资源简介

(共18张PPT)
第二节
仿真实验与机器人仿真系统
Simulation experiments and robot simulation systems
第二章 解决问题的方法与机器人仿真系统
1、掌握机器人仿真软件的界面组成及模块库的分类。
2、理解仿真实验的应用。
学习目标
右图是物理仿真实验“学习家庭电路组成”完成后的界面。在仿真软件中，只需要按照顺序和规则，将用电器连接到电路中，形成闭合电路，即可完成实验。
导学诱思
在学习和生活中，我们经常遇到“模拟”和“仿真”这样的词汇。比如，消防疏散模拟演练、舞台表演前的彩排演练、学校进行的模拟测验等，都是对真实场景的模拟化演练。
仿真实验
智能试衣间、仿真游戏、汽车驾驶仿真系统、仿真实验室、模拟飞行系统等都是计算机仿真系统在生活中的应用。
广泛应用的仿真系统
1、小组讨论，说说你见到过哪些仿真应用？
2、你体验过VR吗？搜索VR、AR、MR的含义，尝试理解它们，并与同学们进行讨论。
思考与探索
VR
AR
MR
（一）仿真和仿真实验
通俗地说，仿真就是通过技术手段（通常为计算机仿真）来模拟现实的技术。仿真主要包括仿真硬件和仿真软件。仿真硬件中最主要的是计算机。除计算机外，仿真硬件还包括一些专用的物理仿真器，如运动仿真器、目标仿真器、负载仿真器、环境仿真器等。仿真软件包括为仿真服务的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的仿真软件系统。
广泛应用的仿真系统
建立仿真模型和进行仿真实验是仿真过程的两个主要步骤。仿真实验主要是通过图形化界面联系理论条件与实验过程，以达到模拟现实的目的。下图是模拟空间飞行器对接的仿真系统。
广泛应用的仿真系统
（二）仿真与仿真实验的应用
对于造价昂贵、危险性大或实现方式有局限性的系统，仿真是一种特别有效的研究手段。最初，仿真技术主要应用于航空、航天、电力、化工，以及其他工业过程控制等工程技术领域。后来，它被日益广泛地应用于社会、经济、生态、管理等系统，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济分析和预测、人口控制等。对于社会、经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。因此，利用仿真技术研究这些系统就具有更为重要的意义。
广泛应用的仿真系统
近年来，仿真实验在教育上的应用愈发深入而广泛，出现了很多仿真实验项目，开发了一些仿真实验室软件，为各阶段的师生提供良好的仿真实验平台。下图为生物仿真实验—观察洋葱根尖细胞分裂。
广泛应用的仿真系统
if 前方有障碍物 then
机器人右转
else if 前方有障碍物 then
机器人右转
else
机器人直行
end if
机器人直行
end if
（三）仿真实验的优势和不足
1、仿真实验的优势。
随着虚拟现实技术的快速发展，“虚拟现实、智慧教育”加快了教育信息化的步伐。仿真实验由于具有再现和模拟真实情景的功能，其应用领域愈来愈广泛，因此具备了真实实验所没有的一些优势。
仿真实验可以把因仪器短缺、药品有毒、操作危险等因素而受限制的实验进行模拟再现，有利于节约时间、空间、资金，改善实验条件和教学方法，提高学习者的实践能力。
广泛应用的仿真系统
优
if 前方有障碍物 then
机器人右转
else if 前方有障碍物 then
机器人右转
else
机器人直行
end if
机器人直行
end if
（三）仿真实验的优势和不足
1、仿真实验的优势。
仿真实验利用计算机技术开发的富有真实感的实验，直接用计算机模拟操作，使操作者自主操作更易实现。
仿真实验借助多媒体技术、虚拟仿真技术、传感技术等构建了高度虚拟的仿真环境，使操作者“身临其境”，能实现互动实验教学，最大程度地刺激学习者的感官，无器材损耗，与实验室“零距离”。除此之外，它还具有成本低、安全性高、实验成功率大等多种优势。
广泛应用的仿真系统
优
if 前方有障碍物 then
机器人右转
else if 前方有障碍物 then
机器人右转
else
机器人直行
end if
机器人直行
end if
（三）仿真实验的优势和不足
2、仿真实验的不足
用户在仿真实验和真实实验中的体验有所不同，仿真实验不能完全取代真实实验教学，无法全方位仿真。比如，在不具备特殊硬件支持的情况下，很难模拟气味；再比如，用户难以通过仿真实验感受物体重量、把握物体的手感等信息。
在实际应用中，我们需要运用恰当的方法将仿真实验与真实实验有机结合起来，从而使实验教学效果最优化。
广泛应用的仿真系统
缺
机器人仿真系统是指通过计算机对实际的机器人系统进行模拟的系统。
一是机器人本身的设计和研究。二是以机器人为主体的自动化生产线。
三是用于机器人的教学和培训。
机器人仿真系统
实践活动1
打开VJC1.5仿真版软件（如图），认真观察软件界面，结合以前所学知识，完成课本26页的表2-2-1。
实践活动1
打开VJC1.5仿真版软件（如图），认真观察软件界面，结合以前所学知识，完成课本26页的表2-2-1。
菜单栏
标题栏
工具栏
模块库区
垃圾箱
流程图生成区
仿真按钮
jc代码
实践活动1
观察VJC1.5仿真版软件中的各个模块库，找到图标所示模块，明确其名称并填在下图对应空白处。
练习提升
尝试将“直行”“转向”模块分别拖至流程图生成区，并连接到主程序流程线上。单击“仿真”按钮，进入仿真环境，探究如何让机器人在仿真环境中动起来的同时显示运动轨迹。
谢谢您的观赏
仿真实验与机器人仿真系统
第二章 解决问题的方法与机器人仿真系统
Simulation experiments and robot simulation systems

展开更多......

收起↑