世界的問題與機(jī)遇為的一項(xiàng)綜合多種學(xué)科知識(shí)和技能的青少年科技活動(dòng)參賽的機(jī)器人制作方案，從而培養(yǎng)的科技創(chuàng)新精神和動(dòng)手實(shí)踐能力，鼓勵(lì)廣大機(jī)器人科學(xué)的，提高他們的科學(xué)素質(zhì)。中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)是，中國(guó)科協(xié)在21世紀(jì)青強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)，關(guān)聯(lián)世界的問題與機(jī)遇為。組織開展這項(xiàng)活動(dòng)結(jié)合，放手讓青少年，去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，并獲得那些科學(xué)家和工程師們21紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)；鼓勵(lì)的青少年電腦機(jī)器人者在信息、自動(dòng)控制等高新科技領(lǐng)域，進(jìn)行力所能及的學(xué)習(xí)、探索、研究和實(shí)踐，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)的，提高他們的科機(jī)器賽，如機(jī)器人、機(jī)器人滅火、機(jī)器人相撲、機(jī)器人舞蹈、機(jī)器人走迷宮和機(jī)器，，相撲這個(gè)著名的體育項(xiàng)目也被引入到機(jī)器人比賽中的機(jī)器人相撲比賽深受人們的喜愛。目前，我國(guó)也引進(jìn)了這項(xiàng)機(jī)器人比賽師范學(xué)院是我國(guó)在機(jī)器人相，，抗平臺(tái)，集技術(shù)性、性和趣味性于一體。其中FIRA和ROBOCUP是最具國(guó)際影響的兩項(xiàng)舉辦機(jī)器賽的目的是通過競(jìng)賽，吸引科技工作者，尤其是廣大青少年學(xué)生，，，1962年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，比起號(hào)稱"機(jī)器人王國(guó)"的起步至少要早五六年。經(jīng)過30多年的發(fā)展現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。綜觀它的發(fā)展史，道路是曲折的，不平坦的。由于政6070所大學(xué)和少數(shù)公司開展了一些研究工作。對(duì)于企業(yè)來說，在只看到眼前利益又無財(cái)政制造機(jī)器人加上當(dāng)時(shí)失業(yè)率高達(dá)6．65％擔(dān)心發(fā)展機(jī)器人會(huì)造成人失業(yè)，因此不予投資，也不組織研制機(jī)器人，這不能不說是的決策錯(cuò)誤。70年代后宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級(jí)機(jī)器人的開發(fā)上，致使的工業(yè)機(jī)器人后來居上，競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)入80年代之后才感到形勢(shì)緊迫和企業(yè)界才對(duì)機(jī)器人真正重視起來，，，，，80年代中后期，隨著各大廠家應(yīng)用機(jī)器人的技術(shù)日臻成熟，第一代機(jī)器人的技術(shù)性能越來越滿足不了實(shí)際需要開始生產(chǎn)帶有視覺、力覺的第二代機(jī)器人，并很快占領(lǐng)了60％的機(jī)器人市場(chǎng)。盡管在機(jī)器人發(fā)展史上走過一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開發(fā)研究的曲（1（2（3）技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用；4）高智能、高難度的機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)，早在1966Unaon公司尤尼曼機(jī)器和AF公司沃莎特機(jī)器人已經(jīng)率先進(jìn)入國(guó)市場(chǎng)。167年英的兩家大公司還特地為這兩家器人公司在alAuoaonA70年代初期，由于國(guó)學(xué)研究頒了否定工能和機(jī)器人的Lihhal報(bào)告，工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的嚴(yán)厲措施，因而機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐差不多居于末位。但是國(guó)際上器人蓬發(fā)展的勢(shì)很快英機(jī)器人術(shù)的致其商品在國(guó)際市上的競(jìng)力大為降。于，從70年末開始，國(guó)而采取持態(tài)度。劃，建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系。即由組織一些機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究項(xiàng)目，展和普及。國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于和。這里所說的德國(guó)，主要指的是原德國(guó)。它比英國(guó)和瑞典引進(jìn)機(jī)器約晚了五六年。其所以如此，是因?yàn)榈聡?guó)業(yè)發(fā)展的。