资源简介

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第11课
听话的机器人
教学设计
课题
听话的Arduino机器人
单元
十一
学科
信息技术
年级
第三册
学习目标
（1）认识Arduino机器人的各部件名称及功能会搭建机器人，掌握接线方法会控制机器人前进和后退掌握下载程序到机器人的方法以及各部件检测方法
重点
掌握机器人读取传感器数据的方法
难点
了解轨迹传感器和超声波测距传感器的工作原理
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
大家还记得我们之前做过的《小瓢虫找妈妈》吗，其实我们还可以用实物进行模拟，用Arduino机器人扮演小瓢虫，在地上贴一根黑线来模拟妈妈留下的痕迹，下面给大家演示一下效果吧！教师小结，引出课题。
学生看、想、讲学生好奇学生思考想要创作
激发了学生的学习兴趣，使学生在学习情境中主动、积极地接受任务，从而乐学
讲授新课
（一）挑战任务一搭建Arduino小车，安装循迹传感器注意：拼车时会有一些接线，注意提醒学生按照要求接线，避免接错或者接反。（二）挑战任务二
探索实现让小车动起来，让小车实现前进一秒再后退一秒
这里可能会出现球不能随机转向的问题，鼓励学生自己去解决问题。（三）挑战任务三
现在来实现让小车跟着轨迹行走，请学生分组贴好轨迹
注：这里建议老师让学生分组设计轨道，学生人数较少时，可以由老师设计一个轨道让学生公用。（四）挑战任务四现在小车已经能够识别轨迹了，但是还是不能判断是否碰到瓢虫妈妈，这里需要使用超声波传感器，利用它来完成机器人在瓢虫妈妈面前停下的功能
学生小组交流小组汇报作品，其他学生评价
聆听、思考、对比
通过范例作品的引导，引导学生观赏思考，师生交流后学生尝试自主探究完成任务教师针对重难点知识讲解示范小组交流合作，
拓展提高
请学生自己探索解决小车循迹时一卡一卡的j解决办法，让小车循迹时行走更加平滑。
学生巩固知识学以致用
对所学知识进行能力揭开。
课堂小结
1.总结本课知识点2.点评学生的表现3.鼓励学生课后继续学习
盘点一下自己在本节课的学习收获。
对所学知识进行归纳与小结，有利于学生巩固知识，提升能力。
板书
第11课
听话的Arduino机器人一、认识Arduino机器人二、让机器人动起来三、自动识别黑线和障碍
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精品试卷·第
2
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（共
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第11课
听话的Arduino机器人
小学信息技术（粤教版）
第三册上AB版教材
新知导入
②我用Scratch的编程方法指挥Arduino机器人，模拟小瓢虫找妈妈的过程。
①贝贝，你刚才趴在地上玩什么呀？
③真的？太好了！我以前就玩过这种游戏，可好玩了！
④当然，只要给机器人编好程序，它就可以脱离电脑独立执行程序。我们一起试试吧！
在第7课中，我们在电脑屏幕上模拟了小瓢虫找妈妈的情景。其实，我们还可以用实物进行模拟：用Arduino机器人扮演小瓢虫，在地面上贴一根弧形的黑线来模拟妈妈留下的痕迹，在黑线的尽头放上一个物体模拟小瓢虫的妈妈，如下图所示。
新知讲解
Arduino是一种使用方便、功能强大的开源硬件控制器，其中含有可存储和执行ArduinoScratch程序的微电脑装置。用它做主控器制作的机器人，称为Arduino机器人。
一、认识Arduino机器人
Arduino
机器人不仅仅只是一块主控器，它和所有机器人一样，还需要驱动装置、相应的支撑结构以及外部传感器等设备。下图展示的是一款常见的小车形态的Arduino机器人，它能实现识别障碍、沿黑线行走等功能。
Arduino主控器
马达驱动装置
供电装置
超声波测距传感器
车体、轮子等结构装置
二、让机器人动起来
怎样用ArduinoScratch对Arduino机器人编程，指挥它做出我们想要的动作效果呢？让我们从最简单的“让它动起来”开始学习吧！
（1）连接硬件。
首先把Arduino机器人的主控器与选用的驱动装置、支撑构件以及外部
传感器等设备连接起来。我们仔细观察主控器接口板（如下图所示），将
相关硬件正确地连接到对应的接口。其中USB数据线接口用于与电脑连接并
下载程序到主控器。
电源接口
电源开关
USB数据线接口
左电机接口
数字接口
超声波传感接口
右电机接口
模拟接口
主控器接口板
接口名称
接口说明
