1.2《安防机器人的方案设计》课件 2022—2023学年川教版（2019）初中信息技术九年级下册

安防机器人的方案设计 九年级下册 城市安防机器人不问断巡逻在未来城市的道路上，其因“定线”与“不定向”相结合的巡逻特点，具有更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？ 为了探究城市安防机器人“定线不定向”的工作方式，欢欢小组提出利用交叉路口的多向性，实现 〝不定向〞巡逻的方案，利用中小学教育机器人的开发软件与硬件，设计并制作一台机器人小车，以模拟安防机器人的巡逻场景，如图1-2-1所示。 （一）、分析项目 为此，欢欢小组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。 任务一 观察巡逻路线，有多少种交叉路口？ 每一种交叉路口，机器人小车有多少路线可以选择？ 为了实现巡逻功能，欢欢小组确定了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，如图1-2-2所示。 1、确定机器人小车的外形及驱动方案 （二）、确定方案 欢欢确定在城市安防机器人小车前端，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，方案如图1-2-3所示。 2、确定“定线”方案 任务二 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，其他情况表明机器人小车发生偏离，需要调整方向，据此，完成表1-2-1。 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”，欢欢小组对交叉路口进行了分类，提出了相应的解决方案，如图1-2-4所示。 3、确定“不定向”方案 01 通过传感器循着黑线行驶。 02 遇到“ ”形路口时，循着黑线转弯方向转弯行驶。 03 遇到“ ”形路口时，随机选择左转或右转行驶。 04 遇到“ ”形路口时，随机选择直行、左转或右转行驶。 思考：机器人小车如何利用3组红外循迹传感器区分不同路口？ 01 路线（黑线）任意位置放置16×16×16cm3方块模拟“障碍物”。 02 机器人小车通过传感器检测到前方有障碍物时，自动停车。 03 通过不断闪烁警示“LED灯”，提示工作人员，直到障碍物被移除。 4、确定遇障碍时的警示方案 1、编程工具的选择 （三）、技术选型 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, MieroPython， 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。 控制器选择中小学教育机器人常用的Arduino UNo开发板（本教材统称Arduino控制器），上面搭载了包含14个输人/输出数字信号、6个模拟信号输人、电源输人、USB连接等用于开发的端口或接口，如图1-2-6所示。 2、控制器的选择 （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，其工作原理如图1-2-7所示。 3、传感器的选择 （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，通过公式s=(340x0/2计算出与反射面之间的距离。其工作原理如图1-2-8所示。 （2）超声波传感器 超声波传感器有一个有效范围。以HC-SR04超声波传感模块为例，其探测距离在2~45cm之间。 4、器材清单 4、器材清单 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，如图1-2-9所示。 （四）、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，如图1-2-10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。 任务三 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。 下课啦！ 26 $$