小学创客教育Arduino创意机器人 第三单元智能小车Word文档格式.docx

小学创客教育Arduino创意机器人 第三单元智能小车Word文档格式.docx

《小学创客教育Arduino创意机器人 第三单元智能小车Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小学创客教育Arduino创意机器人 第三单元智能小车Word文档格式.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

回忆《智能风扇》单元中电机的接线。

引导学生将小车电机引出的线接到M1、M2的正负极。

本单元将红线接正极，黑线接负极。

M1和M2分别对应连接左右两个轮子。

图13.1

（3）编写程序（仅作参考）

单击

模块，将指令

拖曳到脚

本区，设置电机M1数值，通过复制，快速设置电机M2。

（如下图）

图13.2

图13.3

（4）编译上传

程序编写完成，单击

，再单击

。

【提示】在测试时，可以使用锂电池给小车供电，便于测试。

当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，小车前进。

想一想：

怎样让小车后退呢？

【提示】M1、M2数值相同，正负就可以让它的方向反过来了。

只要在转速数值前面加一个“-”号就可以实现了。

3．拓展探究

观察小车，看其是否能走一条直线。

思考小车为什么“走不直”。

阅读“我要读”，进一步了解小车“走不直”原因以及解决方法。

观察自己的小车前进路线，微调左右电机数值，使其尽量走直线。

4．课堂总结

通过这节课的学习，我们掌握了小车电机接线和小车走直线的方法，了解了小车“走不直”原因，并且通过微调，对走直线小车进行了改进。

第14课走正方形小车

本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第二节课。

《走直线小车》已经带领学生走进了小车的新世界，但是仅仅让小车前进、后退还远远不能满足学生的要求。

根据小学生的情况，本节课在这个基础上，增加了小车转弯和走正方形。

1.通过“改变左右电机的转动数值”实验，理解小车转弯的原理。

2.通过编写程序让小车走正方形，学会小车走直线和转弯的应用。

3.通过不断调试延迟时间让小车走出正方形，感受程序编写还要与实际相结合。

应用小车走直线和转弯，编写程序让小车走正方形。

调试延迟时间让小车走出正方形。

出示课题《走正方形小车》。

小车已经会走直线了，我想让小车走一个正方形，还要让它学会什么本领呢？

学生：

小车还要会转弯才行。

2．新授：

小车转弯

（1）任务一描述

脱机工作下，让小车转弯。

同上节课

（3）学生实验

改变左右电机的转动数值，使其直走、向左转、向右转和原地打圈。

可以多次尝试数据。

观察现象并完成表格14.1。

左电机值

右电机值

小车状态

表14.1电机速度与小车状态

从以上表格数据中得出什么结论呢？

思考。

教师分析原理：

图14.1图14.2

图14.3图14.4

1）小车左电机M1数值与右电机M2数值相等，这个时候小车会直走（如图14.1）。

2）小车左电机M1数值小于右电机M2数值，这个时候小车会向左转（如图14.2）。

3）小车左电机M1数值大于右电机M2数值，这个时候小车会向右转（如图14.3）。

4）小车左电机M1和右电机M2数值相同，正负相反，这个时候小车会原地转圈（如图14.4）。

（4）编写程序

参考程序（右转弯）：

图14.5

（5）编译上传

当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，小车右转弯。

学生尝试其他小车状态的程序编写。

3．新授：

小车走正方形

（1）任务二描述

脱机工作下，让小车走正方形。

（2）编写程序

参考程序（顺时针为例）：

图13.6

（3）编译上传

当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，小车直行再直角转弯并一直重复，最终走出完整的正方形的路径。