因?yàn)椋瑢?dǎo)致勞動(dòng)力短缺，以及國(guó)民技術(shù)水平高，都是實(shí)現(xiàn)使用機(jī)器人的有利條件。到了70年代中后期，采用行政為機(jī)器人的推廣開辟道路；在"改善勞動(dòng)條件計(jì)劃"中規(guī)定，對(duì)于一些有、、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替普通人的勞動(dòng)。這個(gè)計(jì)劃為機(jī)器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場(chǎng)，并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展1984年終于使這一被喻為"快的行業(yè)"重新振興起來。與此同時(shí)，德國(guó)看到了機(jī)器人等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)1985年以后要向高級(jí)的、帶感覺的智能型機(jī)器人轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。經(jīng)過近十年。器人1971年研制出工廠用的萬能機(jī)器人早第九個(gè)五年計(jì)（1970年一1975年）的120臺(tái)機(jī)器人，經(jīng)過20年的努力，前的機(jī)器人在數(shù)量、質(zhì)量水乎上均處于世界前列，定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的工業(yè)機(jī)器人及水業(yè)、和特種機(jī)器人。漆流水線在長(zhǎng)春第車廠及東風(fēng)汽車廠投入運(yùn)行。1986年3月開始的國(guó)家863高科技發(fā)，。；。在60代末正于經(jīng)濟(jì)度發(fā)展期年增率達(dá)1％第二次的勞動(dòng)力本來就緊張，而高速度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加劇了勞動(dòng)力嚴(yán)重不足的。為此，在1967年由崎重工公司從Unaon公司機(jī)器人及技術(shù)建立起產(chǎn)車并于1968年試出第一川崎的“”機(jī)器。正是由當(dāng)勞動(dòng)力著不足，機(jī)器人在業(yè)里受“救世主般歡迎一方面經(jīng)濟(jì)上取了積的扶植政策鼓勵(lì)發(fā)展推廣應(yīng)機(jī)器人從更進(jìn)一激了企業(yè)家事機(jī)器產(chǎn)業(yè)的極性尤其是中小企業(yè)一系列濟(jì)策如銀行供低息勵(lì)集資成立“機(jī)器長(zhǎng)期租賃司，公司資購(gòu)入機(jī)人后長(zhǎng)期租給戶，使用每月只需付較低廉的大大輕了企購(gòu)入機(jī)人所需負(fù)擔(dān)把由計(jì)機(jī)控制示教再現(xiàn)型機(jī)器作為特折扣優(yōu)產(chǎn)品企業(yè)享受備通常的4%折優(yōu)待外可再享受13％的價(jià)補(bǔ)貼另方面國(guó)出資對(duì)企業(yè)進(jìn)用機(jī)器人專門知和技術(shù)導(dǎo)等等這一系列植政策機(jī)人產(chǎn)業(yè)速發(fā)展來經(jīng)過短短十幾年到80年中期，已一躍而為“器人王國(guó)其機(jī)器人產(chǎn)量和安的臺(tái)數(shù)在國(guó)際躍居首位按照產(chǎn)業(yè)機(jī)器人業(yè)會(huì)常理事米完二的法“機(jī)人的發(fā)展過了60代的搖期70年代的實(shí)期到80年代進(jìn)普及提期”正把190年為“產(chǎn)機(jī)器人普及元年，開始在各領(lǐng)域內(nèi)廣推廣使用器人。本和企業(yè)充分任機(jī)器人大膽使用機(jī)器人機(jī)器也沒有負(fù)人們期望在解決力不足提生產(chǎn)率改進(jìn)產(chǎn)質(zhì)量和降低生產(chǎn)本方面揮著越越顯著作用成保持濟(jì)增長(zhǎng)度和產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)能力的一支不缺少的伍 在車電子行大使用機(jī)器生產(chǎn)使 汽車及子產(chǎn)。；。人此時(shí)價(jià)廉物美的家用電器產(chǎn)品也充斥了市場(chǎng)……這“大叔后悔不已。（一2-動(dòng)區(qū)貼有30mm寬的白色引導(dǎo)線。每個(gè)隊(duì)的自動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)大小為條2000mm的邊與自動(dòng)區(qū)地面之間有坡度為1/5的斜面。自動(dòng)區(qū)中有5個(gè)火炬。高度為1800mm的主火炬位于場(chǎng)地正中。另4個(gè)高度為1500mm的火炬在它的四區(qū)四個(gè)直徑為1200mm的區(qū)位于自動(dòng)區(qū)的四角。區(qū)有直徑600mm、高100mm的盤，盤邊寬50mm30mm。盤與地面以350mm（二前，每個(gè)隊(duì)的所有自動(dòng)機(jī)器人總共可預(yù)裝16個(gè)球。每臺(tái)自動(dòng)機(jī)器人必須一次操作啟動(dòng)自動(dòng)機(jī)器人可以進(jìn)入除區(qū)以外的任何區(qū)域但不能伸到區(qū)上方。比賽開始后，所有自動(dòng)機(jī)器人可以逐個(gè)啟動(dòng)，但啟動(dòng)動(dòng)作必須在20秒內(nèi)完成，然是，所有“重試”20秒內(nèi)完成，然后，負(fù)責(zé)啟動(dòng)的隊(duì)員必須立即退出1000mm×1000mm×1500mm的范圍內(nèi)。