课题 | 制作会巡线走的机器人 | 单元 | 第二单元 | 学科 | 信息技术 | 年级 | 九年级 |
学习 目标 | 技能目标：理解机器人巡线走的算法原理及程序；理解制作巡线走机器人；应用灰度传感器设计机器人。 情感目标：制作巡线机器人，增强机器人探索的兴趣。 | ||||||
重点 | 奥沙利掌握灰度传感器的使用；及巡线算法原理。 | ||||||
难点 | 掌握灰度传感器的使用；及巡线算法原理。 | ||||||
教学过程 | |||
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
导入新课 | 视频：《送餐机器人》 一氧化氮 笑气某餐厅里的送餐机器人，它能往返于厨房和餐台之间，给客人提供端菜服务。它是如何实现巡线走的呢?这节课我们将探索巡线机器人的奥秘。 | 思考 | 激发学生学习兴趣并快速进入学习状态 |
讲授新课 | 一、项目分析 (一)项目要求 设计如图所示的机器人，让它沿着地面上的黑带行走。 (二)实现思路 1.根据项目需求，选择合适的开源硬件，搭建好机器人，连接好灰度传感器与传感器扩展板、直流电机与电机扩展板之间的连线。 2.设计巡线算法，编写及调试程序，让机器人沿着黑线走。 (三)所需器材 本项目所需的器材如下表所示。 (四)所需软件 编程软件是 EDUArduino2.0，图形编程模块是ArduBlock。 二、探究新知 (一)灰度传感器 灰度传感器可以检测不同颜的灰度值。各种不同型号的灰度传感器外观有所差异，但功能都一样。 本项目中用到的灰度传感器如图所示。 灰度传感器各引脚的功能如下表所示。 上述灰度传感器的发射和接收头离地面的距离约0.5厘米。 传感器上面一般有一个功率调节旋钮，用来调节输出信号的大小。 灰度传感器有数字输出和模拟输出两种模式。 数字输出的值是0或1，模拟输出的值范围是0～1023。 这两种输出模式可根据需要选择，只需要连接传感器的D0或者A0引脚即可 因此不能同时连接A0和D0引脚。 (二)测量颜灰度值 探究 1.把灰度传感器的引脚D0连接到 Arduino传感器扩展板的数字引脚D3，通过串口监视器检测黑和白的灰度值。 顺时针或逆时针旋转旋钮，观察输出的值及开关指示灯的变化情况，将结果填入下表 探究发现，灰度传感器连接在数字引脚，检测黑输出的值是（ ）白的值是（ ） 2.把灰度传感器的引脚A0连接 Arduinol的模拟引脚A0，检测黑和白的灰度值。 顺时针或逆时针旋转调节旋钮，观察输出的值及开关指示灯的变化情况。 通过探究发现，灰度传感器连接在模拟引脚，检測黑的值（ ）是白的值是（ ）。黑的灰度值比白的灰度值（ ）(大/小)。旋转调节接钮，输出的值会（ ）(变化/不变化)。 三、项目实施 (一)硬件安装 灰度传感器连接主控板的数字引脚D3，如下表所示。 直流电机与电机扩展板接线如下表所示。 (二)算法设计 机器人采用一个灰度传感器，侦测地面颜的灰度。 把机器人放在靠近黑带的左边，当侦测到不是黑带时，则往右前方走，逐渐靠近黑带; 当侦测到是黑带时，则机器人靠左前方走，离开黑带;通过这样的左右摇摆行走方式向前，实现沿着黑线走(如图所示)。 透气盖该算法流程如图所示: 以上是利用一个灰度传感器让机器人巡黑线走的算法。要想让机器人走得更平稳，可以采用两个或者更多的灰度传感器。 例如，采用两个灰度传感器的巡黑线算法即机器人在前进过程中，会出现如图所示的3种情况(图中红圆点代表左右两个灰度传感器)。 (1)机器人不偏离黑带时，左、右两个灰度传感器都检测不到黑带，两个传感器跨在黑带的左右两边，机器人就直走。 (2)机器人向右走偏时，左灰度传感器检测到黑带，右灰度传感器检测不到黑带，机器人左转车头，调整回来。 (3)机器人向左走偏时，右灰度传感器检測到黑带，左灰度传感器检测不到黑带，机器人右转车头，调整回来。 通过上述3种情况的不同处理，就能让机器人沿着黑线走下去。 (三)编写程序 下面是用一个灰度传感器让机器人巡黑线走的程序，如图所示。 (四)效果检验 将程序上载到 Arduino主板，运行程序，测试机器人沿着黑带走的情况。 探究 把机器人放在黑带左边作为初始位置，运行机器人，观察它行走的情况，把结果记录在下表中。 探究发现，机器人的灰度传感器在黑带的左边，机器人（ ）(左偏调整/右偏调整):在黑带的上方、机器人（ ）(左偏调整/右偏调整)。 实践与创作 1、采用两个灰度传感器实现机器人沿着黑线走，测试实际运行效果。 课堂检测 1.制作沿着黑线走的机器人，识别黑带用的传感器是( ) A.超声波传感器 B.灰度传感器 C.声音传感器 D.光线传感器 2.下列关于灰度传感器的说法，正确的是( ) A.灰度传感器只能接在数字端口 B.灰度传感器只能接在模拟蝸口C.灰度传感器既可以接在数字端口，也可以接在模拟口 D.灰度传感器接在模拟端口，输出的值只能是0、1 3.下列情景可以应用灰度传感器的是( ) A.用来检测温度的高低。B.用来检测是否有人 C.用来检测是否障碍物D.用来区分白和黑的围棋 | 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。 | 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务， 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生动手操作能力，并且锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生独立完成练习的能力。 |
课堂小结 | 分小组总结归纳，教师补充。 | tsmm各组汇报总结，其他小组成员做补充。 | 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。 |
布置作业 家用供暖系统 | 1、采用三个灰度传感器实现机器人沿着黑线走，测试实际运行效果。 | ||
板书 | 一、项目分析 (一)项目要求 (二)实现思路 (三)所需器材 (四)所需软件 二、探究新知 (一)灰度传感器 (二)测量颜灰度值 三、项目实施 (一)硬件安装 (二)算法设计 (三)编写程序 (四)效果检验 | ||
本文发布于:2023-06-06 10:13:23，感谢您对本站的认可！
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