第3课+巡线机器人（教学课件）信息科技第2册同步精品课堂（青岛版2024）.pptx

第三课

巡线机器人

目录

一

二

三

探究一让巡线机器人动起来

探究二认识巡线机器人的“感觉器官”

探究三编程实现巡线扫地机器人系统

1.理解智能灰度传感器的工作原理，能合理使用智能灰度传感器，掌握巡线机器人的搭建方法。

2.在探究巡线机器人的设计与制作过程中，能利用掌控板、智能灰度传感器等硬件模拟实现巡线机器人的基本功能,提高通过智能灰度传感器的返回值判断解决实际问题的能力。

3.通过巡线机器人项目，感受巡线机器人的优势，形成利用巡线机器人技术解决生治实际问题的意识能说出机器人的基本结构，能举例说明机器人的工作原理。

学习目标

导入：

巡线机器人是一种基于传感器技术的自动化设备，它能够自主识别和跟踪指定线路，被广泛应用在很多领域:工厂里，巡检机器人在车间巡视和检测生产线设备的运行状态和性能;饭店里，送餐机器人根据订单把菜品送到餐桌;仓库中，搬运机器人按照任务分配自动把货物送到指定位置……本课，我们就一起来探究如何使用掌控板、传感器等硬件模拟―款能沿着黑线行进的巡线机器人。

探究发现:

巡线机器人由掌控板、掌控板扩展板、智能灰度传感器、130型电机、轮胎、电源以及小车框架构成。智能灰度传感器可以检测地面上的颜色信号，掌控板则根据传感器的返回值进行机器人状态判断，并根据情况控制电机速度，确保巡线机器人沿黑线行进。

探究一让巡线机器人动起来

通过控制安装在橡胶轮上的电机，实现小车的前进、后退、左转、右转等功能。控制两个轮胎电机的速度可以实现巡线机器人前进、后退、左转、右转4种状态:

1.直线前行:两个车轮以相同速度前进。

2.直线后退:两个车轮以相同速度后退。

3.转弯:要根据具体场景选择不同的转弯方式。以左转弯为例，有4种不同方式:

①左轮速度慢，右轮速度快。②左轮后退，右轮前进。③左轮不动、右轮前进。④左轮后退，右轮不动。

1.组装小车。

用螺丝和固定薄片把两个电机固定到车架两侧，万向轮用螺丝安装在与电机同面的车架后方，最后安装橡胶轮。

2.连接电路。

参照下面接线示意图将两个电机的驱动线分别接在扩展板M1和M2端口上。

做一做：

思考一下：

如何控制车轮电机实现巡线机器人前进、后退、左转、右转?

状态

两个轮胎电机速度

直行前进

两个车轮以相同速度前进

直线后退

两个车轮以相同速度后退

转弯-左转弯

①左轮速度慢，右轮速度慢

②左轮后退，右轮前进

③左轮不动，右轮前进

④左轮后退，右轮不动

思考一下：

要实现以下功能，流程图如何绘制?小车前进一段距离后再后退一段距离，然后左转一段距离后再右转一段距离，循环此运动方式。试一试编程实现以上功能。

探究二认识巡线机器人的“感觉器官”

巡线机器人的“感觉器官”是智能灰度传感器，它是一种用来识别物体颜色的传感器。它通过颜色学习，可以感知任意两种颜色，并可以根据情况选择输出数字信号或模拟信号。

机器人的感觉器官

读一读：

使用智能灰度传感器检测物体颜色之前,需先让其进行颜色学习,即要先采集所要检测的黑白两种颜色，方法如下:长按智能灰度传感器上的“学习”按键至LED灯闪烁，按键释放时进入第一种颜色（白色)的信号采集。短按“学习”按钮,结束颜色采集,LED灯熄灭。再次短校“学习”按钮,进入第二种颜色(黑色）的信号采集，此时LED灯快速闪烁。最后短按“学习”接钮,结束颜色采集回到正常输出模式。

当使用智能灰度传感器检测到黑色时,可以根据情况选择输出模拟信号低电压或数字信号,检测到白色时反之。

编程实现智能灰度传感器的数字返回值。当智能灰度传感器检测到白色时，掌控板OLED屏幕显示数字“1”;当检测到黑色时，LED屏幕显示数字“o”

思考一下：

智能灰度传感器离地面的距离对获取传感器的值有什么影响?

思考一下：

（1）检测面的材质不同会引起其返回值的差异。

（2）外界光线的强弱对智能灰度传感器影响非常大，会直接影响其检测效果，在对具体项目检测时注意包装传感器，避免外界光的干扰。

（3）测量的准确性和传感器到检测面的距离是有直接关系的。

探究三编程实现巡线扫地机器人系统

巡线机器人的巡线功能主要通过两个智能灰度传感器实时检测机器人的状态，控制器根据传感器的返回值判断机器人是否偏离黑线，并控制电机调整机器人的行进状态，以确保机器人沿着提前布好的黑线前进。

巡线机器人的巡线功能

1.使用智能灰度传感器如何实现机器人巡线前进?

2.使用一个智能灰度传感器能实现机器人巡线前进吗?可能出现什么问题?

议一议

为安装两个智能灰度传感器的机器人实现巡线功能:当左侧传感器碰到黑线时、机器人左转;右侧传感器碰到黑线时，控制机器人右转;否则一直前行。请根据以上要求画出流程图。

试一试：

我实践我创新

有关巡线机器人的学生竞赛有很多，如巡线赛道比赛等。参赛者通过搭建巡线机器人并编程实现巡线算法，