自動(dòng)機(jī)器人離開啟動(dòng)區(qū)后可以分離，尺寸可以自由改變，但高度過1500mm以內(nèi)，（三、物品（球1m高處落下時(shí)的反彈高度不應(yīng)超150mm±50mm。（四 球1.記分：比賽結(jié)束時(shí)記分，能留在火炬筒或盤內(nèi)的球（球不得4）主火炬筒中的一個(gè)球記5分5）炬筒中的一個(gè)球記1分6）盤中的一個(gè)球記1分如果某隊(duì)將自己的球投入對(duì)方的筒，判對(duì)方得分如果出現(xiàn)平局，比賽的獲勝者將按以下順序來決定。在主火炬的自己的筒和綠色筒中均添加了的隊(duì)獲勝。在所有火炬中得分多的隊(duì)獲勝。如果按上三“”機(jī)器人工作說明本自動(dòng)機(jī)器人名為“設(shè)計(jì)及制造目的是在“第四屆CCTV杯大學(xué)生機(jī)器人電視“”機(jī)器人的設(shè)計(jì)任務(wù)主要由三個(gè)分別是：任務(wù)1運(yùn)送自動(dòng)機(jī)器人“好漢”到達(dá)預(yù)定地域，任務(wù)2對(duì)火炬準(zhǔn)確投球，任務(wù)3對(duì)準(zhǔn)確投球；具體執(zhí)行情況如下：任務(wù)1，機(jī)器人“”最初放置于自動(dòng)機(jī)器人啟動(dòng)區(qū)的中右半部分，此時(shí)自動(dòng)機(jī)器人漢”運(yùn)至烽火臺(tái)時(shí)“”的軸線與烽火臺(tái)軸線成一定的角度，使“”和“好漢”面向烽火臺(tái)的火炬，以便于好漢快速的采用直線運(yùn)動(dòng)軌跡到達(dá)火炬，這樣的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)省去“好漢“的尋線程序提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度可以節(jié)省大量的時(shí)間，并且由于“好漢”不需要轉(zhuǎn)彎可以省去一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這樣可以減少一定的重量和，最漢”有用于找正位置的機(jī)構(gòu)所以的運(yùn)動(dòng)軌跡不需要特別的精確可以有一定的偏差。任務(wù)2，當(dāng)完成對(duì)“好漢”的輸送后，本機(jī)器人1米并轉(zhuǎn)動(dòng)90o在此過程中傳感器開始尋線完成并轉(zhuǎn)彎后機(jī)器人依靠尋線器加速以直線向火炬移動(dòng)到達(dá)程序所編制3。四“”機(jī)器人的特點(diǎn)和功根據(jù)“第四屆CCTV杯大學(xué)生機(jī)器人電視大賽”的比賽規(guī)則，經(jīng)過一段時(shí)間的設(shè)計(jì)及制作我們特設(shè)計(jì)了這臺(tái)名為“”的自動(dòng)機(jī)器人本機(jī)器人可靠性高，經(jīng)濟(jì)合理外形美觀，（三、火炬投球：在自動(dòng)控制下到達(dá)預(yù)定地域后通過自動(dòng)對(duì)火炬投球圍盤投球。實(shí)現(xiàn)以三個(gè)功能運(yùn)送動(dòng)機(jī)器漢到達(dá)預(yù)地域火準(zhǔn)確投球和對(duì)準(zhǔn)投球同在滿足尺寸及的限制的提下希能夠做體積小工作時(shí)有較高的可靠性。并能始終正常工作（為保證在復(fù)賽中繼續(xù)工作易損部件應(yīng)裝卸方便經(jīng)過一段時(shí)間的設(shè)計(jì)分析與研究在指導(dǎo)教師的幫助下我選定如方案圖所示的機(jī)器人方案。(一)、的組件之一，桿選用20×20mm的回型截面的鋁合金材料，手爪由五塊180×180mm的鋁合金板焊接而成，上裝有70rpm的電機(jī)一個(gè)和兩個(gè)帶輪，其中一個(gè)帶輪與電機(jī)相連接另一個(gè)通過軸承與主支撐桿上的周頸相連接由于機(jī)器人高度的限制采用桿與水平方向成11°角。通過帶傳動(dòng)可以以主支撐桿為軸線旋轉(zhuǎn)一定角度以實(shí)現(xiàn)投球動(dòng)作與連接，中部通過焊接與球庫(kù)裝置相連。寸850×500mm，面積為650×500mm的前部裝有導(dǎo)軌用于放置“好漢”并為“好漢”的移動(dòng)75°角的平板用于在靠緊八邊形烽火臺(tái)臺(tái)階時(shí)車體與場(chǎng)地呈15°的角度使“好漢”機(jī)器人可直線行走到達(dá)火炬。500rpm?270的初速度投向盤擋板的作用是配合電機(jī)和橡膠輪給球以反轉(zhuǎn)使球落入盤內(nèi)時(shí)減少前沖的趨勢(shì)，降低球在慣性的作用下跳出盤的概率。520x800mm2；以此要求對(duì)總裝尺寸進(jìn)行估算：1.5m1.473m（m） （）…1015×0.9341.49 最高速度 自重 “”機(jī)器人的行走功能主要由車體底盤上兩個(gè)500rpm的電機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)兩前輪當(dāng)機(jī)器人到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)上的電機(jī)通過與電機(jī)相連的一個(gè)帶輪依靠帶傳動(dòng)傳遞動(dòng)力使相對(duì)主支撐桿旋轉(zhuǎn)；當(dāng)手爪上的“S”型開關(guān)接觸到“火焰”擋板后脫開與手爪底板?270mm500rpm膠輪和擋板的擠壓下被以一定速度呈反向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下拋出落入盤實(shí)現(xiàn)投球功能。-F×282.5×103+RB×645×103RB=49×282.5×103/(645×103Ra+RbRA=49-M