（4）学生尝试小车延逆时针走的正方形的程序编写。

4．拓展探究

通过上面的学习，我们已经实现了利用调整时间让小车走正方形。

请同学们继续开动脑筋，想想还有没有其他方法呢？

改变小车转弯时两个轮子的转速（参阅“我要读”）。

5．课堂总结

通过这节课的学习，我们掌握了小车转弯和小车走正方形的方法，了解了小车在实际路面走受多重因素影响，我们要不断调试时间或者转速等使它走出正方形。

第15课避障小车

本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第三节课。

通过前面两节课的学习，学生已经可以使用小车完成基本的运动。

但是我们的小车还不智能，随着学习的深入，对小车也有了更高的要求。

本节课利用多种传感器实现小车避障。

1.了解触碰传感器，并学会触碰传感器接线的方法；

2.通过制作避障小车，掌握触碰传感器的原理和编程的方法。

3.在解决实际避障问题中，体会Arduino机器人的乐趣。

掌握触碰传感器的原理和编程的方法。

小车避障过程的分析。

演示小车直线行走，撞倒了墙上。

教师提出问题：

怎么办呢？

我们发现在自然界中，有很多昆虫通过触角检测前进道路上的障碍，所以在遇到障碍物时可以绕道而行。

当然，我们的小车在前进途中，也会遇到各种各样的障碍物。

我们想不想给小车也装上触角进而避障呢？

出示课题《避障小车》。

2．介绍触碰传感器

展示触碰传感器，并让学生从工具盒中拿出触碰传感器。

图15.1

讲解触碰传感器特性：

它是一个利用接触片实现检测触碰功能的电子部件，主要用于检测外界触碰情况，是一种数字传感器，在碰到障碍物时，值为0，否则值为1。

让学生将触碰传感器接在数字针脚上，观察当手碰到触碰传感器时，其自带指示灯亮灭情况。

3．制作避障小车

脱机工作下，小车能在前方没有障碍的路面上直走，如果触碰传感器碰到障碍，则调整方向，然后继续前进。

图15.2

将触碰传感器安装在小车的前面（这里使用一左一右，可以根据实际情况进行调整），注意将触碰传感器的触角露在上层板外面（本课将触碰传感器接在8号数字管脚）。

触碰传感器是一种数字传感器，在碰到障碍物时，值为0，否则值为1。

因此，我们要增加指令

（3）编写程序

参考程序（仅作参考）

图15.3

教师分析：

分析避障过程。

分析“非”指令。

指令

也可以用

模块中的指令

代替。

，当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，小车能在前方没有障碍的路面上直走，如果触碰传感器碰到障碍，先后退1秒，再左拐1秒，然后继续前进。

上面的避障程序可以使小车成功躲避障碍物，实现绕道前行。

但是，如果我们利用教室里的桌椅自制一个简单的迷宫，小车如何可以走出迷宫呢？

（见第18课综合创意小车）

（让学生去思考，有一定难度，不一定要做出来。

）

图15.4常见迷宫

通过这节课的学习，我们了解了触碰传感器，掌握了使用触碰传感器制作避障小车，同时也感受到了应用学到的知识解决实际问题的乐趣。

第16课遥控小车

本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第四节课。

通过前面三节课的学习，学生已经可以使用小车完成基本的运动，也能实现智能避障。

学生在第二单元第10课已经学过《遥控风扇》，结合遥控和第三单元的小车运动，设计了本节课《遥控小车》，也是对前面知识的应用。

1.进一步了解遥控套件，以及遥控套件的使用。

2.通过制作遥控小车，掌握遥控套件与小车结合的编程方法。

掌握遥控套件与小车结合的编程方法。

制作遥控小车过程的分析。

演示遥控风扇。

前面我们学习了用遥控控制风扇，我们能用遥控来控制小车吗？

出示课题《遥控小车》。

2．复习遥控套件

红外遥控套件主要包括红外遥控器和红外接收头。

如图，红外遥控器有21个按键，红外接收头针脚接数字接口：

D接数字口，VCC接5V，GND接GND（线的颜色与针脚的颜色对应上）。

展示红外遥控套件，并让学生从工具盒中拿出红外遥控套件。

3．制作遥控小车

用遥控控制小车的前进方向，如：

按“2”小车前进，按“8”小车后退，按“4”小车左转，按“6”小车右转等。

红外接收头连接到8号数字管脚，去除红外遥控器电池外面的塑料绝缘片。

（图16.1所示）。

红外遥控器的解码，可打开串口监视器，看到各个遥控按钮按下之后程序所获取的数据。

（图16.2和图16.3所示）

图16.2

参考程序（仅作参考）：

，当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，按“2”小车前进，按“8”小车后退，按“4”小车左转，按“6”小车右转。

