什么是机器人编程

  可联系到我们生活中，除了电影里的变形金刚还有个人形，那些扫地机器人，聊天机器人，和流水线上的装配机器人，哪里有“人”的影子？仔细想想“机器人”就是翻译界的“通假字”。
  今天提到的“机器人”是指通过重构改变硬件，通过编程改变软件的可编程机器人。它一般由以下几个部分组成：

硬件

  1.基本组件。这就好像我们常见的乐高玩具，包含各种形状的小组件，可以拼成不同的形状，这是机器人的身体。
  2.传感器。传感器就像机器人的眼睛和耳朵，用于获取外界信息。常用的有获取速度的超声波传感器，获取颜色或反光度的光线传感器，获取外界触碰的触碰传感器等等。
  3.马达。这是机器人的手和脚，肌肉和关节。所有的位置改变都靠它。
  4.控制器。这是机器人的大脑，决定机器人的行为。通过和传感器连接获取输入，通过和马达连接控制输出，通过和电脑连接将程序注入。此外控制器可以接收遥控输入，还可以有图像或者声音的输出。
  

 软件

  孩子们在电脑或Pad上编写完一段程序后，下载到控制器后执行。执行的程序可以获取传感器的输入数据，也可以控制输出。程序本身用的是可视化的编程语言，极易上手。
  综上所述，机器人编程，就是用硬件构造一个身体，用程序给它一套逻辑，利用它的传感器和马达，完成一系列的任务。
  孩子机器人编程启蒙
  首先，告诉大家现实中机器人的编程搭建，并不像孩子想象中的那样——给它撒上金粉，念段咒语，就可以开心的跳起舞来。他们会慢慢发现，自己搭出来的机器人既不那么美丽也不神秘，而即使这样的机器，它的搭建过程也是非常复杂的，软件编程也需要无数次的修改调整，就这样它还经常会掉链子……嗯~~我想说，孩子们，欢迎来到真实的世界，欢迎换个视角来观察问题。
  用工程师的视角来看待问题，是做机器人给孩子的收获。机器不通人情，不会因为你的努力而通融，不会因为你的才华而动心。和它打交道，就得按照它的方式来，没有捷径。
  孩子不缺想象力，缺的是想象力和现实世界的妥协，不知道心中炫酷的想法如何一步一步实现。我想说，在机器人面前，可以先把把艺术家的天马行空暂时收收一收，换用工程师的严格和脚踏实地来看看这个世界。
  下面分别从硬件、软件和设计三方面来说说，在奥兰熊，老师是如何指导孩子做机器人编程，想要在家教育孩子编程的，可以借鉴使用哦~

机器人硬件

  以乐高机器人的搭建来说，以前那些按照说明书搭建起来的乐高模型，都是浮云。我相信，我们奥兰熊的学员中一定有不少家长和孩子按图纸搭建出很多作品来，有的人水平甚至都可以称为“”，可扔掉说明书那一刻，想必很多人都懵圈了吧~~一些基本的需求本以为很简单，可自己就是没法实现。那丰富的搭建经验，远不如一个早上系统学习的收获大。下面是我觉得需要系统学习的两点：
  熟悉基本组件和基本技巧
  知道你拥有什么，才知道你可能做出什么。对基本的组件非常熟悉，做的时候才能得心应手。以乐高里最常用的两个单位长度的连接件为例。长度一般模样类似，为什么会有不同的颜色，仅仅是为了让做出的东西更多彩吗？
  其实，不同的颜色后面是不同的功能：黑色的连接是圆口有摩擦的，白色的是圆口没有摩擦的，蓝色的是一边十字口一边圆口有摩擦的，红色的是两边十字口的。熟悉这些连接件，才能知道你可能做出怎样的扩展，才能轻松的找到那个你需要的。
  除了基本的组件，还需要知道搭建的基本技巧。比如说我们经常需要将两条长梁或平行连接，或垂直连接。每种需求可以用哪些连接件以怎么的组合实现？不同的方式有何不同，又有何优劣？
  机器人的动力系统，是搭建在电机和齿轮之上。电机提供动力，而齿轮可以改变旋转的速度，方向和力矩，也可以改变力的形态，将动力以不同的形式传递出去。电机和齿轮一起，构成了机器人的动力基础。
  电机的应用很直接。要么连着轮轴直接旋转，要么连上齿轮将力转化或传递出去。而齿轮是有点难的，要用到一点点数学，了解一点点杠杆，还需要明白力和力矩的概念。不过下点功夫去理解齿轮，也就能了解真实世界里很多机械背后的原理，对孩子来说，也是非常有意义的。
  乐高里的齿轮大体分正面齿轮，侧面齿轮和蠕虫轮。组合起来的用法很多，建议多做些简单的练习，打好基本功，熟能生巧，到时候信手拈来。

