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一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

童程童美 2019-08-12

8月6日,由童程童美智能機器人編程教研總監孫善明老師為大家分享了《機器人物聯網的工作原理》。孫老師深入淺出地介紹了機器人、傳感器、物聯網系統的工作原理以及它們之間的關系,讓家長和學員們受益良多。

摘要

8月6日,由童程童美智能機器人編程教研總監孫善明老師為大家分享了《機器人物聯網的工作原理。這是第二屆中國少兒編程節的第五期大咖講座,孫老師從機器人的定義和概念入手,深入淺出地介紹了機器人、傳感器、物聯網系統的工作原理以及它們之間的關系,幫助大家對人工智能這一領域有了更為深刻的認識,讓家長和學員們受益良多。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

孫善明老師在直播間

★ 講座精華 ★

① 機器人的定義、分類、組成

② 傳感器原理

③ 執行器件(電機)原理

④ 控制系統原理

⑤ 物聯網概念、常見物聯網系統工作原理

看完講座精華概要,相信您一定對本次講座的內容非常期待了,下面就為您奉上講座的完整版視頻,請點擊觀看

下面是本次講座的精華提煉,希望能通過細致的文字,幫助大家起到溫故知新的作用。

機器人的定義、分類、組成

機器人是一種自動化的機器,具有感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力。具體如何理解呢?以人類舉例來說,當嬰兒看到奶瓶后會流口水,這是由于奶瓶會向人的眼睛發射光信號,再傳遞到大腦,隨后大腦控制唾液腺分泌口水,這就生物是感知功能。其中,眼睛是感覺器官,大腦是決策中心,唾液腺是執行器官。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

同理,如果一臺機器也具備這樣的三個“器官”,并且配合彼此實現類似的感知功能,就可以稱之為機器人,而對應的三個“器官”分別為傳感器、智能芯片、執行器件。

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如果說人類是由軀體和思想組成的,那么機器人則是由軀體和程序(也就是我們說的編程)構成的,傳感器、智能芯片、執行器件是機器人的硬件,程序是機器人的軟件。

機器人可以從用途上分為工業機器人、農業機器人、軍用機器人、醫用機器人、教育機器人等。

傳感器原理

傳感器就是將日常信號(溫度、壓力、距離、光線強度等)轉化為電信號,再交由智能芯片處理。下圖為較常見的傳感器:

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下面以最簡單的溫度傳感器舉例,讓大家更好的理解傳感器的工作原理。

溫度傳感器的本質是利用不同金屬的熱膨脹系數不同,熱脹冷縮。當室溫升高,金屬片由于受熱變彎曲,接通電源,則冰箱開始制冷。

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執行器件原理

關于執行器件原理,就要從丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應說起。他在做實驗時發現,通電導線中可以產生磁場,而磁場又與小磁針相互作用,同性相斥、異性相吸。

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理解了這一點后,我們就能弄清楚電動機的原理了。電動機的通電線圈產生磁場,與固定磁鐵的磁場相互作用,進而推動線圈繞軸轉動,所以電機只要通電就會一直轉下去。

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智能芯片原理

CPU、GPU、NPU……智能芯片也分為很多種,但它們都是由很多開關組成的,我們可以把開關理解為水龍頭,當打開水龍頭,就會有水流和水壓通過;同理,當打開晶體管開關時,就會有電流和電壓。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

芯片是由眾多晶體管開關組成的,輸入二進制電信號,就能經過這些開關的處理,而開關處理電信號的過程就是機器人思考的過程。

物聯網概念及應用

從互聯網到移動互聯網,再到冰箱、彩電等智能家居的接入,我們稱之為物聯網。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

以智能家居為例,想要達到“室內溫度大于25度后,當人進入房間時,空調自動制冷”這一目的,具體工作原理是什么呢?

這句話中有兩個條件,一是溫度、二是人進入房間,所以對應的需要溫度傳感器接收溫度信號,紅外傳感器接收紅外信號感知是否是人類,然后傳遞給芯片用程序處理,之后控制電機開始制冷。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

生活中,物聯網影響著我們生活的方方面面(如下圖所示),而學習機器人編程能幫我們更好的看透智能世界。

一節小學生也能聽懂的專業課:機器人和物聯網是怎么協同工作的?

★ 大咖講座在繼續 ★

以上精彩內容,便是由童程童美智能機器人編程教研總監孫善明老師為大家帶來的第五期大咖講座《機器人物聯網的工作原理》,很多家長在看完之后表示受益匪淺。

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