一点，并右转约60度。沿墙走的例程如图411所示。图48 沿墙走例程u 参数设置“红外测障”模块：检测完成后，进行条件判断，条件表达式为红外变量一 左 “条件判断”模块：条件表达式为红外变量一 前 “启动电机”模块：左电机功率20，右电机功率30。“延时等待”模块：时间0.05秒。“碰撞检测”模块：条件表达式为碰撞变量！无其余模块的参数自行
33、设置，并需反复调整，直至满意为止。u 仿真运行仿真运行时，加载单房间场地、标准灭火场地、走迷宫场地均可。读者也可以自己创建一个场地，让机器人在其中运行。4.6 点歌台项目内容：用机器人做一个点歌台，当前、后、左、右四个方向发生碰撞时，能分别唱不同的歌曲。歌曲以子程序的形式调用。相关模块：直行、转向、碰撞检测、永远循环、条件判断、子程序。难度等级：创建环境在机器人运行场地中设置一些障碍物。4.7 回音壁项目内容： 机器人根据检测到的声音强度，发出相近的声音。比如检测到声音强度为180，就发音（音频为174.6）。相关模块：声音检测、条件判断、发音、永远循环。 难度等级：仿真运行：在机器人运行场地
34、中添加声源。 4.8 查找最大值项目内容：给出一组数，让机器人从中找出最大值，并显示出来。相关模块：计算、条件判断、条件循环、显示。难度等级：项目解析：“查找最大值”项目需要设计算法。下面给出了一个简单的例程，你也可以设计自己的算法。还可以自己设计类似的项目，然后自己编程实现。本例中给出了六个整型数 5、8、-12、3、64、81，由六个计算模块分别赋给整型变量一、整型变量二、整型变量三、亮度变量一、亮度变量二、亮度变量三（见图412中的前六个蓝色矩形“计算”模块）。查找最大值的过程实际上是条件判断的过程（见图412中的红色菱形“条件判断”模块），我们选用整型变量一与其它变量逐一进行比较，如果
35、整型变量一小于与之相比较的变量，就将后者赋给整型变量一（见图412中条件判断下的“计算”模块），否则整型变量一保持不变。最后得到的整型变量一就是最大值，将它显示出来就可以了（见图412中最后的“显示”模块）。对照图412流程图右边的JC代码可以更清楚地理解上述过程。图49 查找最大值例程4.9 排序项目内容：给出一组数（例如3个整数），让机器人将其从小到大排列，并依次显示出来。相关模块：计算、条件判断、条件循环、显示。难度等级：项目解析：“排序”是计算机数据结构中重要的内容，通过VJC1.5仿真版能完成较简单的数据排序，通过“排序”项目，能锻炼自己程序设计能力。4.10 最大公约数项目内容：求
36、两个正整数的最大公约数，并显示出来。相关模块：计算、条件判断、条件循环、显示。难度等级：u 程序分析求两个正整数的最大公约数，可用辗转相除法（参见后面的小知识）。编程计算时，须注意到C语言中整型数的特点，两个整型数相除得到的商仍为整型数，小数部分被忽略。参考程序如如图413所示。u 参数设置条件循环之前的四个“计算”模块：计算表达式如下表所示整型变量一255（被除数）整型变量二60（除数）整型变量三整型变量一整型变量二（得到商）整型变量三整型变量一 整型变量二整型变量三（得到余数） “条件循环”模块：条件表达式为整型变量三！0循环体中的四个“计算”模块：计算表达式为整型变量一整型变量二（除数升
37、级为被除数）整型变量二整型变量三（余数升级为除数）整型变量三整型变量一整型变量二（得到商）整型变量三整型变量一 整型变量二整型变量三（得到余数） “显示”模块：显示信息为“整型变量二”。图410 求最大公约数例程小知识：最大公约数和辗转相除法两个正整数的最大公约数，是指能整除这两个整数的最大的整数。例如：18和45的最大公约数是9。求最大公约数的标准方法是辗转相除法。设有两个整数和，且，它们的最大公约数为d，用辗转相除法求最大公约数d的算法如下表所示：表达式步骤被除数除数商余数1230第1步，以作被除数，作为除数，得到的商为，余数为。第2步，将升级为被除数，将升级为除数，得到商为，余数为。其余
38、的步骤依此类推。从第1步开始，在每一步的表达式中，由于被除数和除数都能被d整除，故余数（被除数除数商）也能被d整除。在上述过程中，由于除数小于被除数，余数又小于除数，故余数越变越小。又由于余数不能小于d，否则会导致矛盾，于是最后必定可以得到余数为零，如下式所示：此即为表中第n步的式子，该式中的除数就是所要求的最大公约数d，即【证明】 由于第n步中整除，从表格倒推上去可知，也能整除、故是和的一个公因子，而d是和的最大公因子，于是又如前所述，d能整除表格中所有的被除数和除数，d当然也能整除，于是从而证毕。【例】 求253和77的最大公约数。步骤如下表所示，求得的最大公约数d11。表达式序号被除数除数商余数125377322277223113221120图411 、第5章 我能赢5.1 走迷宫项目内容：第一步，.运用VJC1.5仿真版中的障碍物、图带、光源和声源，设计一座迷宫，参见图51。第二步，为机器人编制程序，让机器人从迷宫的入口进去，从出口处走出来。在图51中，左下是机器人的入口，右下是机器人的出口。图51 机器人走迷宫场地难度等级：本项目可以设立以下奖项：1. 最佳迷宫奖该奖项授给迷宫设计最有创意的同学。2. 最快速度奖该奖项授给以最少时间走出迷宫的同学。3. 最佳算法奖该奖项授给程序设计思想最优秀的同学。5.2 长跑比赛项目内容：长跑比赛场
