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1、自動(dòng)避障機(jī)器人教案
班級(jí)
任課教師
多媒體設(shè)備，課件，EV3套裝
教學(xué)內(nèi)容（課題）
自動(dòng)避障機(jī)器人
教
學(xué)
目
標(biāo)
1、
2、
3、
認(rèn)識(shí)超聲波傳感器。
學(xué)習(xí)“等待（超聲波）”模塊的用法。
學(xué)會(huì)使用超聲波傳感器解決問(wèn)題。
重點(diǎn)：
教
學(xué)
重
點(diǎn)
及
難
點(diǎn)
① 認(rèn)識(shí)超聲波傳感器；
② 學(xué)習(xí)“等待（超聲波）”模塊的用法;
③ 設(shè)計(jì)一個(gè)裝有超聲波傳感器的機(jī)器人。
難點(diǎn)：
① 讀取機(jī)器人與障礙物的距離；
② 編寫(xiě)程序，使機(jī)器人檢測(cè)到障礙物后及時(shí)轉(zhuǎn)向，避開(kāi)障礙物。
一、 點(diǎn)名記錄考勤。（1分鐘）
二、 聯(lián)系（10分鐘）
研發(fā)歷史
2、
從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車的研究，在可行性和實(shí)
用化方面都取得了突破性的進(jìn)展。中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車的研究，國(guó)防科技大
學(xué)在1992年成功研制出中國(guó)第一輛真正意義上的無(wú)人駕駛汽車。
2005年，首輛城市無(wú)人駕駛汽車在上海交通大學(xué)研制成功。
世界上最先進(jìn)的無(wú)人駕駛汽車已經(jīng)測(cè)試行駛近五十萬(wàn)公里，其中最后八萬(wàn)公里是在沒(méi)有任何人為安全
干預(yù)措施下完成的。
技術(shù)原理
教
學(xué)
過(guò)
程
無(wú)人駕駛汽車是通過(guò)車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動(dòng)規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能
汽車。它是利用車載傳感器來(lái)感知車輛周圍環(huán)境，
3、并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,
控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。
本節(jié)課里，機(jī)器人將挑戰(zhàn)“無(wú)人駕駛”任務(wù)，即機(jī)器人能夠檢測(cè)到障礙物，并及時(shí)做出反應(yīng)動(dòng)作。例
如，機(jī)器人前進(jìn)行駛中，檢測(cè)到距有方墻壁10cm時(shí)轉(zhuǎn)彎。這里我們需要為機(jī)器人增加一個(gè)“超聲波
傳感器” o
三、建構(gòu)（50分鐘）
1、認(rèn)識(shí)超聲波傳感器
人類耳能聽(tīng)到的聲波頻率為20Hz—20KHz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率小于20Hz或大于20KHz時(shí)，我們便
聽(tīng)不見(jiàn)了。因此，我們把頻率高于20KHz的聲波稱為“超聲波” o超聲波方向性好，穿透能力強(qiáng)，
在水中傳播距離遠(yuǎn)。自然界的動(dòng)物中，
4、海豚和蝙蝠等動(dòng)物能夠通過(guò)超聲波識(shí)別障礙物。
超聲波傳感器是一種數(shù)字傳感器，可以測(cè)量與前面的物體相隔的距離。它是通過(guò)發(fā)射高頻聲波并測(cè)量
聲波被發(fā)射回傳感器時(shí)所需的時(shí)間來(lái)完成任務(wù)的。該音頻很高，人耳聽(tīng)不到。
測(cè)量的距離可以用英寸或厘米表示，可檢測(cè)到的距離范圍是3到250厘米。
