賽靈思SpartanFPGA為壯大的講授對(duì)象奠基根底。這類講授對(duì)象可能依據(jù)門生的須要自我改造。
能夠不比機(jī)器人更能吸引初中生及高中生對(duì)科學(xué)技術(shù)感興趣的教學(xué)設(shè)備了。對(duì)初中生跟高中生來講，玩弄機(jī)器人是一種把握新觀點(diǎn)，親眼見地技巧利用環(huán)境的理論方法。構(gòu)建機(jī)器人可能激起門生們克制智力難題，取得優(yōu)良的迷信、技巧結(jié)果。
建筑垃圾分揀機(jī)器人為此，我藉此文先容一種可供西席用于技校的機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的講授平臺(tái)。該平臺(tái)理念是我任教的高中（意大利米蘭四周的ITCSErasmodaRotterdam）提出去的。其時(shí)只是為了入圍RoboCup青少年機(jī)器人世界杯(RoboCupJunior)。咱們隊(duì)列入的是“救濟(jì)機(jī)器人”組其它角逐，即讓機(jī)械正在重現(xiàn)的災(zāi)禍場(chǎng)景中發(fā)明受害者。這些機(jī)器人必需實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度分歧的多重使命，好比正在平展路面上沿直線行走，斷定經(jīng)由過程坎坷地形上各障礙物的門路，和援救部門指定的受害者等。
食品分揀機(jī)器人設(shè)備與別的采取分歧類型的微型計(jì)算機(jī)的平凡流傳平臺(tái)比擬，咱們采取FPGA的計(jì)劃存在開放、靈巧、可不休開展演進(jìn)，和可重復(fù)使用等根本特性。
咱們利用DigilentNexys2講授開發(fā)板，正在賽靈思Spartan?-3E器件的根底上建造了該機(jī)器人的2011版。正在撰寫本文時(shí)，咱們正在把這個(gè)版本移植到Spartan-6FPGA上，以便列入將正在2012年4月進(jìn)行的下一屆意大利青少年機(jī)器人世界杯角逐。按計(jì)劃，下一版本將運(yùn)轉(zhuǎn)于Zynq?-7000可擴(kuò)展處置懲罰平臺(tái)器件上。
分揀機(jī)器人哪里可以買到用這類方式，咱們計(jì)劃出的一種救濟(jì)機(jī)器人可能年復(fù)一年不休開展演進(jìn)，從第一種原型開展到了現(xiàn)有的Nessie2011版本（Nessie由Nexys跟尼斯湖水怪（LochNessMonster）而得名，尼斯湖水怪的少脖子與咱們的機(jī)器人類似）。FPGA存在高度的靈活性，可以正在沒有轉(zhuǎn)變其根本物理布局和連結(jié)不異的計(jì)劃基礎(chǔ)架構(gòu)同時(shí)，讓機(jī)器人的架構(gòu)隨門生常識(shí)的增加而重構(gòu)。
應(yīng)戰(zhàn)ITCSErasmodaRotterdam是一所位于意大利北部米蘭近郊的技校，門生良莠不齊，難以教誨他們深化學(xué)習(xí)科技知識(shí)。
從四年前起頭，我決意開辦一個(gè)開放空間，厥后我取名為“機(jī)器人講授永恒實(shí)驗(yàn)室”，正在那里門生們可以采取與尺度講堂講課完整分歧的方式展開試驗(yàn)。正在此，他們可以正在互動(dòng)情況中打仗技巧學(xué)科，商量一些異乎尋常的主題內(nèi)容，選修一些本人感興趣的課程，支配好本人事情并從理論中間接失掉反應(yīng)。換句話說，他們依據(jù)由來已久且為人熟知的“情形認(rèn)知”模子[1]正在“踴躍學(xué)習(xí)空間”中展開試驗(yàn)。正在這里，同窗們不只可以相互協(xié)作或同輔導(dǎo)員協(xié)作，同時(shí)借可正在告竣共鳴的根底上尋求配合的方針。
智能分揀機(jī)器人市場(chǎng)狀況正在這個(gè)學(xué)習(xí)空間中，門生飾演把握多種解決方案的“認(rèn)知學(xué)徒”。而西席則充任“專家”腳色，擔(dān)任提出實(shí)際使命跟戰(zhàn)略的詳細(xì)流程，讓門生們自力測(cè)驗(yàn)考試，須要時(shí)才予以領(lǐng)導(dǎo)。
為分歧學(xué)科的會(huì)聚跟常識(shí)的交換供給肥美的溫床，機(jī)器人是天然之選。咱們認(rèn)為列入青少年機(jī)器人世界杯角逐的興趣激烈天安慰了門生對(duì)科技試驗(yàn)的積極參與。
解決方案我意識(shí)到，要讓這類方式無效，我必需發(fā)起數(shù)字電子學(xué)跟信息學(xué)等平凡課程涵蓋的課題，但次要針對(duì)哪些比門生們可能自力辦理的使用更龐大的使用。如許他們便須要分工合作，或許須要失掉可能提出精確模子的資深教師的輔佐。
物流分揀機(jī)器人競(jìng)品我曉得須要建造甚么，但我沒有曉得怎樣建造。所有皆必需正在實(shí)驗(yàn)室中提出跟開辟出來，由門生配合商量計(jì)劃，探求解決方案。
正在顛末一番三思而行之后，我得出一個(gè)論斷：最可行的就是采取一種基于某種靈巧的平臺(tái)，而不是尺度微型計(jì)算機(jī)上的解決方案。那是因?yàn)镕PGA是獨(dú)一可能知足特性要求且可能跟上試驗(yàn)舉止的靜態(tài)跟演化規(guī)模的器件。
我最初取舍的是基于Spartan-3E的講授板卡，由于它可能供給咱們始終追求的需要特性，即開放性、靈活性、演進(jìn)才能、硬件的反復(fù)應(yīng)用性和機(jī)能的豐富性。
?開放性。因?yàn)殚T生必需積極參與全部計(jì)劃流程，從傳感器接口到CPU，再從CPU到激勵(lì)器。?靈活性。由于體系的全部架構(gòu)和器件的性子跟類型沒有應(yīng)事先肯定，必需從創(chuàng)造性學(xué)習(xí)情況所激起的研討進(jìn)程中發(fā)生。?演進(jìn)才能。由于正在每次青少年機(jī)器人世界杯完畢后，門生皆必需意識(shí)到他們作品的缺陷，相識(shí)若何停止得當(dāng)點(diǎn)竄，試圖找出更進(jìn)步前輩的解決方案。該體系必需與門生的專業(yè)知識(shí)連結(jié)同步開展。?可重用性。以制止硬件跟黌舍經(jīng)費(fèi)不必要的鋪張。?低成本、高性能。咱們必需節(jié)制不失掉完整界說但須要高度并行運(yùn)轉(zhuǎn)的大批器件跟外設(shè)。該CPU的功用應(yīng)十分壯大，但架構(gòu)絕對(duì)簡(jiǎn)略，容易接口。
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