2021学年第7课 仿真机器人避障教案

仿真机器人避障

教学目标 

1.了解红外避障传感器的组成。

2.分析扫地机器人的行走规律。

3.编写程序，在虚拟环境中模拟扫地机器人躲避障碍行走。

教学重点和难点

1.教学重点：红外传感器的工作原理

2.教学难点：使用开源硬件或者使用虚拟机器人实现小车红外避障。

教学准备

1．教学环境。

计算机网络教室、互联网环境、教学广播系统。

2．教学资源。

准备我国的机器狗、无人驾驶汽车、无人扫地机、楼道感应灯、手机中的传感器等本课知识相关视频片段。简易机器人，机器人结构组件，机器人传感器实物或图片。

教学活动

一、导课（4分钟）

1.播放《扫地机器人走迷宫》视频片段。

2 引导学生思考以下问题.分组交流、讨论。

（1）扫地机器人是如何自动骤避障"（2） 扫地机器人工作流程。

3.归纳总结，并对学生的问答做出适当的评价。

扫地机器人通过传感器定现自动避障。

机器人工作流程是：机器人进入工作时，如果遇到障碍物就转向或后退，否则前进。

4.揭示课题，第7课 仿真机器人

二、红外线传感器的应用（3分钟）

1.指导学生阅读教材第50页“认识红外线避障传感器”活动内容。

2.教师出示红外线传感器或红外传感器图片。

3.红外传感器的使用方法。

（1）红外传感器在使用时要调节可变电阻，达到探测的理想距离。（开源硬件需

要调节，具体的调节方法请看硬件说明书。闭源硬件通过程序设定距离值）

（2）红外传感器探测到障碍物，指示灯亮。（开源硬件有指示灯，闭源硬件没有，是通过程序的设定值进行判断）

三、工作流程（5分钟）

1.思考：扫地机器人完成工作任务实现的条件和工作流程。

2 学生带着问题，自学教材第50～51页的扫机器人的工作情况.

3.学生交流，并汇报。

4.教师分析并总结。

（1）扫地机器人能完成自动扫地的任务是因为它有红外传感器，能实现自动避障。

（2）扫地机器人工作示意图具体参见教材第51页图7-4.

四、编写程序（选择2：开源硬件机器人程序）（15分钟）

本环节分为仿真机器人程序和开源硬件程序，教师可根据学校条件选择两者之一进行教学。

1.启动仿真机器人程序。（各学校可编写选择适合本校条件的仿真机器人程序）

2.程序界面的学习，

3.学生根据工作流程图，尝试编程。

（1）教师进投程序结构.

（2）教师讲授循环结构.

（3）教师讲授判断结构.

（4）学生分组讨论、编程。

4.学生调试程序

四、编写程序（选择2：开源硬件机器人程序）（15分钟）

5.选用开源硬件进行机器人编程。

（1）软硬件设备

①主控板为micro:bit ;

4.软件;Mind+

Mind+是一款我国扣有自主知识产权的国产青少年编程软件，支持 Arduimo、 micro;bit、掌控板等各种开源硬作.表容 Seratch.支持AI与IoT功能，只需要拖动图形化程序块即可完成编程，还可以使用Pyuhon、c、c++等高级编程语言。可在线编辑或本地安装。

（2）软件运行模式为：上传模式。

（3）在软件左下角，点击"扩展"按钮，增加"micro;bi""扩展板""传感器"模块micro:bit

（4）程序界面的学习。

（5）教师进行程序分模块教学

①前进模块（电机M1为左轮，M为在轮），见图一。

②转弯模块（以左转为例），见图一。

③红外测距传感器距离判断，见图一。

④教师讲授程序结构。

⑤教师讲授循环结构。

⑥教师讲授判断结构。

图一

（6）学生分组讨论、编程

（7）学生调试程序。

五、创新活动（10分钟）

1.选择开源获件或使用机器人仿真系统，搭建双红外传感器的避障机器人。

2.双红外传感器避障机器人，任务要求如下。

（1）当左边传感器遇到障碍物，向右转。

（2）当右边传感器遇到障碍物，向左转。

（3）当左、右传感器同时遇到障碍物时机器人向后退并选择左转或右转。

3.学生分组、分分模块完成流程图。

4.有时间的学生可自行编写程序或作为课后练习。

六、总结评价(3分钟)

1、组织学生进行分组演示。

2、引导分组学生自我评价和相互欣赏与评价作品。

3、引导学生填写教材第54页评价表。

4、总结：本课开始学习机器人程序编写，理解掌握编程思想和程序的结构，学会画流程图。