超聲波傳感器能夠使機(jī)器人避免碰到障礙物，跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。
2、活動(dòng)場(chǎng)地制作。選擇一個(gè)障礙物，將書(shū)本、墻壁、樂(lè)高整理箱或者前面課程的顏色方塊，作為障礙 物，用于超聲波傳感器識(shí)別。
3、設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波傳感器并與驅(qū)動(dòng)基座相連。
搭建方法可參考EV3軟件-Robot Educator-基本知識(shí)一在某個(gè)物體處停止一驅(qū)動(dòng)基座
5、的內(nèi)容步驟
4、認(rèn)識(shí)“等待（超聲波傳感器）”模塊。首先在流程控制類找到等待模塊，選擇“超聲波傳感器”，
點(diǎn)擊“更改”,選擇“距離（厘米）” o
設(shè)置這個(gè)模塊為“方向1,量10” o超聲波傳感器默認(rèn)的是4號(hào)端口，搭建的時(shí)候確保安裝正確。此
時(shí)“等待（超聲波傳感器）”模塊就設(shè)定好了。
在流程控制類找到等待模塊，選擇“超聲波傳感器”，點(diǎn)擊“比較”，選擇“距離（厘米）”
, 1
O程序塊的
回獨(dú)色傳感器
回陀螺儀傳感器
QHO紅外傳感器
? 物旌轉(zhuǎn)
E>-溫度傳感忠
能堤計(jì)
NXT，:,音傳槽黯
CHD起人?波伯晦器
距離（厘米）
<9 計(jì)
6、時(shí)器
B0 酷加感器
?一距商（英寸）
?當(dāng)前/監(jiān)聽(tīng)
時(shí)間
設(shè)置這個(gè)模塊為“比較類型4,閥值10”。超聲波傳感器默認(rèn)的是4號(hào)端口，搭建的時(shí)候確保安裝
正確。此時(shí)“等待（超聲波傳感器）”模塊就設(shè)定好了。
5、認(rèn)識(shí)“循環(huán)”模塊
循環(huán)模塊是可以容納編程模塊序列的容器。它會(huì)使所含的模塊序列重復(fù)執(zhí)行，可以選擇不斷重復(fù)執(zhí)
行模塊、重復(fù)特定次數(shù)或是直至傳感器測(cè)試或其他條件為“真”。只有循環(huán)內(nèi)的模塊會(huì)重復(fù)執(zhí)行。在循
環(huán)結(jié)束后，程序會(huì)繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)之后的模塊。
S模式選擇器
13輸入
S “計(jì)數(shù)”輸出
a循環(huán)名稱
li 01 ]
I 2 一_
6、編程機(jī)
7、器人檢測(cè)障礙物的程序，機(jī)器人前進(jìn)，行駛至距障礙物10cm處轉(zhuǎn)向，避開(kāi)障礙物。
四、反思（15分鐘）
1、如何讓機(jī)器人遇到障礙物時(shí)倒退20cm后轉(zhuǎn)向，避開(kāi)障礙物繼續(xù)前行?
B+Ci時(shí)業(yè)出業(yè)iiiii
五、課堂總結(jié)（4分鐘）
1、學(xué)到了什么？
認(rèn)識(shí)了超聲波傳感器，認(rèn)識(shí)循環(huán)模塊。會(huì)運(yùn)用循環(huán)模塊，實(shí)現(xiàn)程序反復(fù)執(zhí)行。學(xué)習(xí)“等待（超聲波）”
模塊的用法，學(xué)會(huì)使用超聲波傳感器解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)一個(gè)裝有超聲波傳感器的機(jī)器人，并編寫(xiě)使機(jī)器人
檢測(cè)到障礙物后及時(shí)轉(zhuǎn)向，避開(kāi)障礙物的程序。
教
學(xué)
后
記
延續(xù)：
設(shè)計(jì)一個(gè)智能機(jī)器人，當(dāng)它遇到前方10cm有障礙物時(shí)，會(huì)根據(jù)左右兩方阻礙物的距離遠(yuǎn)近，判斷走距離
遠(yuǎn)的一個(gè)方向。
自動(dòng)避障機(jī)器人
