机器人课程介绍 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/16 3:46:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

本小节主要是让学生理解什么是事件、什么是事件监控。

所谓事件,简单地理解就是一段时间内发生的事情、或事物变化。

事件监控是指关注事件是否发生,当事件发生后做出什么样的响应和处理。 建议:教学时多用同学们熟悉的实例说明。 11.2 RCX对事件的监控

本小节的重点应让同学知道事件监控分为定义事件、监控事件、事件着陆和停止监控四个步骤,并认识相应的图标。 ROBOLAB对事件的监控用以下四步: 1、 定义事件:即事件触发的条件

2、 监控事件:即关注事件的发生。如果只是定义了事件,没有开始监控

事件,即使事件发生了,处理器也不会对事件做出响应。

3、 事件着陆:指事件触发后的着陆点,其后是事件触发后,所做出的响

应命令。

4、 停止监控:指程序结束对事件的监控。 以上四个操作中,定义事件是难点。

11.3三光电传感器轨迹机器人的制作 11.3.1问题解决策略

问题解决策略分为硬件搭建和软件实现,二者是相辅相成的。 教材中所用的硬件搭建是经典的三光感小车,教师可事先搭建,并向学生介绍这样搭建的优点。

优点:动力后驱,具有强劲的动力,两轮距离较大,具有较大的动力力矩(转弯灵活);三光感成“品”字排列,有利用黑线的检测,减小检测黑线后的摆幅。 循线策略分析:这是训练学生思维能力的良好载体,是教学分析的重点。 11.3.2程序流程图

初看图11-5的程序流程图会有眼花缭乱的感觉,教学时应注意理清思维逻辑。 简单地说就是:初始化环境条件(包括环境光的检测、事件的定义等);

事件分支:即如果红色事件发生,如何处理;蓝色事件发现如何处理;两事件同时发生如何处理。

以上述逻辑层次去分析流程图,能帮助学生理清思路。 11.3.3程序

图11-6的程序与流程图对应理解应该说不是很困难。程序理解上的难点在于“事件的值”上 ,教师应说明由于有多个监控的事件,而事件的着陆点只有一个,那么如何区别是哪个事件发生了呢?最大的办法就是通过“事件的值”去区分,再根据事件的值分支,当不同的事件发生,实现不同的响应和处理。

第12课 机器人灭火——寻找火源

目的意义概述:机器人灭火可以说是一个大型的综合任务,所涉及到的传感器的应用和程序的处理都比较复杂,同时,它又是培养学生综合应用所学知识解决实际问题的一个典型实例。教材以纳英特机器人灭火活动为载体,化整为零,从简单到复杂一步一步的引导学生完成灭火任务,这样做既分散了教学难点,将灰度传感器、火焰传感器、声控传感器以及模块化程序结构思想溶入教学中。 建议:本课分两课时完成,第1、2节为第一课时,第3节为第二课时。

12. 1 灭火实验及场地简介

此小节目的在于让学生明确任务目标,可让学生自行阅读。 12.2 简易灭火机器人的制作

本节的重点是认识纳英特灰度传感器及其使用方法,并会用灰度传感器检测物体表面的灰度值。而本节的任务1可作为灰度传感器的应用实例。

任务一只要求机器人能判断自己是否进入警线。 12.2.1 简易灭火机器人的搭建

要求:1、认识地面灰度传感器,并会正确安装;

2、知道灰度传感器属模拟传感器,一般来说,物体表面颜色越深,灰度值越大;白色(浅色)物体,灰度值小于125,黑色(深色)物体,灰度值大于125;

3、理解图12-4的程序,会正确检测物体表面灰度。

12.2.2 灭火程序

到现在读懂图12-6的程序并不困难。 12.2.3 测试

建议:教师可自制一个简易场地,让学生分组完成灭火任务。 12.3 使用火焰传感器寻找火源灭火

用检测是否“看”到白线的方法灭火很不科学,学生很自然地会想到是否有一个能检测火焰的火焰传感器。 12.3.1火焰传感器

作为信息技术,正确采集有利信息非常重要。因此,根据火焰特征,制作的火焰传感器能有效的检测和判断火源的位置。

至于火焰传感器的反馈值与火源的距离及方位的关系,教材把它作为探究性实验,为既有利于教师组织教学活动,又有利于培养学生探究性学习的兴趣和能力。 12.3.2 能寻找火源的机器人搭建

