2.3 跌倒救助机器人（第一课时）（课件）-九年级信息技术下册同步精品课堂（川教2019版）

中物理 第二单元 探索未来城市中的机器人 川教版（2019） 信息技术（九年级下册） 第3节 跌倒救助机器人 （第一课时） 学易同步精品课堂 1 课堂导入 当前，很多国家都面临人口老龄化的问题，老龄人口不断增加。而很多老年人都有跌倒的经历，据统计跌倒是造成伤害死亡的第四大因素,在65岁以上的老年人中则为首要因素。造成死亡的主要原因是老年人在跌倒后没有及时得到救治，耽误了最佳抢救时间。 我们可以设计一个机器人来解决这个问题：准确、快速地检测老年人跌倒的发生并及时予以救助，以降低跌倒对老年人造成的伤害。 学习目标 1 1. 掌握运动传感器、蜂鸣器等器件的使用方法。 2. 能设计、搭建一个跌倒救助机器人模型，并编写程序实现功能。 2 目录 一、项目分析，方案确定 二、系统搭建，功能实现 三、功能拓展与实践 项目分析，方案确定 一 一、项目分析，方案确定 项目分析，方案确定 一 1.项目分析 本项目研究的问题是检测跌倒的发生，并在人跌倒后及时发出告警信号并及时救助。那么，如何检测到跌倒的发生呢? （1）跌倒检测 分析后发现，人的跌倒是一个复杂的运动过程，且速度会发生快速变化。在运动学中，描述速度改变快慢的物理量称为加速度；重力对自由下落的物体产生的加速度，称为重力加速度。人在跌倒时，在竖直方向受重力影响，其加速度会发生变化，可以通过检测加速度的突变来检测跌倒事件的发生。 思考: 请和本小组的同学们一起分析，人的跌倒是怎样的运动过程，在跌倒过程中还有哪些物理量发生了变化? 项目分析，方案确定 一 （2）功能分析 为了监测跌倒情况的发生，可以将跌倒检测设备穿戴在人体上。当人体跌倒时，发出告警声音提醒周围人群及时救助。还可以通过无线通信方式发出求救信号，等待机器人救助。所以可以将跌倒救助机器人分成两个部分。 穿戴端 跌倒检测 发出现场求救信号 发送远程求救信号 项目分析，方案确定 一 2.技术选型 用加速度传感器检测跌倒事件的发生，用蜂鸣器发出告警声音，用蓝牙模块传输告警信号。 远程救援端 接收远程求救信号 启动巡逻与定位前往跌倒现场 项目分析，方案确定 一 项目主要选用的器件表 器件名称 描述 蜂鸣器 蜂鸣器是一种结构化的电子讯响器，广泛用于计算机、打印机、复印机、告警器、电子玩具、汽车电子设备、电话、定时器等电子产品中作发声器件。 运动传感器 运动传感器是一种常用的检测器件，在多个行业中都有应用。常用的运动传感器主要包括三轴加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器等。MPU6050模块集成了三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，能够方便地测量三轴加速度和三轴偏转角。 蓝牙模块 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，具有方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗等特点，因此它是无线通信的主流技术之一。蓝牙设备在使用前必须进行配对连接，连接成功后设备有主从之分，主设备只有一台，从设备可以有多台。 项目分析，方案确定 一 3.方案确定 跌倒救助机器人设计方案 项目名称 跌倒救助机器人 作品功能 穿戴端检测出跌倒事件的发生，并发出求救声音，同时发送求救信号，远程救援端收到信号后做出救援反应。 材料清单 Arduino控制器、Arduino扩展板、MPU6050运动传感器、蜂鸣器（2个)、直流电机驱动模块2（L9110）、蓝牙模块（2块）、USB数据线等。 实现过程 跌倒救助机器人分为两个部分：一个部分是含有跌倒检测和求救功能的穿戴端，使用MPU6056模块检测跌倒事件的发生，使用蜂鸣器发出求救声，通过蓝牙传输远程求救信号；另一部分为远程救援端的救援机器人，在接到求救信号后启动救护告警，并启动救护动作实施救援。 项目分析，方案确定 一 运行流程见下图： 开始 程序初始化 检测到跌倒？ 发出无线求救信号 启动蜂鸣器报警 是 否 穿戴端工作流程图 开始 程序初始化 接收到求救信号？ 做出救援反应 否 是 救援端工作流程图 系统搭建，功能实现 二 二、系统搭建，功能实现 系统搭建，功能实现 二 1.结构搭建 根据设计方案，穿戴端主要组成有Arduino控制器、MPU6050模块、蜂鸣器、蓝牙模块和背带。为便于封装和穿戴，可以使用Arduino扩展板进行器件集成。 Arduino扩展板 蓝牙模块 背带 蜂鸣器 MPU6050模块 系统搭建，功能实现 二 2.系统接线 基于跌倒救助机器人的基本结构和模块的使用方法，将Arduino控制器与MPU6050模块、蓝牙模块和蜂鸣器模块进行系统接线，如下图所示： MPU6050模块 蓝牙模块 蜂鸣器 系统搭建，功能实现 二 连接端口对应表 模块名称 模块端口 Arduino控制器端口 蜂鸣器 VCC 5V GND GND I/O 8 MPU6050模块 VC