用遥控控制小车原地转圈、走正方形。

参考程序（仅供参考，数据需要调试）：

此时，按“2”小车走正方形。

此时，按“8”小车原地转圈。

通过这节课的学习，我们进一步熟悉了遥控套件，掌握了使用遥控套件制作遥控小车，同时也感受到了应用学到的知识解决实际问题的乐趣。

第17课巡线小车

本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第五节课。

在前面的学习中，学生通过给小车装上触角，掌握了小车避障和遥控控制的知识。

这一节课，尝试给小车装上眼睛，使得小车可以沿着简单的线路前进。

本节课主要用到巡线传感器，重点在于巡线过程的分析。

1.了解巡线传感器，以及巡线传感器的使用方法。

2.利用两个巡线传感器，掌握制作简单巡线小车的方法。

3.在巡线小车的测试中，找到学习Arduino机器人的乐趣。

掌握制作简单巡线小车的方法。

小车巡线过程的分析。

演示两个小车，A小车装了巡线传感器可以巡线，B小车没有巡线功能，让它们都在白纸黑线上走。

问：

为什么A小车这么听话，只沿着黑线走呢？

分析：

因为A小车有“眼睛”。

地板是白色，线是黑色的。

小车要看到这条直线，需要装上能分辨黑白的“眼睛”——巡线传感器。

出示课题《巡线小车》。

2.巡线传感器

（1）介绍巡线传感器

巡线传感器以稳定的TTL输出信号帮助机器人进行白线或者黑线的跟踪（可以检测白背景中的黑线，也可以检测黑背景的白线），黑色低电平，白色高电平。

图17.1

（2）小车沿黑线直走分析

提问：

拿出工具盒里面的巡线传感器，思考，该传感器应该安装在哪里才可以看到地面上的黑线，如果小车要跨着黑线走的话，两个传感器之间的距离怎么确定？

总结：

巡线传感器一左一右安装在小车底盘上，因为小车是跨线走，所以两个传感器之间的距离大于黑线宽度。

观察下图，提问：

小车沿黑线直走，此时左右两个巡线传感器检测到黑线吗？

小车向右偏时，左右两个巡线传感器输出电平分别是什么？

小车应该怎么运动以继续走直线？

小车向左偏时，左右两个巡线传感器输出电平分别是什么？

图17.2

3．制作巡线小车

小车能沿着黑线直走，如果左传感器检测到黑线，小车偏右，就要左拐。

如果小车右传感器检测到黑线，小车偏左，就要右拐。

将两个巡线传感器一左一右安装在小车底盘上（本课将左右两个巡线传感器分别接在8号、9号数字管脚）。

（图17.1所示）。

参考程序（仅供参考，根据实际调整数据）：

，当提示上传成功后，拔掉USB数据线，接上锂电池，就可以观察脱机工作下，小车能沿着黑线直走，如果有歪曲，也能及时调整，始终保持沿着黑线走。

（5）测试

比一比：

拿出你的小车与其他同学的小车赛跑吧，看谁既能成功沿黑线前进，又能先到达终点。

怎么调整左右电机数值，使小车既能沿黑线行进，又能走的快。

评价表格如下：

表17.1评价表格

左电机数值

右电机数值

走直线时间

是否一直沿着黑线运动

A组

B组

C组

D组

（1）尝试：

让小车巡“S”型路线前进。

小提示：

小车走“S”型时，应该如果要转弯，应该转大弯，也就是说左右电机数值差要大，我们可以自己改变参数，调试程序。

（2）小车沿黑线走“S”型分析

观察“S”形图，小组讨论，回答问题：

图17.5

1“S”形图中，小车需要左拐吗？

右拐呢？

2左右两个巡线传感器M1、M2都没有检测到黑线，此时小车是什么状态，应该怎么样运动？

3左边巡线传感器检测到黑线，右传感没有检测到黑线，小车应该如何运动？

4左边巡线传感器没有检测到黑线，右传感器检测到黑线，小车应该如何运动？

（3）参考程序（仅供参考，根据实际调整数据）：

通过这节课的学习，我们了解巡线传感器以及巡线传感器的使用方法，利用两个巡线传感器，掌握制作了简单的巡直线小车，在巡线小车的测试中同时也感受到了学习Arduino机器人的乐趣。