六年级信息技术下册教案电子工业出版社.doc

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. 第一课 初识机器人 第1课时 学习目标 1 了解什么是机器人 2 知道各种各样机器人在生活中的作用 3 提高学习机器人的兴趣 教学过程 一、什么是 “机器人” 1. 机器人一词的由来 机器人一词最早诞生于科幻小说之中，1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中有这样的情节： “未来的某时，某岛屿上的罗萨姆公司大量地制造出了外貌像人的‘人造人’——Robota。从秘书到劳役，它们都能与人共事，为人服务。”在这里， “人造人”第一次有了自己的名字： “Robota”。援引这个捷克语的读音，英、法、意文均写作： “Robot”，我国将它意译为 “机器人”。 2. 什么是机器人” 人们总是认为，或总是希望，机器人要有与人类相似的外貌。但从机器人的产生和功能来看，无论它们的样子如何，它们都是为了工作需要诞生的，都是忠实、勤奋的劳动者。 因此，并不是各种各样的机械都是机器人。真正意义的机器人应该是一个具有一定智能的计算机控制系统。它是人制造的一种高级工具，是按照人类的某种方式进行工作的一种机器，因此我们又称它为 “智能机器人”。 自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。 我国科学家对机器人的定义是： “机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。 第2课时 二、机器人家族 1．古代机器人 　　机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。 西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。 春秋后期，我国著名的木匠鲁班，在机械方面也是一位发明家，据《墨经》记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”，体现了我国劳动人民的聪明智慧。 后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。 2．现代机器人 （1）机器人探秘埃及金字塔 考考 考古学者为实施金字塔探险项目，特别研制了一台微型铁臂机器人，并正式命名为：金字塔漫游者。 　　 “金字塔漫游者”的前身是“９·１１”事件后在纽约世贸废墟搜寻幸存者过程中大显神通的“蛇形机器人”。经过改良后，“金字塔漫游者”体态更为轻盈，行动和操作非常灵活。它的总重量只有２．７千克，长宽大约各为１２厘米，高度可自动调节，最高高度在３０厘米左右。每分钟行走９１４厘米。 （2）世界上最先进的智能机器人 北京王府井东方广场的索尼探梦馆，一个全身银色、有着漂亮大眼睛的智能机器人出现在观众面前。它操着不太流利的汉语扭着身子向观众问好，引起了一阵照相机闪光灯的骚动。 这个名叫SDR-4X的机器人是索尼公司开发的目前世界上最先进的智能机器人之一。它属于高智能的娱乐机器人，装置着各种感应系统，感情丰富，能跟人类进行各种交流，同时可以通过记忆和学习不断成长。 它能够完成各种高难度动作，真可谓是能歌善舞。它的主要功能是用来与人类做伴，而目前则主要被用于科研。 第3课时 3．我国的机器人 ⑴ 我国的仿人形机器人研究 仿人型机器人是多门基础学科、多项高技术的集成，代表了机器人的尖端技术。因此，仿人形机器人是当代科技的研究热点之一。仿人型机器人不仅是一个国家高科技综合水平的重要标志，也在人类生产、生活中有着广泛的用途。 我国第一台仿人型机器人——“先行者”，实现了机器人技术的重大突破。“先行者”有人一样的身躯、头颅、眼睛、双臂和双足，有一定的语言功能，可以动态步行。 　⑵ 国产机器人的应用 我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了多种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 思考与练习： 1 说说你对机器人的理解。 2 机器人你还知道什么？给同学们讲一讲。 第二课 听话的机器人 第4课时 1 认识通用机器人 2 了解通用机器人的组成和各功能模块 3 学会通用机器人的组装 学习目标 教学过程 一、认识机器人 1. 教学机器人 通用ROBOT-6型教学用机器人(以后称简称通用机器人)是针对计算机语言教学设计开发的，多语言教学平台，如图2-1所示。 目前通用机器人有《通用BASIC语言》、《通用LOGO语言》、《通用汇编语言》三种编程语言，可以满足小学、中学不同阶段学生学习机器人编程的需要。 通用机器人有很强的移动能力，有16个输入输出端口，可外接多种传感模块。通用机器人具有行走、躲避障碍物、奏乐、灭火、走规定图形等功能。还可以根据你的要求，增加新的模块，可进行机器人足球、机器人走迷宫、机器人表演等比赛活动。 通用机器人具有开放性和扩展功能，你可以亲自动手进行机器人的装配、试验和编程，还可以参加各种机器人比赛。 智能机器人的教学活动，是培养同学们动手能力、创造力、综合能力、协作能力和进取精神等方面能力的最佳教育平台。 