=Fab=49×282.5×103×362.5×103/645×103LLY12σ

=MW

=7.78×1×6/25×103×(38×103)2Z QmaxMmax=

σ

=MW

=16.35×1×6/25×103×(38×103)2Z Qmax=F=9.8NMmax σ

=MW

=4.9×6/25×103×(38×103)2Z總致謝，撰寫時(shí)齊老師給了我建設(shè)性的指導(dǎo)使畢業(yè)設(shè)計(jì)工作和的撰寫得以順利的進(jìn)行。在完成之際，謹(jǐn)向齊老師致以誠(chéng)摯的謝意。，畢業(yè)設(shè)計(jì)階段和撰寫時(shí)得到了老師、機(jī)房鄭老師和實(shí)習(xí)場(chǎng)的大力支、、、、本課題由八名同學(xué)共同完成除我本人之外還有劍、、、、

TeachingRoboticsUsingLegoAnthonyHirst,JeffreyJohnson,MarianPetre,BlaineA.Price,MikeDepartmentsof ematics,DesignandInnovation,andComputingTheOpenUniversity,WaltonHall,MiltonKeynes,MK76AA,UKWeaimtoproducearangeofeducationalmaterialstoteachroboticstoavarietyofaudiencesusingtheLEGOMindstormsRoboticsInventionSystem(TM).Webrieflyreviewtheprogrammingenvironmentscurrentlyavailableandconsidertheirappropriate-nessforourcandidateaudiences.Thereistheusualtrade-offbetweeneaseofuseandpower.Itissuggestedthatnosingleprogrammingenvironmentissuitableforallaudiences.Instead,aprogressionofenvironmentsfrommicroworlds,throughgraphicalprogrammingenvironments,totextuallanguagesseemstoprovidethebestwaytodevelopourteaching.Inthispaperwesynthesiseourthoughts,andpresentthemforconstructivecriticismbytheroboticscommunity.Roboticshasbeenshownbyanumberofresearcherstobemotivatingandbeneficialinteachingscienceandtechnology(Beeretal.,1999).Webelievethatrobotsareapowerfulwaytomotivatelearning.Theconstructionandprogrammingofrobotsusesawiderangeofscientificandengineeringprinciples–keyskillsinthemoderntechnologicaleconomy(Wasserman,2002).Thisrangeofskillsnecessitatesteamwork,nningandrecordkee.WhatarethebestenvironmentandlanguageforteachingroboticsusingLegoMindStorms?GiventhedepthandbreadthofthingsthatweintendtoteachusingMindStorms,fromsimpleprogrammingtoengineeringprinciplesandsimulation;andgiventherangeofaudiencesweintendtoserve,fromyoungchildrentomatureuniversitystudents,thelanguageissueisbothcomplexandcrucial.Becausethelarge-scaleproductionofgoodqualityteachingmaterialsisexpensive,theissuehaseconomicaswellaspedagogicramifications.Inthispaper,wearenotconcernedwiththedivisionbetweenenvironmentandlanguage,andgiveboththetermslanguageandenvironmentawideinterpretation.Forexample,wetreatadrop-and-dragenvironmentforcreatingcodeasa‘language’inthesamewayaconventionaltextuallanguagewithinaneditingenvironment.Thispaperisasynthesisofourresearchandysistodate.Wedonotattempttogiveadefinitiveanswertothequestionatthisstage,andweinvitereaderstocontributetothediscourse.WhatareweteachingtowhomandThereiscurrentlyawidespreadappealofroboticstoadultsandchildrenofbothes.Thisisevidentinthesuccessofevisionprogrammesfeaturingrobots,andthegrowingnumberofrobotcompetitions.Wehavebroadeducationalaspirations,andwouldliketoharnesstheinterestandenthusiasmofallgroupsinthisaudienceforwidereducationalpurposes.Theprogrammingenvironment-languagechoicemust