机器人软件

  编程说简单一些就是收集信息指令，做出反应。那么机器人的输入和输出是什么，它可以收集哪些信息，做出什么样的反应，又能实现什么样的逻辑呢？
  机器人通过传感器来收集信息。了解传感器，就是了解机器人触碰世界的能力。常用的传感器比如检测颜色和反光度的光线传感器；探测离障碍物距离的超声波和红外线传感器，测量旋转角度和速度的陀螺仪，等等。软件里面有专门的模块去获取传感器的数据，很简单。
  机器人通过电机做出反应。再复杂的动作，都是通过对电机实现，转速快一点，慢一点；正着转或者反着转。有些机器人还能显示图像，声音，也算是对外界的输出吧。
  和很多面向孩子的编程软件一样，机器人编程平台提供的编程模块很丰富，操作起来也很简单，很适合孩子上手。
  软件里众多的要素，比如循环，函数，条件判断，逻辑计算，甚至很高级的数组，多线程等等，它都支持，而这足以支撑起一个复杂的程序，实现复杂的编程思想。
  下面是个小例子，程序通过光线传感器检查地面的反光度得到颜色，根据地面是白色还是黑色控制两边的电机让机器人左偏或右偏，以实现机器人沿黑线走的功能。

机器人编程和纯软件编程的区别是什么

  纯软件是个虚拟的世界，简单而完美，就像我们上学时所说的理想条件下。而真实世界太复杂了，并且总有意外，因此就需要更健壮的软件去化解这些复杂，处理这些意外。
  举个例子，就以孩子们非常喜欢的挖土机来说明下硬件编程有多复杂。假设我们已经搭建好了一个挖土机，需要让它从A点挖土，然后行驶到B点倒土，在纯软件编程里，我们只要一行代码就可以搞定，但在机器人编程中却没有这么简单。
  ，因为从A→B，地面情况不同，摩擦力不均以及电机微小的偏角误差，编程中让它走直线的这个命令，在实际中会产生偏差，而且走的越远，偏差越大。因此，孩子们在出现这种情况后，需要及时通过陀螺仪校准调整。
  第二，程序中A→B之间的距离我们假设设置的是1米，可挖土机实际上并不会真的走1米，肯定会有误差。机器人停下后要检测轮子实际行进的距离，多退少补再做微调。
  第三，电池的电量也会影响电机的准确度，进而影响行进的距离，速度以及偏角。要想每次运行的结果完全一样，要么运行时的电量不能差别太大，要么根据电量的多少对行为进行补偿。
  第四，机器人会偶尔出现死机，读数不准等硬件错误。比如我们发现EV3的陀螺仪有时候会突然出错，在静止状态下读数也会改变，必须重启机器人才能恢复。控制器本身可能会死机，也必须重启才能恢复。
  做软件测试，次次通过。而机器人，前5次都成功了，第6次还是需要祈祷才行。复杂的世界，需要复杂的程序让他去实现简单的事。我想这也是机器人编程教给孩子很重要的一点。
  机器人编程，对于有些编程经验的理科生来说，起初都需要花费一定的时间和精力摸索，何况一个孩子，所以孩子学习机器人编程，我建议一定要有大人的正确引导，这样才能带着孩子一起用工程师的视角去看看这个世界。