2. 各种各样的机器人 我们身边的一些玩具，比如说会叫的电子狗、会跑的玩具小汽车等等，它们都不能称为机器人，它们的程序已经被固化到它的内部，不能改变，因此它们只能算作电子玩具。 通用机器人的主板可以安装在这些玩具以及履带，双轮或四轮驱动的运动模型上，你也可以将家中闲置的遥控车改装，作为机器人的传动部件，创作属于你个人的机器人。 第5课时 二、机器人的组成 要了解机器人的组成，先要打开机器人外壳。正确拆卸机器人外壳的方法（如图2-2所示），先用左手拿好机器人，右手压住机器人外壳，向机器人的正后方用力拉（用力不能过猛），同时向上抬起，这样机器人外壳就可以拆下来了。 安装机器人外壳的方法，先将机器人外壳柱状的口，插入机器人后部的圆柱中，右手压住机器人外壳，向机器人的正后方用力拉，将外壳前部的小舌头，插入机器人前部的小槽中，机器人外壳就安装好了。 1．主板 通用机器人的主板是机器人的主要部件，与计算机的主板类似。我们通过计算机发出的指令传送给CPU，驱动输入输出端口，完成不同的功能，如车辆运动、发音、躲避障碍物、灭火等等。 2.传动部件 通用机器人的驱动部分可以采用履带、双轮或四轮驱动，如图2-4所示。 你也可以将家中闲置的遥控车改装，作为机器人的传动部件，创作属于你个人的机器人。 3. 动力能源 智能机器人的动力是什么？在它运动时的能量又来自哪里呢？ 大家将机器人翻过身，就能够看到它的底盘中间有一个小盒子，这就是电池盒，为了节省资源通用机器人采用的是可充电电池，机器人所需要的一切电能均是由它提供的，在它里面有4节可充电电池。智能机器人的能量就来自于这个电池盒。 注意：充电电池是镍隔电池，需尽量放完电后再充电，否则影响电池寿命。第1次充电时间为8小时；以后充电时间4小时就可充满。 第6课时 三、机器人的功能模块 通用机器人的功能模块主要有：“运动控制模块”、“自动避障模块”、 “发音模块”，“光电控制模块”，“灭火模块”、“足球模块”、“声控模块”、“稳压模块”等等。 1. 运动控制模块 可以通过程序直接向机器人发出“运动命令”既前进，后退，左转，右转，停止几个简单的命令。本模块直接嵌入主板上，即主板的初始功能。 2.自动避障模块 当避障开始时，机器人可通过红外发射与接收器来判断前方、左面、右面是否有障碍物。 你可以通过编写程序，对障碍物的不同位置来做出不同反映。譬如在机器人左前方有一障碍物。当障碍物达到机器人的“判断范围”时。机器人便自动做出反映，向右转并避开障碍物，从而可以实现走迷宫。在实际中，我们可以适当的改变避障模块的安装位置，调整一定的角度，来实现更好的走迷宫。 4.声音模块： 已经固化在主板上。 5．灭火模块 灭火模块是模拟日常生活中机器人进行救火而研制开发的，它通过光电三极管接收火源信号，通过程序来驱动风扇进行灭火，此模块对锻炼逻辑思维能力有很大帮助。（下图是灭火模块，在模块中带有避障模块） 6．“足球模块” 足球模块的主要功能是利用足球模块进行机器人足球比赛，也可以利用它来进行迷宫比赛和一些机器人的创意赛等等。 7．“声控模块” 声控模块的主要功能是利用声音来控制机器人的运动，例如机器人跳舞就可以利用声控模块来实现。 8．“稳压模块 稳压模块控制电路的线流，使模块的性能不会因为电量的改变而改变，比如说避障模块，在没有稳压模块的情况下，避障距离会因为电量的减少而逐步变小，加上稳压模块后，无论电量为多少，避障距离始终保持不变 思考与练习： 1. 熟悉机器人的组成。 2. 了解机器人的功能模块。 3. 学会正确拆装机器人外壳。 第三课 会画图的机器人 第7课时 学习目标 1 学会启动通用机器人多语言操作系统 2 掌握通用机器人BASIC语言编译器的基本操作 教学过程 一、通用机器人的运行环境 1. 通用机器人多语言操作系统，提供通用LOGO语言、通用BASIC语言、通用汇编语言，多种语言的编程。 2. 通用机器人使用的PIC16F873型单片机是PIC中级单片机中很有特色的一款。，PIC16F873型单片机具有16位双向可独立编程(I/O)口，支持多种I/O操作。 3. 工作速度：在20MHz的系统时钟下，每秒可执行8000 条以上的BASIC语句。 4. BASIC源程序存放在外接的24C16B串行EEPROM。 EEPROM 的容量为4K字节。当与PC机连接时，可以在线下载、修改和调源程序。 二、启动通用机器人多语言操作系统 通用机器人的多语言操作系统，是基于视窗的机器人的专用开发系统。它是由编译环境和操作系统两部分组成的。 通用机器人的多语言操作系统，目前已开发的计算机编程语言有通用LOGO语言、通用BASIC语言、通用汇编语言。我们使用各种语言都可以和机器人进行交流，通过操作系统可以编制程序，并下载到机器人后，机器人可以自主的、智能化的完成人们交给的工作。 第8课时 通用机器人的多语言操作系统，可以在windowd95/98/2000/xp各种操作系统上稳定运行，启动通用机器人多语言操作系统的操作如下： 1． 将通用机器人配套安装盘放入光驱，Windows会自动安装操作系统软件在C盘的“tyrobot”的目录下，同时在桌面上设置快捷方式的图标，也可直接运行setup.exe，选择好安装路径，等待安装完毕，在桌面上设置快捷方式的图标。 2． 