川教版（2019）九年级下册第一单元 认识未来城市中的机器人第2节 安防机器人的方案设计优质ppt课件

这是一份川教版（2019）九年级下册第一单元 认识未来城市中的机器人第2节 安防机器人的方案设计优质ppt课件，文件包含12安防机器人的方案设计课件pptx、智能安防机器人mp4等2份课件配套教学资源，其中PPT共26页， 欢迎下载使用。
城市安防机器人不间断巡逻在未来城市的道路上，因其具有“定线不定向”的巡逻特点，具有很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？
1.了解安防机器人的工作特点。
2.学会设计中小学教育机器人的一般方法。
3.掌握超声波传感器、红外循迹传感器的工作原理。
观察右侧动图：看看机器人小车的巡逻路线，有多少种交叉路口？每一种交叉路口，机器人小车有多少条路线可以选择？
思考：如果我们要设计并制作这样一台机器人小车，需要完成哪些任务？
根据学生回答归纳：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。
思考：机器人小车怎样才能实现上述任务？
1.确定机器人小车的外形及驱动方案
为了实现巡逻功能，我们需要先确定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，如下图所示：
我们需要在城市安防机器人小车的前端，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的黑色线条，来判断机器人小车是否偏离路线或是否需要转向，方案如下图：
思考：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；当只有左边的红外循迹传感器检测到黑线时，机器人小车会怎样行驶？当只有右边的红外循迹传感器检测到黑线时，机器人小车又会怎样行驶？思考后填写下表：
3.确定“不定向”方案
4.确定遇障碍时的警示方案
（1）路线（黑线）任意位置放置一个16立方厘米的方块作为模拟“障碍物”。（2）机器人小车通过传感器检测到前方有障碍物时，自动停车。（3）通过不断闪烁警示“LED大灯”，提示工作人员，直到障碍物被移除。
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Arduin, MicrPythn, Pythn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。起始界面如下图：
图形化程序选择区中包含多类应用模块，拖动到编写区即可完成编程。
控制器选择中小学教育机器人常用的Arduin UNO开发板（又叫Arduin控制器），上面搭载了包含14个输入/输出数字信号、6个模拟信号输入、电源输入、USB连接等用于开发的端口或接口，如下图所示：
（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，其工作原理如下图所示：
(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，其工作原理如下图所示：
超声波传感器有一个有效范围，可以通过公式s= (340xt)/2计算出与反射面之间的距离。以HC-SR04超声波传感模块为例，其探测距离在2~45 cm之间。
在使用Arduin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Arduin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Arduin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Arduin控制器，如果没有自动识别，则需要手动安装Arduin控制器的驱动程序。如下图：
3.通过小实验检验环境搭建是否成功。编写一段程序，如下图所示，上传到Arduin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。
课后实践：请同学们试运用Mixly编程工具与Arduin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。
利用软件和硬件，设计并制作一台机器人小车，以模仿安放机器人巡逻。1.选择和使用传感器，做“定线不定向”选择巡逻。2.检测障碍物，发出警示。
1.确定机器人小车的外形及驱动方案2.确定“定线”方案3.确定“不定向”方案4.确定遇障碍时的警示方案
1.编程工具的选择2.控制器的选择3.传感器的选择4.器材清单
1.将Arduin控制器与电脑连接2.查看是否自动识别了Arduin控制器3.编写程序，上传到Arduin控制器并进行检测