资源预览内容
第1页 / 共21页
第2页 / 共21页
第3页 / 共21页
第4页 / 共21页
第5页 / 共21页
第6页 / 共21页
第7页 / 共21页
第8页 / 共21页
第9页 / 共21页
第10页 / 共21页
亲,该文档总共21页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
,川教版(,2019,)信息技术(九年级下册),第一单元 认识未来城市中的机器人,第,2,节 安防机器人的方案设计,课堂导入,城市安防机器人不间断巡逻在未来城市的道路上,因其具有“定线不定向”的巡逻特点,具有很好的机动性和安全性。,安防机器人是如何按照管理员设定的路线做“定线巡逻”的?又是如何实现“不定向巡逻”的?,课堂导入,1.,了解安防机器人的工作特点。,2.,学会设计中小学教育机器人的一般方法。,3.,掌握超声波传感器、红外循迹传感器的工作原理。,学习目标,一,、分析项目,二,、确定方案,三、技术选型,四、编程环境的搭建,目录,观察动图:,看看机器人小车的巡逻路线,有多少种交叉路口?每一种交叉路口,机器人小车有多少条路线可以选择?,思考:,如果我们要设计并制作这样一台机器人小车,需要完成哪些任务?,分析项目,根据学生回答归纳:,需要完成以下两项任务:一是选择和使用传感器,循着黑线做“定线”巡逻,以及机器人遇到路口的不同情形时,作出“不定向”选择;二是选择和使用传感器,检测障碍物,并发出警示。,思考:,机器人小车怎样才能实现上述任务?,分析项目,1.,确定机器人小车的外形及驱动方案,为了实现巡逻功能,我们需要先确定由两个电机作为驱动的四轮机器人小车方案,并通过橡皮筋实现前后轮同步运转,如下图所示:,确定方案,2.,确定“定线”方案,我们需要在城市安防机器人小车的前端,安装,3,组红外循迹传感器,作为“眼睛”,通过红外循迹传感器检测场地上的黑色线条,来判断机器人小车是否偏离路线或是否需要转向,方案如下图:,确定方案,思考:,当只有中间的红外循迹传感器检测到黑线时,机器人小车保持直线行驶;当只有左边的红外循迹传感器检测到黑线时,机器人小车会怎样行驶?当只有右边的红外循迹传感器检测到黑线时,机器人小车又会怎样行驶?思考后填写下表:,红外循迹传感器检测情况分析表,传感器,检测到,的颜色,机器人,小车状态,传感器,检测到,的颜色,机器人,小车状态,传感器,检测到,的颜色,机器人,小车状态,左,白,保持直行,左,黑,左,白,中,黑,中,白,中,白,右,白,右,白,右,黑,左转,右转,确定方案,3.,确定“不定向”方案,城市安防机器人小车在循迹运行过程中,会遇到不同的路口,可以利用交叉路口的多向性,随机选择方向,实现“不定向巡逻”。,(,1,)通过传感器循着黑线行驶。,(,2,)遇到“”形路口时,循着黑线转弯方向转弯行驶。,(,3,)遇到“,T,”形路口时,随机选择左转或右转行驶。,(,4,)遇到“十”形路口时,随机选择直行、左转或右转行驶。,确定方案,4.,确定遇障碍时的警示方案,(,1,)路线(黑线)任意位置放置一个,16,立方厘米的方块作为模拟“障碍物”。,(,2,)机器人小车通过传感器检测到前方有障碍物时,自动停车。,(,3,)通过不断闪烁警示“,LED,大灯,”,,提示工作人员,直到障碍物被移除。,确定方案,1.,编程工具的选择,Mixly,(米思齐)是一款中小学教育机器人常用的图形化编程软件,支持,Arduino,MicroPython,Python,等编程语言。我们可以通过拼接图形化代码模块的方式来编写程序。起始界面如下图:,图形化程序编写区,系统功能区,代码预览区,消息提示区,图形化程序选择区,图形化程序选择区中包含多类应用模块,拖动到编写区即可完成编程。,技术选型,2.,控制器的选择,控制器选择中小学教育机器人常用的,Arduino UNO,开发板(又叫,Arduino,控制器),上面搭载了包含,14,个输入,/,输出数字信号、,6,个模拟信号输入、电源输入、,USB,连接等用于开发的端口或接口,如下图所示:,技术选型,3.,传感器的选择,(,1,)红外循迹传感器,红外循迹传感器是集红外发射和红外接收于一体的红外传感器,发射出的红外光遇到不同颜色的物体时,会不同程度地被吸收。当低于接收域值时,就输出高电平,反之则输出低电平,其工作原理如下图所示:,技术选型,(2),超声波传感器,超声波传感器一般有两个探头,一个是超声波发射端,一个是超声波接收端。其工作原理是利用超声波碰到障碍物会产生显著的反射,形成反射回波,其工作原理如下图所示:,超声波传感器有一个有效范围,可以通过公式,s=(340 xt)/2,计算出与反射面之间的距离。以,HC-SR04,超声波传感模块为例,其探测距离在,245 cm,之间。,技术选型,4.,器材清单,机器人小车所需器材清单,类型,名称,数量,作用,控制系统,Arduino UNO,开发板,1,作为控制器,L298N,电机驱动模块,1,帮助主控制器驱动电机,驱动系统,M,型电机,2,通过执行控制器发出的指令驱动小车轮子转动,人机交互,LED,发光二极管,1,通过闪烁,提示遇到障碍,传感系统,HC-SR04,超声波传感器,1,检测障碍物,红外循迹传感器,3,检查场地黑线,判断小车循线状态,其他配件,杜邦线,若干,连接传感器与,Arduino,扩展板,1k,电阻,1,用于保护,LED,发光二极管,结构件,积木搭建套件,1,搭建小车车架,外接电源,18650,锂电池(含电池盒和开关),2,提供动力,编程工具,Mixly,编程工具,1,编写小车控制程序,技术选型,在使用,Arduino,控制器之前,需要搭建编程环境,具体操作如下。,1.,用,USB,数据线将,Arduino,控制器与安装好,Mixly,编程工具的电脑连接,电源指示灯长亮,表明,Arduino,控制器与电脑连接正常。,2.,打开,Mixly,编程工具,查看是否自动识别了,Arduino,控制器,如果没有自动识别,则需要手动安装,Arduino,控制器的驱动程序。如下图:,已自动识别,未自动识别,编程环境的搭建,3.,通过小实验检验环境搭建是否成功。,编写一段程序,如下图所示,上传到,Arduino,控制器,如果控制器上的,LED,小灯间隔,1s,闪烁,表示编程环境搭建成功。,编程环境的搭建,课后实践:,请同学们试运用,Mixly,编程工具与,Arduino,控制器,完成在串口监视上显示“你好!我是城市守卫机器人!”的任务。,编程环境的搭建,课堂小结,安防机器人的方案设计,分析项目,1.,确定机器人小车的外形及驱动方案,2.,确定“定线”方案,3.,确定“不定向”方案,4.,确定遇障碍时的警示方案,确定方案,1.,确定机器人小车的外形及驱动方案,2.,确定“定线”方案,3.,确定“不定向”方案,4.,确定遇障碍时的警示方案,技术选型,1.,编程工具的选择,2.,控制器的选择,3.,传感器的选择,4.,器材清单,编程环境的搭建,1.,将,Arduino,控制器与电脑连接,2.,查看是否自动识别了,Arduino,控制器,3.,编写程序,上传到,Arduino,控制器并进行检测,
收藏 下载该资源
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号