由于有前面的基础,这里的搭建很容易。 12.3.3 教会机器人寻找火源

这是一个探究性实验,我们希望同学在读懂程序的基础上,通过实验,发现火焰值与火焰距离以及方位的关系。

12.3.4 寻找火源灭火的两个任务

这两个任务,有条件的学校也可作为探索性实验。硬作条件不足的学校,可在仿真环境下完成。

任务2与任务1的算法一样,只是以火焰值来判断灭火的有效位置。

任务3实质上是任务1和任务2的综合,灭火条件是复合条件,即:火焰值达到有效距离,并且进入警戒线。

第13课 机器人灭火——迷宫灭火

目的意义概述:本课是迷宫机器人和灭火机器人的综合。本课的重点应放在分析问题、解决问题的思维以及程序的模块化结构上。换言之,本课的机器人灭火任务的完成只是作为学习的一个结果,甚至可淡化实验,利用仿真软件帮助学生理解,这样可减小真实实验中一些不确定的干扰因素,把注意力集中在思维训练上。 建议:本课用两课时 第一节为第一课时,结构化程序设计和第二节为第二课时

13. 1迷宫机器人的制作 13.1.1迷宫灭火的策略

可借助仿真软件,比如把火焰放在房间2或房间3,组织学生讨论灭火方案。引导学生得出迷宫灭火策略,没有发现火焰,走迷宫,寻找火源;发现火焰,启动灭火程序。

13.1.2 迷宫灭火的流程图

图13-1所示的灭火程序流程图,非常符合人的思维习惯,教师应很好的加以利用。左边的模块化程序流程图,简单,清晰。右边的程序流程图,是左边流程图的细化。即启动灭火程序,具体要做什么?又该怎样走迷宫寻找火源。

程序流程图的细化,实质上将程序分成了两个分支,每个分支只完成该分支所要解决的问题。另外,对复杂任务,我们还可以分工合作,一部分人解决发现火焰后如何灭火,一部分人解决寻找火源的问题。这样的教学,我们不仅教给了学生分析问题和解决问题的方法,而且倡导的合作精神。这才是教学的根本。

13.1.3 迷宫灭火机器人的搭建

这里的机器人实质上是迷宫机器人和简易灭火机器人的综合。建议通过仿真练习机器人的搭建。

13.1.4 迷宫机器人灭火程序 要求学生能读懂程序。

建议:通过仿真灭火帮助学生理解程序。 结构化程序设计

结构化程序设计思想作为知识窗介绍,要求学生能理解就行了。

关于主程序和子程序的关系,可归纳为:主程序罗列满足什么条件,需要完成什么任务;而子程序则回答,如何去完成相应的任务。 13.2 声控启动灭火机器人

本节可以说是前面的大综合。要求能读懂程序就行。

第14课 机器人实验室

目的意义概述:前面我们提到的机器人基本上都是一辆车,一辆智能化的小车。通过传感器,感受环境的变化,采集数据,再根据程序做出相应的处理和响应,所涉及到的信息技术,主要包括传感技术和自动控制技术,但还未涉及到信息的采集后的分析、处理和加工。为了拓展学生装的思维和知识面,本课我们将学习如何利用ROBOLAB软件建立一个机器人实验室,并在此基础上设计一个简单的物理实验装置,通过编写程序,体验数据的采集、上传、分析和处理的全过程。

对课对教师和教学设备要求都比较高,建议作为演示教学,目的是让学生体验实验方法和过程。

14. 1建立自己的主题

ROBOLAB实验研究是在研究者级别中完成的,在开始实验之前,需要创建一个实验主题。

本节的重点,应让学生明确一个实验项目所经历的五个步骤。

1、 使用传感器设计和搭建实验

2、 编写程序,告诉RCX需要采集的信息; 3、 开始实验,采集信息; 4、 上传数据(信息); 5、 分析数据

14.2 我的第一个实验

大家都知道,蒸发要吸热,物体温度要降低,但物体温度降低了多少?经过多长时间温度降到最低?要得到相关的数据,并制成温度变化曲线还真不是一件容易的事,但智能机器人实验,确可以轻易的做到。 14.2.1 设计和搭建实验