modatethoseweareteaching,whatwearetryingtoteachthem,andourdeepereducationalaims.Thebreadthofthislistcomplicatesthechoiceofenvironmentandlanguage.Although,weassumethatsomestudentswillcommenceourcoursesasnovicestorobotics,theassumptionswecanmakeaboutexistingskills,speedoflearning,andappropriateconceptuallevelwilldifferamonggroups.Theneedsofnewlylitechildrenaredifferentfromthoseofhighlyliteuniversitystudents,whicharedifferentagainfromtheneedsofmaturestudentsreturningtoeducation.Thissuggeststhatthereisnooneperfectprogrammingenvironment.Ourgoalmustbepragmatic:toserveasmanystudentsaspossiblewhilemakingthebestuseofourresources.WhatarewetryingtoteachandOurnistoteachroboticspertouseroboticsasaspringboardtofurthertomotivateRoboticsitselfismulti-disciplinary, passingsubjectssuchasmechanicalengineering,electronics,control,communication,vision,real-timeparallelcomputing,andsystemsdesign.Allthesearerelevantinourteaching.Roboticsisalsoavehiclefordevelokeyskills(e.g.,teamwork,criticalthinking,nning,scientificobservationandrecordkee);forreinforcingskillsinelementaryphysics,mathematics,andnumeracy;andforintroducingadvancedconceptsinsimulation,ArtificialInligence(AI),andFurthermore,robotsraiseprofoundquestionsaboutourrelationshipwithadvancedandtheirpotentialthatallowustoaddressethicalandsocialissuessurroundingtechnologyuse.UsingrobotstobridgebetweenconceptandTraditionalmethodsofteachingcomputingtendtobe ,andstudentsoftenhavedifficultyreasoningaboutprogrambehaviourandrecognisingtherelevanceoftheiractivities.Thetroubleisthatgeneral-purposelanguagesarecomplex,inordertoaffordnecessaryrichnesstotheprogrammer.Unfortunayforthenovice,thisoftenmeans:‘youneedtoknowalottodoalittle’.Manylanguagesrequiretheuserstotypeinalargeamountofcodetoproducerelativelyresults.Eitherstudentshavetolearnthesyntaxbeforetheycanwriteanyprograms(whichisfrustrating),ortheyhavetoentercodethatiseffectivelymeaninglesstothem.Analternativeapproachistouseagraphicalprogrammingenvironment.Programmingwithrobotsusingatailoredenvironmentthatprovidestrongvisualcuesandsupportssyntacticcorrectness:isconcrete:studentsprogramthingstheycanhandle,tobehaveinwaystheycanobserveinthephysicalworldisisadmitsmanyallowsmanipulationwithinaconstrainedprovidesimmediatehasbehaviour(andthusencouragesusesavarietyofskillsallowscompletenovicestocreateinteresting