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(共17张PPT)
第5课
搭建巡逻机器人
在电影作品中，常有无人车大显神威的场面。在日常生活中和智能物流系统中，也开始出现无人车的身影。
了解巡线传感器的工作原理。
应用巡线传感器判断路况。
应用单线传感器自动巡线。
应用双线传感器自动巡线。
编写程序控制机器人完成指定路线的巡逻任务。
学习任务：
认识巡线传感器
常见的巡线传感器有一个红外发射器和一个红外接受器，前者负责发出红外线，后者负责接收红外线。
红外线反射原理：深色反射弱，浅色反射强。当地面为黑色，红外线被吸收；当地面为白色，红外线被反射。
/01
图1
图2
图3
动手实践1：连接与调试巡线传感器
机器人小车底部有两个红外巡线传感器（图4），其中一个传感器控制5X5
LED屏幕显示检测数据。检测到白色区域，LED屏幕显示1；检测到黑色区域，LED屏幕显示0。
操作步骤：
（1）搭建巡逻机器人先组装小车部分，再将micro:bit插入扩张板接口（图5），检测硬件是否连接正常。
（2）测试场地：用大张白纸等材料设计明暗色彩对比明显的测试场地。黑色线条宽度大于两个巡线传感器的距离，让传感器重复检测机器人小车是否在黑线区域内（图6）。
图4
图5
图6
动手实践1：连接与调试巡线传感器
操作步骤：
（3）编写并上传测试程序：
1.编写如图所示程序，让micro:bit重复检测左侧或右侧端口数据，并显示在LED屏幕中。
2.上传程序，将小车放置到测试场地中，测试巡线传感器是否能正常检测出黑色线条和白色区域。
动手实践2：设计单巡线传感器的巡逻机器人
设计思路：
1.用一个巡线传感器控制机器人制动巡线前进，不脱离黑线所在区域。
2.当巡线传感器检测到黑线的时候，左电机以一定的速度转动，右电机停止不动或以明显低于左电机的速度转动；当巡线传感器未检测到黑线的时候，右电机以一定的速度转动，左电机停止不动或以明显低于左右机的速度转动。
动手实践2：设计单巡线传感器的巡逻机器人
参考步骤操作：
1.编写程序
为了方便观察机器人运行情况，程序可以设置：按下按钮A，小车开始巡线前进；micro:bit循环执行检测巡线传感器端口数据，并将数据显示在屏幕中；关闭机器人小车电源，小车停止前进。
参考步骤操作：
2.测试巡逻机器人
上传程序，将机器人小车放置到测试场地上，接通电源，按下按钮A，测试机器人小车是否能自动巡线前进。
实践创新：
上述所搭建的巡逻机器人虽然能够实现自主前进，但遇到障碍物时不会自动停止前进，请结合超声波传感器、LED灯等器材让巡逻机器人遇到障碍物时会自动停止前进。
制作智能巡逻机器人
仅用一个巡线传感器的巡逻机器人只能一扭一扭地前进，速度比较慢，并且不能识别终点线，这还不能满足社区居民对社区巡逻的需求。
/02
动手实践3：设计双巡线传感器的巡逻机器人
解决巡逻机器人升级问题思路：
一、不同情形巡逻所用的黑线宽度不同。
情形1.两个传感器都能识别黑线，说明机器人可以前进，图1；
情形2.左转传感器识别到白色，右传感器识别到黑色，说明左电机需要转动，右电机需要停止，图2；
情形3.左转传感器识别到黑色，右传感器识别到白色，说明左电机需要停止，右电机需要转动，图3；
情形4.两个传感器都能识别白线，说明机器人已到达终点，应该停止前进，图4。
图1
图2
图3
图4
动手实践3：设计双巡线传感器的巡逻机器人
解决巡逻机器人升级问题思路：
二、现场测试巡逻机器人是否能完成巡逻任务，及时解决出现问题；
三、反复调试机器人小车巡线前进的电机速度，让机器人小车不仅能稳定巡线前进，还能以更快的速度完成巡逻任务。
动手实践3：设计双巡线传感器的巡逻机器人
参考步骤：
1.搭建机器人小车
取出机器人小车相关零件，搭建一辆由micro:bit控制的巡逻机器人小车。
2.黑色区域识别测试
（1）用数据线连接micro:bit和计算机。
（2）打开Mind+编程平台，将编程模式切换到“上传模式”，编写并上传测试程序。
（3）将机器人小车放置在测试场地上，按下按钮A，测试小车在黑色区域是否能正常进行。
动手实践3：设计双巡线传感器的巡逻机器人
参考步骤：
3.白色区域识别
如果巡线传感器均能正确识别黑色区域，优先测试两个传感器时候能同时识别白色区域，让机器人小车停止前进。
（1）编写程序
（2）将机器人小车放置在测试场地黑线上，按下按钮A，机器人小车往前走，测试机器人小车上的2个巡线按传感器同时遇到白色区域，机器人小车是否停止前进。
动手实践4：编写程序控制机器人完成指定路线的巡逻任务
1.
当左巡线传感器识别到白色，右边巡线传感器识别到黑色，说明机器人前进方向偏左，需要向右修正，此时左电机转动，右电机停止转动。反之，当左巡线传感器识别到黑色，右边巡线传感器识别到白色，说明机器人前进方向偏右，此时左电机停止转动，右电机转动。
参考程序：
动手实践4：编写程序控制机器人完成指定路线的巡逻任务
参考步骤：
2.将机器人小车放置在测试场地上，按下按钮A，机器人小车开始巡线，根据实际情况调整左右电机的前进速度，直到机器人小车能正常巡线前进。
3.如果巡线场地中的黑线较细，小于两个巡线传感器之间的间距，则应该修改程序中的第一种情形和第二种情形。
实践创新：
现实中的巡逻任务要求复杂得多，请结合现有传感器，比如超声波传感器、温湿度传感器等，进一步提升巡逻机器人的巡逻能力。
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