电源开关
控制外部电源的打开与关闭
电源接口
连接外部供电设备
点机接口
连接马达，驱动马达实现不同速度和方向的转动
数字接口
D2~D13，连接数字输入输出设备
模拟接口
A0~A5，连接模拟输入设备
（2）设置软件。
USB数据线正确连接至电脑后，在ArduinoScratch软件的“连接”菜单中勾选相应的COM7端口号，确保软件和硬件的正常通信。
（3）搭建脚本。
在电脑中应用ArduinoScratch搭建机器人脚本程序，实现让机器人小车前进一秒之后再后退一秒。这样可以帮助我们初步测试机器人各部分连接是否正常。
参考下面的方法，在舞台或任意角色的脚本编辑区内进行搭建。
效果：启动Arduino机器人程序
效果：实现小车重复“前进1秒之后再后退1秒”。
值越大机器人移动速度越快
（4）上传程序。
用鼠标右键单击“Arduino程序”模块，在弹出的快捷菜单中点击“上传到arduino”，程序便开始上传至Arduino主控器，上传成功后会出现提示。
拿它们连接的传感器来说，数字传感器接数字接口，它们返回的信息只有两种状态，一般标记为0或者1，比如按钮传感器就是一个数字传感器，它只有按下和弹起两种状态。
模拟传感器接模拟接口，它们返回的信息是一组连续数值中的一个，取值范围一般为0~1023，比如旋钮传感器就是一个模拟传感器，随着旋钮位置的变化，它返回的值再0~1023范围内相应发生变化。
数字接口和模拟接口有什么区别呢？
三、自动识别黑线和障碍
机器人要识别轨迹和障碍物要借助传感器，它们就像机器人的眼睛，不断捕捉外界信息并传回主控器。
这里，我们可以选择轨迹传感器来识别黑线，选择超声波传
感器来识别障碍物。
1.
安装传感器
轨迹传感器能区分黑色和白色以及中间过渡的灰色，把它接在模拟接口上，它可以返回一个范围在0~1023之间的值，地面越黑，值越小；底面越白、值越大。我们一般会取白色底面和黑线读值中间值作为比较值，当读取值大于比较值时，认为轨迹传感器位于白色地面，否则认为它处于黑线上。轨迹传感器一般安装在机器人底部，贴近底面。如果使用两个或两个以上轨迹传感器，能更方便、更精确地识别黑线。
超声波传感器能检测与前方障碍物之间的距离。
（1）安装轨迹传感器。
将两个轨迹传感器安装在小车底部，用数据线将左侧轨迹传感器接在主控器A1口，右侧轨迹传感器接在主控器A2口。
正面
底面
左侧轨迹传感器A1口
右侧传感器A2口
（2）安装超声波传感器。
将超声波传感器直接插在主控器超声波接口上。
超声波传感器
2.
搭建脚本
怎样把传感器识别到的数据信息传给主控器呢？
Arduino的针脚读取模块。
作用：读取数字口针脚的值
作用：读取模拟口针脚的值（模拟传感器）
作用：读取距离值
（超声波传感器）
有了传感器传来的外界信息，主控器就可以指挥机器人按正确的方向行走了。机器人的行走靠电机执行程序命令来实现，电机的驱动可以使用“Arduino机器人”模块类的下列模块实现。
参考下面的方法，在舞台或任意角色的脚本编辑区内进行搭建。
启动Arduino机器人程序
侦测左侧传感器是否压在黑线上。
500为比较值，当读值大于比较值时，认为传感器离开了黑线。
根据左侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人右转。
当A1模拟口读取值大于500时，代表左侧轨迹传感器离开了黑线，需要让小车右转回到黑线。
根据右侧轨迹传感器的返回值，确定其是否离开黑线，如果离开，则让机器人左转，否则让机器人前进。
判断右侧传感器是否离开黑线
根据超声波传感器返回的读取值判断是否抵达障碍物前方，如果抵达则机器人停止，否则机器人沿黑线行走。
获取与前方障碍物的距离值，根据其读值是否小于10来判断是否抵达障碍物前方。
3.
上传、调试程序
用前面的方法将程序上传至Arduino机器人小车的主控器，关闭电源，拔除数据线。
选择平整的桌面或者地面，将小车放置在黑色的轨迹线上，注意轨迹传感器要对准黑线，打开小车电源开关，开始测试。
拓展提高
上面的程序中，机器人小车行走的速度是固定的，如果想调整它的速度，就需要在程序中更改速度值后重新上传程序。怎样更方便地调整小车的速度呢？请利用主控器上的滑杆传感器实现这一功能。
了解Arduino机器人的基本硬件连接
了解轨迹传感器的使用
了解超声波传感器的使用
了解Arduino机器人程序的编写
了解Arduino机器人程序的上传
课堂小结
板书设计
第11课
听话的Arduino机器人
一、认识Arduino机器人
二、让机器人动起来
三、自动识别黑线和障碍
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