es(e.g.,“gocollectatennisball”ratherthan“print‘o,world.’)Ourexperiencesofaristhatprogrammingwithrobotshelpslearnerstobridgebetweenconceptandpractice–andtoderiveprinciplesforthemselvesfromtheirownexperience.RobotsareTheappealofrobotsisevidentinthesuccessofevisionprogrammesfeaturingrobots,suchasRobotWarsandTechnoGamesintheUK,thatattractlargeaudiencesacrossawiderangeofages.Forover75yearsrobotshavebeenastapleofpopularculture.RecentfisuchStevenSpielberg’sA.I.havestimulatedpopulardebateaboutthepotentialofrobotics,andthedebutoftheSonyAIBOattractedsubstantialmediaattention.Competitionsinvolvingrobotsarepopularwithparticipantsandaudiencesalike.Robotsareattractivetoadultsandchildrenofbothes.ChoosingaprogrammingOurexperienceinteachingcomputing(Griffithsetal.,1999,Woodmanetal.,1998),andthecurrenttrendsinsoftwareengineeringandAI,giveussomegeneralguidanceintermsofdesirablecharacteristicsforprogrammingenvironments/languages.Anobject-basedapproachwouldsupportandintegratewithourexistingcurriculumandisnowconsideredthebasisofsoundsoftwareengineering.ObjectOrientedprogrammingalsomakesiteasytorepresentandpresentcomplexbehaviourstonovices(Griffithsetal.,Weemphasisetheimportanceofprovidingsoftwaresuitablefornovices.Anyprogrammingenvironmentfornovicesmustberobust–itshouldbehavereliablyandconsistently,anditmustnotcrash.Errors(iftheyappearatall),mustbemeaningful. puterinction,end-userprogramming,andvisualprogramminglituresgiveussomeguidanceaboutrelevantconceptsinlanguageselection,asfollows.Thesortsofconceptsthatcanbelearnedfromsuchanenvironmentthatalgorithmscanbeusedtosolvethatsolutionscan posedintorelativelysmallthatmosttaskscan plishedbyusingsequence, tion,objectMicroworldshavebeenusedontheentry-levelOpenUniversitycourseComputing:AnObject-OrientedApproachtoteachtheconceptsbehindobject-oriented(OO)technology.Inanearlyexample,thestudentsareabletosendmessagestoanon-screenfrog-lingittohopleft,rightandupanddown,settingitscolour,andsoon.Inlaterlessonstheycreatesubclassesofwithsomeinheritedpropertiesandsomenovelpropertiesparticulartothesubclass. separationofcontrollogicfromphysicalSimulationisamethodcommonceinthefieldofautonomous