初中九年級信息技術第3節(jié) 機器人避障

第3節(jié)機器人避障目錄CONTENTS12碰撞傳感器機器人碰撞后退3機器人避障行進探究學習學習目標：認識碰撞傳感器。通過機器人碰撞實驗，初步掌握避障的一般方法。學習感悟：在“碰撞”的火花中，找到解決問題的一般方法。實踐創(chuàng)作：碰撞后退、避障行進程序設計。日常生活中，盲人外出時一般都會帶著探路杖，一邊行走，一邊用探路杖探測前方是否有障礙。若確認沒有障礙物，則向前行進；若探測到前方有障礙物，則暫停，轉換方向，繼續(xù)探測、邁進……機器人的行進過程與盲人行走類似。機器人遇到障礙物，通過碰撞檢測及時作出反應，邊探測、邊行進。一、碰撞傳感器碰撞傳感器有兩種類型：一種是微型開關，一般被封裝，通常還伸出一根探測桿；另一種是按鈕開關。如圖所示，該機器人的周圍分別設置了三個碰撞傳感器。通過碰撞傳感器的斷開、閉合，機器人就可以判斷是否發(fā)生了碰撞，并根據(jù)哪些碰撞傳感器發(fā)生了動作、判斷發(fā)生碰撞的方向。帶碰撞傳感器的“學生機器人”二、機器人碰撞后退任務：為機器人設計碰撞程序。傳感器：碰撞傳感器。要求：當機器人在行進過程中發(fā)生碰撞時，則停止前進，并發(fā)出聲音警告，同時后退若干距離并轉彎。重復此過程。事件分析整個過程可分解為三個事件：行進、碰撞檢測和碰撞處理。其中，行進與檢測是重復過程，這兩個事件產(chǎn)生的順序不同決定著算法的不同。算法分析算法一：行進一檢測碰撞“行進→讀碰撞傳感器值→判斷是否碰撞”。若無，則繼續(xù)行進；若有，則碰撞處理。依次重復“行進一檢測”過程。碰撞一算法1.dat算法分析算法二：檢測碰撞一行進先讀碰撞傳感器值，判斷是否碰撞。若有，則碰撞處理；若無，則繼續(xù)行進。依次重復“檢測一行進”過程。碰撞一算法2.dat討論學習（1）仔細分析算法一和算法二的流程圖，想一想，它們最主要的區(qū)別是什么？算法一算法二區(qū)別（2）分別將直流電機的轉速設定為“2”和“20”，觀察機器人在兩種不同速度下應對碰撞的差異，并分析速度對碰撞的影響。三、機器人避障行進機器人檢測到障礙物后，主動做出反應以避免碰撞，這種機器人的智能化程度更高了。利用紅外傳感器可以幫助機器人實現(xiàn)避障的目的，如圖所示。機器人避障任務：為機器人設計避障程序。傳感器：紅外傳感器。要求：當機器人在行進過程中檢測到障礙物時，能主動作出轉彎動作，避免發(fā)生碰撞。重復此過程。事件分析整個過程可分解為三個事件：行進、障礙物檢測相避障處理。算法分析左轉彎（打√）右轉彎（打√）左電機□正轉

□停

□正轉

□停

右電機□正轉

□停

□正轉

□停

程序“避障行進.dat”程序的流程圖，如圖所示。“避障行進”程序探究學習（1）當障礙物很小，或者距離機器人很遠時，機器人能否發(fā)現(xiàn)障礙物？為什么？（2）假設電機沒有停轉，如何實現(xiàn)機器人轉向？請模仿轉彎事件算法分析表設計你的算法，并畫出左轉（或右轉）的流程圖。左轉彎右轉彎左電機右電機流程圖（3）分別對不同紅外傳感器的檢測半徑參數(shù)進行測試，并完成下表。測試檢測半徑是否安全轉向轉彎距離一□是□否□偏大□合適□偏小二□是□否□偏大□合適□偏小三□