要启动通用机器人多语言操作系统，请单击桌面的“tyrobot”的快捷方式图标，屏幕出现通用机器人的多语言操作系统，如图3-1 所示： 3． 单击菜单栏的“设置”→“语言选择”，出现语言选择框，可选择你要使用的语言，例如选择BASIC语言，图3-2所示。 4．单击语言选择框的 按钮，就进入了通用机器人BASIC语言编译器。 第9课时 二、BASIC语言编译器窗口 1． 打开文件 ⑴ 单击菜单栏的“文件”→“打开”，出现打开对话框，选择你要使用的程序文件，例如：m-tysg.bas（音乐程序），如图3-3所示。 ⑵ 单击打开对话框的 按钮，屏幕上出现了同一首歌的音乐程序。 2．连接机器人 ⑴ 将机器人通讯电缆接好（一端接计算机的串口，另一端接机器人的5线数据插座），打开机器人电源开关。单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，如图3-5所示。 ⑵ ，单击 按钮，进行程序下传（如图3-5所示），屏幕对话框中出现流动的下载线，同时可以看到下传的过程中，通讯电缆中部小盒中的绿色指示灯点亮。 ⑶ 下传成功后，屏幕上出现“程序下传正确”的提示（如图3-6所示）， 单击 按钮，完成程序下传。 ⑶ 完成下传后，按下 按钮，可以听到机器人演奏“同一首歌”，断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以听到机器人的演奏。 3．容易出现的问题： 下传的不成功，屏幕会出现错误提示（如图3-7所示），可检查通讯电缆后，再次单击 按钮，下传就会成功。 三、保存和退出 1． 保存程序文件 ⑴ 单击菜单栏的“文件”→“另存为”命令，出现另存为对话框，选择要存入程序文件的文件夹，键入你要保存的程序文件名，例如：music，图3-8所示，音乐程序就以music文件名存入磁盘，如图3-8所示。 退出BASIC语言编译器窗口 单击菜单栏的“文件”→“退出”命令，就可以退出BASIC语言编译器窗口，如图3-9所示。 思考与练习： 1 学会启动通用机器人多语言操作系统， 2 连接好通用机器人，打开一个已编辑好的程序文件，下传并运行这个程序。 第四课 机器人学会判断 第10课时 学习目标 1 了解什么是编程序 2 学习编程的基础知识 3 学会编写简单的程序 教学过程 一、机器人走图形 1．什么是编程序 所谓编程序，就是你对计算机发号施令。用一个或者多个命令使计算机做你想要做的事。 2．机器人走图形 通用机器人的控制面板一共有16个I/O（输入输出）口，打开不同的I/O口，通用机器人会有不同的反应，本模块直接嵌入主板上，即主板的初始功能。 我们可以通过编程序，直接向通用机器人发出“运动命令”，如前进，后退，左转，右转，停止命令，就可实现让机器人走各种图形的表演。 二、编程基础 1．常量 常量：在程序运行中，其值不变的数据。 ⑴ 数值常量：与数学中的“常数”概念相同。 ⑵ 字符串常量：用双引号“ ”括起来的字符（字母、数字、符号）。 通用BASIC的常数可以是数值或字符(串)。数值可以用三种进位制表示：十进制、十六进制和二进制。 表示十进制数值的数字不加任何符号，按常规书写即可;十六进制要在最高位数字前加美元符号＄;二进制则加百分号％。字符(串)用双引号括起来。 例如： 100 十进制100 ＄64 十六进制64，相当于十进制100 ％01100100 二进制01100100，相当于十进制100 “A" 字符A，相当于A的ASCII码65 ＄AA 十六进制数AA，相当于十进制170 第11课时 2．变量 变量：用字符（变量名）表示的，可以取不同值的量。 ⑴ 变量名为字母开头的任意长度的字母与数字的组合，但不能使用作为命令的关键字（关键字见附表）。 ⑵ 一个程序中，最多可用的变量数为128个字节，如使用双字节变量，则占两个空间。 ⑶ W0、W1为预定义的字变量(字变量允许值为0~65535)，如使用其他名做字变量，须用Symbol语名定义。 3．专用变量 ⑴ 专用变量1 DIRB0、DIRB1专用变量 【格式】DIRB0=<变量值> 或 DIRB1=<变量值> 【功能】对CPU的I/O口的方向控制的缓冲 【说明】 l 对其中的某位写入1，对应的引脚就被设定为输入，反之为输出。 l 在执行后续的每一语句之前，这个字节的数据被送入P0～P15的方向控制寄存器。 【应用】 l DIRB0=％11100000 ；从右向左，将I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 5、6、7三个引脚为设为输入。 l DIRB1=％00001111 ；从右向左，将I/O口的8、9、10、11四个引脚设为输出， 12、13、14、15四个引脚设为输入。 l DIRB0控制I/O口的0~7引脚，DIRB1控制I/O口的8~15引脚。 ⑵ 专用变量2 PINB0、PINB1专用变量 【格式】PINB0=<变量> 或 PINB1=<变量> 【功能】不同的变量打开不同的输出口 【说明】 l 变量值可以是二进制、十进制、十六进制的具体数值，其具体数值是按照打开不同的管脚而确定的。 l 在执行后续的每个语句之前，将该字节的数据写入P0～P15。 【应用】 l PINB0=％00010101 ；从右向左，将I/O口的0、2、4 三个引脚设为打开， 1，3，5、6、7五个引脚为设为关闭。 