利用乐高温度传感器,很容易设计出简单的实验装置。 实验要求:让RCX每隔3秒钟采集一次温度数据,1分钟后停止采集。

14.2.2 程序的编写

这里我们用的是研究者编别中的编程者级别1,即最简单的研究者程序,程序虽然简单,但它仍包含了数据的采集思想:即采集什么数据,数据采集的速度以及结束采集的条件。这是教学的重点。 14.2.3 下载程序 与编程者级别一样。 14.2.4 开始实验

这个实验很简单,实验时间也不长。 14.2.5 上传数据

上传数据是本节的难点。这里包括:

1、 数据集名字,相当于数据保存文件名; 2、 数据桶颜色,相当存储数据的变量名;

3、 桶名称,可用来表示物理、化学量的名称和单位;

4、 数据格式,指以不同的统计方式表示数据,常用的有波形图和直方图。 14.2.6 查看和比较数据

通过查看我比较数据我们可以观察到温度的变化曲线,查看什么时刻温度最高和最低,分别为多少等。 14.2.7 计算

计算是对数据的分析、处理和加工。 14.2.8 实验报告

可生成图文并茂的实验报告。

第15课 综合实践活动——“阳光寻觅者”的制作

目的意义概述:作为本册书的综合实践活动,教材主要从两方面考虑:一是突出综合,包括本册信息技术知识的综合和学科知识的大综合(也叫知识的整合);二是突出学生的实践活动。

学科知识的整合方面,在“预备实验——太阳能小车”一节,教材用乐高太阳能电池板和电容器,通过简单的实验验证了光具有能量,并且光能可以转化为电能或其它形式的能,能量还能储存。实验简单,效果明显。

在“阳光寻觅者”实践活动中,我们利用光电传感器,设计了一个能自动追随阳光的智能小车,智能小车具体自动检测什么方向阳光最强,并始终面对阳光最强的方向,包含了信息技术的感测技术、通讯技术和自动控制技术。同时,智能小车具有自动采集数据的功能。活动中我们还设计了对采集的数据进行分析、处理和比较环节。实质上,阳光寻觅者还是一架太空智能探测器。

15.1 预备实验——太阳能小车

图15-1简单的装置,在一盏200W台灯光线的驱动下,就能运动,真的非常神奇。

实验一: 验证乐具有能量 实验二:电容器能储存电能 这两个实验效果同样明显。 建议:教师演示上述实验。

15.2 “阳光寻觅者”的制作 15.2.1实验目标

本实验要求同时达到下面三方面的要求:

1、 小车能自己调整自己的方向,总是面向光线最强的方位,并可以

RCX液晶显示屏上显示当前的光值;

2、 小车搭载了太阳能电池板和电容器,太阳能电池板对电容器充电; 3、 小车在寻觅阳光的过程中,采集了各个方向的光值。 15.2.2 如何实现目标

初看起来任务很复杂,其实上述三个目标是分离的。

为实现第一个目标,首先,小车要能自动转动;其次是小车原地转动一周后,并记录下光线最强的值;第三,再次转动到光线最强的方向,停止;第四,小车停下的过程中,不断监测当前的光值,当光值下降2%后,重新定位光线最强的方向。

第二个目标是为电容充电,只需要将太阳能电池板与电容器相连,实验的过程中一直充电。

第三个目标,采集光值,只要在程序适当的地方,告诉RCX采集什么数据,数据存放容器,采集速度和什么时候停止采集就行了。 15.3 赋予“阳光寻觅者”智力

本节是本课的重点也是难点。即为“阳光寻觅者”编写程序。编程环境是在研究者级别的编程者级别5,它较“发明家级别”的编程环境多出了数据采集的功能。 15.3.1 研究者级别编程等级5

这里介绍了如何进入研究者级别的编程环境。 15.3.2 简单的数据采集程序

与数据采集相关的操作并不难理解:

1、 是初始化传感器,即指明要采集的数据端口的传感器类型以及将

采集的数据存储在什么数据集中;

2、 开始采集数据:指明何时开始采集数据以及采集的速度和采集的

数据个数;

3、 停止采集:指明何时停止数据采集。

图15-7的两个例程能帮助学生理解数据采集程序。 15.3.3 阳光寻觅者程序

这里只要求学生初步理解程序就行了。

15.4 开始试验,验证结果

由于条件限制,估计试验只能演示,但试验过程具有很强的操作实践性,同时对帮助学生理解程序,提高学生学习兴趣具有较强的促进作用。 建议教师创造条件完成教学任务