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上期课程我们介绍了“创客编程入门到精通:基于micro:bit青少年入门开发板及图形化编程软件Mind+”课程,本期将会基于机器人入门平台——麦昆机器人与Mind+结合,在“上传模式”下编程控制移动机器人,解锁麦昆机器人的丰富功能。课程共有12个趣味编程项目,均配有演示视频,每个案例都是在教学过程中总结而成,学生在大量的交互案例中,快乐的学习编程。在学习的过程中,锻炼学生解决问题的能力以及逻辑思维。
往期回顾
* 创客编程入门到精通:基于micro:bit青少年入门开发板及图形化编程软件Mind+
课程结构
麦昆机器人与Micro:bit图形化编程
本期内容
上传模式课程
1、麦昆机器人
到底什么是机器人呢?机器人是否一定有人一样的外貌呢?
机器人就是智能化、自动化的机器,能够模拟人或生物的触觉、视觉、听觉等来完成相应的动作。
感知功能:获取外界环境信息
思考功能:处理信息
行动功能:执行动作
思考:你想制作一个什么功能的机器人?解决生活中的
什么问题?
2、麦昆出动
准备工作:1、组装好麦昆
2、Mind+切换为上传模式
3、已安装好串口驱动
建模:机器人前进1s,左转0.5s,显示笑脸,右转0.5s,继续前进1s。
图2 程序图
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3、点亮氛围灯
认识氛围灯
任务一:依次点亮四盏灯,颜色自定。
任务二:分析程序是如何实现的?
任务三:灯光秀怎么能没有音乐呢,灯光闪烁的时候让音乐响起来吧!
图3 程序图
4、超声波避障
超声波原理
任务模拟:我们假设汽车以100km/h在运行,汽车百公里紧急刹车的距离为40m,测试环境与真实环境比例为1:400。
请编写程序实现:
如果车距小于安全距离,声音警示。
实现自动刹车。
以上情况外,车辆正常行驶。
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5、机器人追光
光线传感器
其实Micro:bit上没有真正意义上的光线传感器,但它可以感知光的强弱,这是如何做到的呢?原来是利用LED点阵。Micro:bit的LED点阵被用来感知周围的光,通过反复地将一些LED驱动器转换成输入并采样电压衰减时间,这与环境光的水平大致成正比。
活动一:获取不同光源的强度值
活动二:确定界限值
实现小车一直左转找光。当遇到强光时,追光。追光速度和当时的光强正相关。
活动三:不同程序实现的思想
图5 .程序图
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6、机器人巡线
巡线传感器
如遇到白色或浅色平面,输出1,蓝色LED指示灯亮起。
如遇到黑色或深色平面,输出0,蓝色LED指示灯不亮。
编写巡线程序
流程图
多角度思考
请思考并测试:环境是否会对小车的判断产生影响?
同学们理解了巡线的原理,你能用其他编程方式实现巡线吗?
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7、红外遥控机器人
红外线遥控
红外线:波长760nm到1mm之间的光称为红外线,是一种肉眼看不到的光。
请说一说红外遥控的特点
遥控距离(是否可以远距离或者可穿透墙壁?)
遥控效果(抗干扰情况?)
任务一:通过串口获取遥控器上按键的值,完成下表。
任务二:实现遥控器控制机器人的行动。
如:前进、后退、左转、右转、停止。
图7 程序图
8、无限遥控机器人
无线电遥控与红外遥控
红外线遥控应该属于光传波,是利用红外线来传播电信号,不能穿透障碍物,发射端和接收端必须对着,中间不能有障碍物,也不能对歪了,没有频率的限制。但无线遥控是利用无线信号在空气中传播,可根据无线电波的频率来遥控,可穿透一定的障碍物。
Micro:bit的无线功能
Micro:bit拥有2.4G无线通信的功能。当两个Micro:bit属于同一组中,便可进行通信,两个Micro:bit均可发送信号和接收信号。
任务一:编写程序,用手柄控制自带开发板的LED点阵。
当按下up出现上箭头,down出现下箭头,left出现左箭头,right出现右箭头。
任务二:使用两个Micro:bit主板互相通信。
利用手柄的up、X、A、B、Y键来遥控麦昆机器人的前进、后退、左转、右转及暂停。
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9、搜救机器人
任务:
麦昆机器人作为搜救机器人:利用人体红外热释传感器感知生命的存在,并将这些信息通过无线传输出去。
另一块micro:bit开发板作为指挥中心:收到信息后进行回应,指挥远端搜救机器人的舵机转动,模拟提供营养液等操作。
硬件测试:
测试一:请编写一个测试人体红外热释的程序
测试二:请编写一个测试舵机的程序
程序实现
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10、麦昆与物联网
物联网
物联网技术的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。
“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”,是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术,其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通讯。
“物”如何连入互联网?
类比电脑连入互联网进行通信要具备的条件?
A 网卡
B 无线wifi环境或有线接入
C 网络通信要遵守一定的协议如http
OBLOQ模块
OBLOQ模块,相当于网卡的功能。
TX为发送端,RX为接收端,GND是电源负极,VCC是电源正极。运行中,信号灯会有不同的颜色状态。红色,表示没有正常运行,蓝色表示正在连接wifi,绿色是正常工作状态。紫色表示Mqtt连接断开,白色表示Obloq固件升级中。
任务:使用互联网实现对麦昆的远程控制。
如果我们在远端发送“1”的信号,麦昆前进。
如果在远端发送“2”的信号,麦昆后退。
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11、限速机器人
限速方式
电位器和伺服电机的安装
图11 程序图
多角度思考
本节多角度思考课中我们使用电位器作为小车转弯时的限速装置,请同学们想一想,如果小车在崎岖不平的道路上行驶,同样需要限速,如何让小车自动检测到不平的路况,并加以限速呢?
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12、路况限速机器人
路况限速原理
加速度传感器可以测量micro:bit的加速度;它也可以检测其它的动作,例如:摇头、倾斜、以及自由落体。
电位器和伺服电机的安装
任务一:编写程序并制造颠簸路况进行检测,根据实际情况进行修改。
任务二:是否对加速度传感器的外轴进行检测,请编写检测程序。
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——————— 正文完 ———————
教育的目的是为了培养学生协作能力、沟通能力、批判思维以及创造力,其中最核心的是创造力,蘑菇云创客教育作为国内为数不多的一站式创客教育服务供应商旨在培养孩子的创造力。
为让学生们在课堂上学习到的知识更好地连接现实世界,蘑菇云将指导学校规划、建立、运营自己的创客空间。并根据学生年龄段的不同,在设计与布局上进行了区分
小学创客空间注重趣味性,
强调互动场景;
初中创客空间注重实用性,
强调学习场景;
高中创客空间注重技术性,
强调应用场景;
在内容上, 蘑菇云和国内一线创客名师联手,编纂了一系列适合国内创客教育的教材。并拥有一套完整的创客教育课程体系,包括课程内容及教具,课程培训,技术答疑。同样根据学生年龄段的不同,在课程分类与设计上也会有所区别。
小学通过游戏化和体验化的方式来开展,要以“玩中学”为主。
初中引导学生在实际动手过程中进行探究式学习,促进“做中学”。
高中基于问题和设计的学习,需要教师为学生创设相关的真实情境,使高中生在“思中学”。
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