l PINB1=％00001111 ；从右向左，将I/O口的8、9、10、11四个引脚设为打开， 12、13、14、15四个引脚设为关闭。 PINB0控制I/O口的0~7引脚，PINB1控制I/O口的8~15引脚。如图4-1所示。 第12课时 三、编程序 1 基本语句 ⑴暂停语句 【格式】 PAUSE 时间 【功能】 暂时停止程序的执行，或是延迟一段时间。 【说明】 1. 在让机器人运动时，是通过时间的长短来控制机器人前进、后退的距离，以及左、右转动的角度。 2. 时间的具体值就是指时间的长短，它可以精确到毫秒。 【应用】 PAUSE 1000 此语句的意思是延时时间设为1秒。 (2) 结束语句 【格式】 END 【功能】 终止运行 2 编程序 在编程环境中输入下面程序（注意：只输入前面的命令和参数，括号中是说明）。 ⑴ 前进：FD dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零<0为十进制>） pinb0=%00010101 （前进） pause 1000 （前进1秒） pinb0=%00000000 （停止<%00000000为二进制>） end （结束） 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求前进了1秒钟。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求前进了1秒钟。 ④ 调整机器人前进的时间，就可以调整机器人前进的距离。 ⑵ 后退：BK dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零） pinb0=%00011010 （后退） pause 1000 （后退1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （结束） 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求后退1秒钟。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求后退了1秒钟。 ④ 调整机器人后退的时间，就可以调整机器人后退的距离。 ⑶ 左转：LT dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零） pinb0=%00010100 （左转） pause 1000 （左转1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （结束） 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求左转1秒钟。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求左转了1秒钟。 ④ 调整机器人左转的时间，就可以调整机器人左转的角度。 ⑷ 右转：RT dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零） pinb0=%00010001 （右转） pause 1000 （右转1秒） pinb0=%00000000 （停止） end （结束） 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求右转1秒钟。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求右转了1秒钟。 ④ 调整机器人右转的时间，就可以调整机器人右转的角度。 思考与练习： 1．要清晰知道在机器人走图形的程序中，是通过时间的长短来控制机器人前进、后退的距离、以及左、右转动角度的。 2．编写通用机器人走矩形、三角形、圆形以及各种图形的程序。 第五课 机器人躲避障碍 第13课时 学习目标 1 认识循环语句 2 掌握用循环语句编写走正方形的方法 教学过程 一、机器人走正方形 1．编程序：走正方形的一条边 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 pause 1000 (停止1秒) pinb0=%00010101 （前进） pause 400 （前进400毫秒） pinb0=%00000000 (停止) pause 1000 (停止1秒) 第一条边 pinb0=%00010100 （左转） pause 500 （左转500毫秒） pinb0=%00000000 (停止) pause 1000 (停止1秒) 2．学会复制和粘贴的操作 ⑴ 接上面的操作。按下Shift键的同时拖动鼠标光标，选中要复制的内容（正方形的第一条边），如图5-1所示。 ⑵ 单击菜单栏的“编辑”→“复制”命令，将复制的内容拷入剪接板，如图5-1所示。 ⑶ 移动光标到要插入的位置，单击菜单栏的“编辑”→“复制”命令，将剪接板的内容粘贴(插入)到当前光标位置，这样可以复制正方形的第二条边。 ⑸ 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求走了一个正方形。