自动避障机器人课时教学设计课题 自动避障机器人单元5学科信息技术年级三年级学习目标1.认识红外避障传感器2.编写避障机器人程序3.模拟仿真机器人避障4.搭建与调试避障机器人重点编写避障机器人程序难点搭建与调试避障机器人教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课要让机器人避开障碍物，首先要给机器人装上“眼睛”，使它具有能感知障碍物的“器官”；然后设计避障程序，让机器人根据检测到的情况选择前进或者转弯。女：给机器装上“眼睛”红外线传感器，机器人检测到障碍物的时候，就可以想办法避开了。男：哇！你是怎么做到的呢?认真听讲，仔细思考，交流分享自己的看法。激发学生兴趣，导入课题。讲授新课一、认识红外避障传感器红外避障传感器相当于机器人的“眼镜”，它是由一个红外线发射管和一个红外线接受管组成的，如下图所示，它的主要功能是检测红外线发射管的前方是否有物体存在。介绍了红外避障传感器的组成：红外线接受管、红外线发射管、可调电阻、传感器的连接线。同学们，为了然机器人避开前进过程中的障碍物，你们知道红外避障传感器应该安装在哪个地方吗？长见识：当红外线发射管发射出去的红外光遇到物体时会反射给接收管，接收管会把这个信息传输给机器人的微电脑。二、编写避障机器人程序男：我给机器人装上了红爱避障传感器，为什么它还是不会避开障碍物呢？女：因为机器人只是装上了红外避障传感器，却没有把它激活。我们要通过程序，让机器人使用红外避障传感器检测障碍物并告诉他遇到障碍物时应该怎样避开。思考：同学们，你们在走路的时候，是一直睁着眼睛看周围的环境，还是一会儿后，闭着眼睛行走呢？当遇到障碍物的时候，你是怎么做的？给机器人装上红外避障机器人以后，还要让机器人会使用它来检测障碍物。这需要为机器人设计一个检测障碍物的程序，让机器人不停地使用红外避障传感器检测障碍物。这个程序中除了用到“红外避障传感器”模块以外，还要用到“永久循环”模块。讲解：永久循环地作用类似于将循环次数设定为无限次地循环，永久循环体内的操作会被不停地重复直行。编写检测障碍物程序，让机器人不停地通过红外避障传感器检测前方是否有障碍物，我们一起来看吧！1. 参考下图地操作，将“永久循环模块添加到程序中”。2. 打开“数字传感器”模块库，参考下图，将“红外避障传感器”模块添加程序中，并作相关设置，让机器人使用它检测前方是否有障碍物。“选择变量”中的红外避障变量1、2、3、4分别用来储存机器人前、左右、后四个方向的红外避障传感器信号。若检测到有障碍物，则红外避障变量中储存“1”，否则储存“0”.“选择端口”中的6个传感器输入端口与微电脑上的6个“数字/模拟服用输入端口”一一对应。在红外避障传感器检测到其那方是否有障碍物后，机器人要根据红外避障变量的状态。做出不同的选择：遇到障碍物时要做什么，没有遇到障碍物时要做什么。这是要用到“条件判断模块”，如右图所示，当“条件”满足时执行“是”，当“条件”不满足是执行“否”一侧的操作。添加避障程序，让机器人在检测到障碍物时向右转90度，在检测到没有障碍物时全速前进，首先将“条件判断”模块添加到程序中，设置条件表达式为“红外避障变量1=1”（表示传感器检测到前方有障碍物）。设置条件表达式为“红外避障变量1=1”（表示红外避障传感器检测到前方有障碍物）。参考下图，将“转向”模块添加到“条件判断”模块的“是”一侧，让机器人在检测到障碍物时转向;将“高速电机”模块添加到“条件判断”模块的“否”一侧，并设置左、右的转速都为10，让机器人在检测到没有障碍物时全速前进。按照下图设置高速电机的转速，编写完程序后，别忘了保存文件，可保存为“避障程序”。1.如果将程序中“条件判断”模块的条件表达式设置为“红外避障变量1=0”（表示前方红外避障传感器检测到没有障碍物），机器人还能实现自动避障功能吗，为什么？2.是否能将程序中的“高速电机”模块替换成“直行”模块呢？为什么？长见识：在RC编程软件的仿真环境中提供有模拟的障碍物，可用于测试机器人避障程序能否实现避障的功能。模拟障碍物相当于实际场地中的墙壁或其他物体。仿真环境中添加模拟障碍物，测试避障程序能否正常运行，参考下图，在仿真环境中添加障碍物。进入立体仿真环境测试机器人的避障程序。在仿真演示区内添加物体（如：障碍物、色带）时，可以在不重复选择类别的情况下连续添加同类物体，点击右键停止添加。将我们设计的机器人放在下图的两个迷宫中（方向向右），它能从那个迷宫中走出来？需要怎样修改程序，才能让机器人从另一个迷宫中走出来呢？四、搭建与调试避障机器人机器人避障程序能让我们搭建的机器人自动避障吗？让机器人咋真实环境中走走看吧！参考下面方法，搭建具有自动避障功能的机器人：首先应下载避障机器人程序到微电脑中，然后按下图搭建避障机器人。连接微电脑与传感器、电机之间的连接线。红外避障传感器要接入微电脑的数字/模拟服用输入端口，选择的端口序号要与设计程序是选的端口序号保持一致。打开机器人电源，观察并调试机器人，使它能正常工作。女：我的机器人可以避开障碍物，它在距离障碍物很远的时候就转向了。男：我的机器人快要撞到障碍物时才转向。为什么会有这样的差别呢？玲玲的红外避障传感器检测举例远，所以她的机器人在举例很远的时候就检测到了障碍物，从而转向；贝贝的红外避障传感器检测举例近，所以他的机器人在距离很近的时候才嫩检测到障碍物，从而转向。小妙招：红外避障传感器检测到障碍物的距离是可以调节的，只要用小螺丝刀螺旋传感器上的“可调节电阻”进行微调就可以了。顺时针旋转，检测距离减小；逆时针旋转，检测距离增大。如果在机器人的前面、左侧、右侧、后面都装上红外避障传感器，机器人可能实现什么功能？要怎样选择端口呢？认真听讲、仔细思考，动手操作程序，总结经验。提高学生的动手能力，让学生了解红外避障传感器的原理，激发学生对编程机器人的兴趣。课堂练习学生思考回答问题。让学生开动思维，结合上课所学思考问题。课堂小结1.认识红外避障传感器2.编写避障机器人程序3.模拟仿真机器人避障4.搭建与调试避障机器人思考小结内容，巩固学习知识。让学生开动思维，结合上课所学思考问题。作业布置作业1：总结今天的学习经验，和同学们分享。作业2：自己设计一个避障机器人，增加避障的难度。学生仔细思考，学以致用。帮助理解、巩固课本内容，了解更多。拓展提高观看视频认真观看视频，仔细思考。激发学生对可编程机器人的兴趣。板书无