ZLRobIde机器人图形化编程软件的设计
摘 要针对信息化教育的需要，设计了ZLRobIde图形化编程软件，该软件以易字为先的原则设计，引入了流程图、函数式编程等思想，软件由图形化引擎、代码生成模块、代码下载模块等构成，具有简单易用、功能全面，非常适合在教学中使用和推广。
【关键词】图形化编程 创客 信息化教育 机器人
1 什么是图形化编程？
首先什么是图形化编程，图形化编程是通过图形化进行编程的一种编程方式，图形化编程和代码编程的本质是一样的。那又为什么会产生图形化编程呢？是人类对图形感知能力相对文字容易接受和理解而产生的，图形化方式编程具有对专业知识要求低、适应群体广等特点，让编程变为人人所能的事情。
相对代码编程，图形化编程其实一直存在，工业领域有两个代表分支，一个是NI（美国家仪器） 的labview编程软件， 该软件可以帮助设计者解决问题、提高生产力，还有一个分支是PLC 的图形化编程软件，其中以梯形图为代表，当然后面又扩展到了功能模块图等编程方式，它们都被标准化组织规范在IEC1131-3中。在教学教育领域的代表是google 的blockly，还有以其思想进化而来的scratch等，scratch在blockly的基础上 加强了对多媒体教学，互动教学等方面的开发，使其图形化编程在创客教育 信息化教育中占了一个比较大的比例。
2 ZLRobIde图形化编程软件的设计思想
图形化开发软件在辅助教学，想法快速实现等方面都起着越来越重要的作用，我们吸收了现有的图形化编程思想，再融入自有的一些新想法设计了ZLRobIde图形化编程软件。
ZLRobIde設计的核心理念是易字为先，融入了以下几个基本思想：
2.1 流程图编程思想
程序本身是一个流程思维的实现，以流程图作为我们的图形化编程框架，核心流程一目了然，无需任何背景知识，非常适合在教学使用。
2.2 函数式编程思想
函数代表一个通用方法的归类，一般函数实现中有输入和输出，我们以此为基础，将其成为我们编程软件的模块基础。
2.3 一物一块的原则
在第二点的基础上我们将实际物件也做了一个归类，让实际物件对应一个图形单元块，实现一一对应原装，结合硬件独立编码，在ZLRobIde端我们实现了自动识别模块的能力，给使用者带来更易用的编程环境。
3 ZLRobIde图形化编程软件技术实现过程
ZLRobIde图形化编程环境，要达到图形化程序编写、修改和下载等功能，整个构架包括如下，树状功能模块、图形引擎模块、图形到中间代码的转换模块、中间代码编程环境、链接编译模块和下载模块，其中图形引擎部分为技术为难点，这里择重介绍下该部分的实现过程。
整个软件建立在java 的 swing 图形库基础上，按照MVC方式 配置窗口，Model负责数据，View负责界面展示，Control负责M/V之间的协调。
基本拓扑元件和结构， Cell代表基本的图形模块，Line 表示模块之间的连接，复杂ifelse/while/for循环模块由Cell和Line组合构成，Cell中有成员，通过 List
鼠标监听要点，通过重载对象class myGraphControl 的 paintComponent（Graphics g） 方法直接在控件上画出根节点cell 实现类GraphHandler，在myGraphControl 上增加侦听addMouseListener和addMouseMotionListener侦听各种鼠标事件，鼠标操作的支持整个画布的移动，通过记录鼠标的移动差，来设置setViewPosition。
4 ZLRobIde图形化编程软件介绍
如图1 为整个软件的界面， 左侧部分为模块选择区，与实际软硬件配合，根据实际硬件选择性的显示需要的模块，中间为图形化显示编辑区，右侧为代码显示区显示图形化对应生成的中间代码，最右侧为工具条 包含基本的新建、保存 、另存、系统状态刷新、回退、下载和切换等操作。
模块的放置，可以将左侧的模块拖放到 程序去的流程图上，也可以通过点放方式放置，在模块部分具备添加子程序块的功能，中间模块我们可以通过右键添加注释，另外也支持模块的折叠和复制等操作。
图1中代码程序部分 描述的是 蜂鸣器鸣响3次 ，每次鸣响时间40毫秒，每次间隔时间1秒的一个例子程序，其中的定值部分都是可以拖入（或者点放）的方式放入，相当于函数的参数。
5 综述
以上是对ZLRobIde图形化编程软件从设计思想、具体实现和到最终使用的基本描述，我们完成了该软件的设计，图形化编程软件针对教学、快速实现是非常理想的选择，就复杂功能实现方面不如直接代码实现来的方便，我们将继续思考如何将图形化编程软件做的更加易用。
参考文献
[1]ZLTech.http：//www.chgckj.com/，2017.
[2]FIRST.http：//www.usfirst.org/，2017.
[3]https：//en.wikipedia.org/wiki/Science，_technology，_engineering，_and_mathematics，2017.
[4]LEGO.http：//www.legoeducation.com，2016.
[5]Maja J Matari′c.Robotics education for all ages.In AAAI Spring Symposium on Accessible，Hands-on AI and Robotics Education，Palo Alto，CA，March 22-24 2004.
作者单位
浙江省杭州纵联科技有限公司 浙江省杭州市 311100