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求走了一个正方形。 ④ 运行后你会发现，机器人实际运行的结果和程序设计的不一致（主要受地面磨擦力、电池的电压等等因素的影响），要调整前进和左转的时间以及两个动作之间的暂停时间来达到走正方形图形的目的。 ⑤ 你可以反复实验一下，看能不能走一个十分标准的正方形。 第14课时 二、认识循环语句 1．循环语句 【格式】 FOR 循环变量 = 初值 　TO 　终值 　STEP 步长 …… …… 循环体 …… NEXT　变量 FOR 循环说明语句（循环入口） NEXT 循环终值语句（循环出口） 【功能】循环语句用来执行固定次数的重复动作。 【说明】 1. 循环变量的初值、终值和步长均可以是常数或变量 2. 当步长为1时，STEP可以省略。 3. FOR/ NEXT需同时使用缺一不可，循环变量名要一致。 ４.循环的嵌套层数不超过8层。 2．流程图： ⑴ 什么是流程图？ 程序流程图也称程序框图，是由流程线把各种框连接起来，是计算机程序设计中常用的一种算法工具。 ⑵ 流程图常用的符号： 起止框 输入输出框 处理框 条件判断框 循环框（上） 循环框（下） 流程线 起止框：一个算法的开始或结束。 输入输出框：数据的输入或输出。 处理框： 要处理的内容。 条件判断框：框中的人容为条件。 循环框（上）：循环的上界（循环入口）。 循环框（下）：循环的下界（循环出口）。 流程线：程序的流向。 ⑶ FOR/ NEXT语句执行过程的流程图 ② 执行步骤 第一步：循环变量置初值，并记录终值和步长。 第二步：循环变量的值与终值比较，如果循环变量的值不大于终值，则执行一次循环体。 第三步：执行NEXT语句时，循环变量增加一个步长，返回第二步。 第四步：如果循环变量的值大于终值，则退出循环，执行NEXT语句的下一个语句。返回步骤二。 第15课时 三、巧用循环走图形 用循环语句走正方形： 1．流程图 2．编程序 ⑶ 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 完成下传后，将机器人拿在手中，按下 按钮，可以看到机器人按你的要求走了一个正方形。 ③ 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人按你的要求走了一个正方形。 ④ 运行后你会发现，机器人实际运行的结果和程序设计的不一致（主要受地面磨擦力、电池的电压等等因素的影响），要调整前进和左转的时间以及两个动作之间的暂停时间来达到走正方形图形的目的。 ⑤ 你可以反复实验一下，看能不能走一个十分标准的正方形。 思考与练习： 1． 把你做几件事（一天的生活、上网、活动等等）的过程分别用程序流程图的方式表达出来，看一看它们在结构上有什么相同和不同，试着找出它们的内在规律。 2 用循环语句编制通用机器人走图形的程序（三角形、圆等等）。 第六课 会思考的机器人 第16课 学习目标 1 学习几个程序设计实例：机器人走“8”字、警察抓小偷 2 设计机器人比赛的程序 一、程序设计实例 1．机器人走“8”字 ⑴ 程序分析： ① 使用结构化程序设计，先设计一个走“圆”的程序模块。 ② 用GOSUB语句调用“圆”的程序模块，然后转180度，再调用“圆”的程序模块再画一个圆。 ③ 对有规律的图形都可以采用这种方法。 ⑵ 编程序： rem 机器人走“8”字 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 pause 1000 GoSub y （调用圆的子程序） pinb0=%00010110 pause 500 （左转180度） GoSub y （调用圆的子程序） pinb0 = 0 End y： For b2 = 1 To 10 pinb0=%00010101 pause 5 pinb0 = 0 pause 100 pinb0=%00010001 圆 pause 300 pinb0 = 0 pause 100 Next b2 Return ⑶ 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，重新打开机器人开关，也可以看到机器人利用子程序完成写“8”字的任务。 第17课 2．警察抓小偷 ⑴ 程序分析： 由2个同学，各用1个通用机器人来完成这个游戏： ① 用一个通用机器人来扮演小偷，一个通用机器人扮演警察。 ② 给小偷设计一个程序，让小偷在前面跑，当走头无路时（pin5=0），只能束手就擒。 ③ 给警察设计一个程序，让警察在后面追，发现了小偷，发出声音警告，然后加速追上去，直到抓住小偷。 ⑵ 编程序 ① 小偷程序 rem 小偷程序 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 loop1： pinb0=%00000101 pin4 = 1 pause 10 pin4 = 0 pause 20 If pin5 <> 0 then loop1 pinb0 = 0 end 运行程序 ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，等待和警察机器人共同完成任务。 ② 警察程序 rem 警察程序 dirb0=%11100000 pinb0 = 0 dirb1=%11110000 pinb1 = 0 loop1： if pin5 = 0 then js pinb0=%00000101 pin4 = 1 pause 5 pin4 = 0 pause 8 goto loop1 js： sound 8，(440，682) pinb0=%00010101 pause 40 If pin5 <> 0 Then St goto js st： pinb0 = 0 end 运行程序； ① 单击菜单栏的“编译”→“连接机器人”，屏幕出现机器人通讯对话框，单击 按钮，进行程序下传。 ② 断开机器人电源开关，拔下机器人通讯电缆，先打开小偷机器人的开关，让小偷先跑一段距离。再打开警察机器人的开关。让警察在后面追。警察发现了小偷，发出声音警告，然后加速追上去，直到抓住小偷。 第18课 一、设计机器人比赛的程序： 1． 比赛场地： 比赛场地是一个长2400mm、宽1200mm的区域，在场地的四周由高为70mm的护墙板围成（不包括出、入口）。 场地的入口为一个宽300mm、高300mm的门，出口宽度为450mm，入口和出口分别有宽度为10mm的墨绿色线为标记。 出口外为长450mm的防空袭隧道。比赛场地内有两个直径为620mm的雷区，雷区外围有宽度为40mm的墨绿色标记。雷区中任意位置可能放置直径为300mm、高为300mm的圆柱体黄色地雷，两个雷区中心点相距1000mm，并且有一条宽度为40mm的墨绿色线贯穿雷区。比赛场地示意图见下图。入口外有长300mm、宽300mm的起始区，防空袭隧道外为长300mm、宽650mm的停止区。 2． 规定作业： 要求参赛的机器人从附件二比赛场地示意图中所示的起始区出发，通过入口进入比赛场地，按示意图的S型轨迹避开两个地雷，由出口离开场地。以机器人的中心（机器人的俯视中线，参赛队应比赛前在机器人本体上做出明显标记）在比赛场地出口标记线中心以外为准。 3．比赛时间： 该比赛项目有机器人完成规定作业比赛和答辩两个部分。每场比赛的准备时间最多不得超过1分钟，每场比赛时间为3分钟，比赛最多可以重复两场，取最好成绩作为比赛成绩。 4．评分标准： 在2分钟内完成规定的作业可以得100分。每提前1秒钟完成加1分，每超时1秒钟完成减1分，直到比赛结束为止。机器人比赛过程中每碰上一个地雷扣30分。碰墙壁一次扣2分，最多扣20分。机器人在规定的时间内到达并停止在停止区内（以中心线为准），加20分。 思考与练习： 第七课 机器人认路 第19课时 学习目标 1 认识光电模块 2 编写机器人沿黑线或沿白线行走的程序 一、认识光电模块 光电模块采用了窗口比较技术和辅助光源技术，对环境光的变化有较好的抑制作用。 光电模块的工作原理是：当两个光敏电阻接收(发光二极管照射到地面后反射回的光)光的强度接近时，两个输出端均呈现高电位(PIN14=1、PIN14=1)。当光电模块两侧的光强差超过一定数值时，比较亮的一侧（如左侧）将输出低电位（PIN14=0）。 光电模块的I/O接口使用了PIN14、PIN15，左侧较亮时PIN14=0，右侧较亮时PIN15=0。 二、机器人走固定的路线 1．机器人沿黑线行走 ⑴ 程序分析： ① 通用机器人行走的地面和和路线要有色差（浅颜色地面需用黑线），黑线的宽度要大于光电模块两个光敏光敏电阻间的距离。 ② 建立这样一个循环，以行标号START打头。程序首先要判断光电模块的左侧是否输出低电位（PIN14=0），如果PIN14=0，程序转到行标号为RT的程序去右转一个角度。 ③ 如果PIN14<>0，程序继续判断光电模块的右侧是否输出低电位（PIN15=0），如果PIN15=0，程序转到行标号为LT程序去左转一个角度。 ④ 如果PIN14<>0 ，PIN15<>0，则前进一段距离后，程序转回到行标号START，继续对光电模块的左侧和右侧的电位进行判断。 ⑤ 对转到行标号为RT和LT的程序，分别在转动一个角度后，又转回到行标号START，继续对光电模块的左侧和右侧的电位进行判断。 ⑥ 在通用机器人沿黑线走的过程中，当两个光敏电阻接收(发光二极管照射到地面，反射回的光)的光强接近时，两个输出端均呈现高电位，通用机器人会沿着黑线行走，当转弯时，例如左侧超出黑线，浅颜色地面反射回的光较强，左侧将输出低电位，程序右转一个角度。反之，程序左转一个角度。这样通用机器人就可以沿黑线行走了。 第20课时 ⑶ 编程序 rem 机器人沿黑线行走 dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其 余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零） dirb1=%11110000 （I/O口的8、9、10、11、 四个引脚设为输出， 其 余12、13、14、15四个引脚为输入） pinb1 = 0 （变量清零） pause 1000 Start： If pin14 = 0 Then rt （左侧输出低电平，向右转） If pin15 = 0 Then lt （右侧输出低电平，向左转） pinb0=%00000101 （前进） pin4 = 1 （打开调制脉冲口） pause 10 （打开调制脉冲口延时10毫秒） pin4 = 0 （关断调制脉冲口） pause 10 （关断调制脉冲口延时10毫秒） goto start lt： sound 10，（87，15） pinb0=%00000110 pin4 = 1 左转 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start rt： sound 10，（83，15） pinb0=%00001001 pin4 = 1 右转 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start ⑷ 运行程序 ① 按下Alt键的同时敲R键，下载程序到机器人上并运行。 ② 机器人利用光电模块的窗口技术，用左转、右转动作随时调整前进的方向，机器人就可以沿给定的黑线前进了。 ③ 可以调整机器人前进、左转、右转的速度和角度，使机器人顺利的完成任务。 第21课时 2. 机器人沿白线行走 ⑴ 程序分析： ① 原理同通用机器人沿黑线行走。 ② 不同点在于：当转弯时，例如左侧超出白线，深颜色地面反射回的光较弱，右侧将输出低电位（PIN15=0），程序需右转一个角度。反之（PIN14=0），程序需左转一个角度。这样通用机器人就可以沿白线行走了。 ②编程序 rem 机器人沿白线行走 dirb0=%11100000 （I/O口的0、1、2、3、4 五个引脚设为输出， 其余三个引脚为输入） pinb0 = 0 （变量清零） dirb1=%11110000 （I/O口的8、9、10、11、 四个引脚设为输出， 其 余12、13、14、15四个引脚为输入） pinb1 = 0 （变量清零） pause 1000 Start： If pin14 = 0 Then lt （左侧输出低电平，向左转） If pin15 = 0 Then rt （右侧输出低电平，向右） pinb0=%00000101 （前进） pin4 = 1 （打开调制脉冲口） pause 10 （打开调制脉冲口延时10毫秒） pin4 = 0 （关断调制脉冲口） pause 10 （关断调制脉冲口延时30毫秒） goto start lt： sound 10，（87，15） pinb0=%00000110 左转 pin4 = 1 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start rt： sound 10，（83，15） pinb0=%00001001 pin4 = 1 右转 pause 30 pin4 = 0 pause 10 goto start end ⑶ 运行程序 ① 按下Alt键的同时敲R键，下载程序到机器人上并运行。 ② 机器人利用光电模块的窗口技术，用左转、右转动作随时调整前进的方向，机器人就可以沿给定的白线前进了。 ③ 可以调整机器人前进、左转、右转的速度和角度，使机器人顺利的完成任务。 思考与练习： 给机器人设计一个圆形和椭圆形的路线，看它是否可以按规定的路线转圈，线的宽度不能少于3cm（深颜色地面，白色的线，浅颜色地面，黑色的线）。 第八课 机器人检测火焰 第22课时 学习目标 1 了解什么是机器人灭火。 2 了解机器人灭火比赛的场地、规则。 3 了解机器人灭火模块 一、什么是机器人灭火 1．机器人灭火比赛 一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面结构为四室一厅的单元房间里运动，找到一根燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程。蜡烛代表房间里燃起的火灾，机器人必须尽快找到并扑灭火源， 这就是机器人灭火比赛。 2．比赛场地 模拟平面结构的房间和特性如下：模拟房间的墙壁33cm高，材质为木板。墙壁为白色。竞赛场地的地板为黑色的光滑木制表面。地板可以有接口，但接合处平整并是同样的黑色。场地的平整度要求，只要机器人可以处理0.3cm的不连续区域就可以。竞赛场地模拟房间里整体地面是水平的，没有斜坡和楼梯。 房子中，所有的走廊和门口宽都不小于46cm。门口并没有门，在地面上用一条2.5cm宽的白线表示房间入口。 第23课时 3．比赛规则 ⑴ 机器人的运行 机器人一旦启动必须在没有参赛选手的干预下自动控制，即：机器人必须是由计算机程序控制，而非人工现场控制。 　　机器人在运行过程中可以碰撞或接触墙壁，但是不能故意标记和破坏墙壁。机器人当经过比赛场地时不能把任何东西留在后面，并且它不能在比赛场地留下任何可以帮助它运行的标记。 ⑵ 扑灭蜡烛火焰 　　机器人不能运用任何破坏性的或危险的方法来扑灭蜡烛火焰。它可以运用类似水、空气、CO2等，或者使用机械方式，可以通过吹气来熄灭蜡烛，尽管这在现实生活中不一定是适合的灭火方法，但在机器人灭火竞赛中是允许的。 　　蜡烛在燃烧状态时不允许被撞倒。如果机器人在灭火过程中碰撞蜡烛，机器人的运行仍然有效。如果蜡烛被撞倒，按未完成灭火任务处理。 机器人在试图扑灭火焰前必须到达距离火焰30cm以内。在距离火焰30cm的圆上有一条2.5cm宽的白线，机器人在扑灭火焰之前必须有一部分在圆圈内。 ⑶ 家具 竞赛场地的每个模拟房间里有一件家具。模拟家具是一根直径11.5cm，表面涂了半光泽黄色的钢柱，柱高30cm、重2.3公斤。 