robotsforworkingoutandtestingcontrolstrategiesinisolationfromthephysicalsystem.Figure3:Ideally,thesameprogramcanFigure3illustratestheidealinwhichthesameprogramdrivesboththesimulatorandtherobots.Althoughsimulationsareoftendifferentfromrealsystems,simulatorsallowideastobetested,andtheyaregoodfordetectingbugswhenthevagariesofrealmachinesinrealenvironmentsarenotpresent.ThisispertinenttoMindStormswheretheperformanceofindividualsensorsandmotorsmayvary.Theeffectsofphysicalvariationcanbeaddressedwhenthelogicoftheprogramanditsimplementationarecorrect.AlthoughavariousofRCXsimulatorsareavailable,wedonotfeelthattheyarestableenoughforstudentuseatthecurrenttime.DirectAnimportantcharacteristicofthemicroworldsapproachisthedirectmanipulationofscreenobjects,withoutimpositionoflinguisticdevicesorexplicitsyntax.Hutchins,Hollan,andNorman(1986)attributetodirectmanipulationthatnovicescanlearnbasicfunctionalityquickly,expertscanworkextremelyrapidlytoachievecomplexends,anduserscanseeimmediayiftheiractionsarefurtheringgoals.Hence,directmanipulationisseenashighlydesirable,characterisedbytheprovisionofrapid,incremental,reversibleoperationswhoseimpactontheobjectofinterestisimmediayevident(Shneiderman,1982).CriteriaforWederivedalistofcriteriaforlanguageselection.Ourprimaryconcernhasbeenanentry-leveluniversitycourse.However,wealsowishtore-usematerialsforuseinschoolsandtosupportstudentsincompetitionssuchasRoboFestaandRoboCup.Hence,thedetaileddecisionsrefertouniversitylevel,butthehigherleveldecisions(e.g.,OO,layering,multi-modeenvironments)aremeanttogeneraliseacrossourdiverseaudience.Relevantcriteriaforselectingalanguageeaseofunderstandinganduse(andsuitabilityforrapidscalability(fromsimpleprogramstocomplexconvenientcontrolofphysicalsupportforcompatibilitywithexistingcourseandcurriculumeaseandcostofWebelievethatroboticsisasuitablevehicleforteachingawiderangeofstudents,nomatterwhattheirageorbackground.TheLegoMindStormskitisanappropriatelow-costsolution.Eventhoughourworkcomparingprogrammingenvironments/languagesforMindStormsis plete,theinvestigationstodateallowustodrawprovisionalconclusions.First,MindStormsroboticsprovidesanopportunitytoofferamicroworldthatbridgesbetween ionsandreal-worldactivity.Well-designedmicroworldsandsimulationsareusefulteachingmethods,providingalow-risk,controlledenvironmentinwhichtolearnanddevelopafirmfootingforfurtherlearning.Usingsuchsystemsfostersconfidenceinusingskillsaswellasteachingthoseskills.Moreadvancedmicroworlds,inwhichtheusercanseegenuineprogramcodebeingconstructedandexecuted,areexcellentSecond,althoughawiderangeofprogrammingenvironmentshasbeencreatedfortheMindStormsbrick,nonemeetsfullyourrequirementsforanintroductorycourse.WiththeexceptionofRoboLab,noneofthegraphicalenvironmentsispowerfulenoughforstudentstocontinuetoadvancedwork.Theminimalisttextualenvironments(te