机器人可以接触摸家具，但是不能推开家具。家具挡住机器人看蜡烛的视线或者机器人要绕过家具才能到达蜡烛，这增加了家具方式的趣味性、真实感和挑战性。 机器人为了看一看家具是否真的挡住它的视线，也许要从不同角度来查看房间，如果蜡烛真的在家具后边，机器人要确定接近蜡烛的最佳路径。 ⑷ 蜡烛 安装在一个漆成黄色的半透明木质基座上(7.5cm x 7.5cm x 3.5cm)。蜡烛白色。火焰的底部离地面15cm到20cm高，这高度包括支持蜡烛的木质基座。 第24课时 二、机器人灭火 1．安装灭火模块 通用机器人要实现灭火的功能要安装一个灭火模块（如果已经装好了可以省去此步骤），如图15-4所示。 2． 灭火模块： ⑴ 为了提高通用机器人的灭火功能，灭火模块在原有基础上有些改动：将前避障、左避障、右避障都集中在灭火模块上，如图15-5所示。 ⑵ 灭火模块增加了发光二极管的显示功能，你可以通过发光二极管，直接看到通用机器人避障的情况，如图15-6所示。 ⑶ 光电三极管，左右各一只，如图15-64所示。这是灭火模块的关键部件，发现火焰后，灭火模块背面的发光二极管发亮。 ⑷ 在扩展端口的设置上有些改动，其中9号端口是驱动风扇的，12号端口表示左光电三极管，13号端口表示右光电三极管。如果这时要要使用光电模块，光电模块可以接在14，15号端口，如图15-7所示。 图15-7 扩展端口示意图 ⑸ 在扩展端口设置了调节避障距离的功能： 当PIN10=1 PIN11=0 时 距离为中等， 当PIN10=0 PIN11=0 时 距离为最近，当PIN10=1 PIN11=1 时 距离为最远。 思考与练习： 1． 了解机器人灭火比赛的场地、规则。 2． 了解通用机器人灭火模块，为编程序做准备。 第十六课 机器人检测火焰 第25课时 学习目标 1 机器人灭火程序分析 2 编写机器人灭火程序流程图 3 编写机器人灭火程序 教学过程 一、程序分析 ⑴ 机器人灭火的行走路线： ① 从行走的路线上可以看到，通用机器人都是在靠左边走，如图16-1所示。 ⑵ 把通用机器人行走的路线分为10段： ① 直线前进：左避障（PIN6=0）有信号右转，右避障（PIN7=0）有信号左转，再直线前进。 ② 当左避障（PIN6=1）右避障（PIN7=1）都没有信号原地左转，直线前进。 ③ 直线前进：左避障（PIN6=0）有信号右转，右避障（PIN7=0）有信号左转，前避障（PIN5=0）有信号右转90度。 ④ 情况同③。 ⑤ 情况同③。 ⑥ 情况同①。 ⑦ 情况同② ⑧ 情况同③。 ⑨ 情况同③。 ⑩ 情况同①。 ⑶ 通用机器人灭火： ① 如果右侧红外光电三极管探测到光源则左转，如果左侧红外光电三极管探测到光源则右转。 ② 如果左右两侧红外光电三极管都探测到光源，启动风扇（打开10秒钟）将蜡烛吹灭。 ③ 通用机器人继续探测，如果蜡烛没有吹灭，则继续吹，直到吹灭为止。 第26课时 一、机器人灭火程序 1．编程序： rem 机器人灭火程序 dirb0=%11100000 dirb1=%11110000 pinb0=0 pinb1=0 loop1： pin9=0 (风扇引脚置0) pin10=1 ( 调传感器距离为最大) pin11=1 ( 调传感器距离为最大) pinb0=%00010101 (前进) pause 20 (前进延时20毫秒) pin4=0 （关断调制脉冲口） pause 10 （关断调制脉冲口延时10毫秒） if (pin12=0) and (pin13=0) then miehuo (如果左右两侧红外光电三极管都探测到光源则转到灭火miehuo ) if(pin12=0) and pin13=1 then lt （如果右侧红外光电三极管探测到光源则转到行标号左转lt） if (pin13=0) and pin12=1 then rt (如果左侧红外光电三极管探测到光源则转到行标号右转rt) if pin5=0 then rt90 (如果前避障有信号，则转到左转90度rt90) if pin6=0 then rt (如果左避障有信号，则转到右转rt) pinb0=%00010110 (原地左转) pause 50 (左转延时50毫秒) pin4=0 （关断调制脉冲口） pause 10 （关断调制脉冲口延时10毫秒） goto loop1 （转到行标号loop1） lt： pinb0=%00010110 (原地左转) pause 35 (左转延时35毫秒) pin4=0 （关断调制脉冲口） pause 10 (关断调制脉冲口延时10毫秒) goto loop1 （转到loop1） rt： pinb0=%00011001 (原地右转) pause 35 (右转延时35毫秒) pin4=0 （关断调制脉冲口） pause 10 (关断调制脉冲口延时10毫秒) goto loop1 （转到行标号loop1） miehuo： 第27课时 1．运行程序pin9=1 (打开风扇) pause 10000 (打开风扇10秒钟) sound 10，(105，200) （发出声音） pin9=0 (关闭风扇) if pin12=1 and pin13=1 then st (如果左右两侧红外光电三极管都没有探测到光源则转到行标号st) goto miehuo