能力风暴机器人仿真系统备课教案_图文

1、第一课初识机器人一、教学目标帮助学生了解机器人的由来二、重点难点使学生理解机器人是靠什么来思考三、教学过程:第一课时机器人的故事新课导入“robot”一词源出自捷克语“robota”,意为“强迫劳动”。1920年捷克斯洛伐克作家萨佩克写了一个名为洛桑万能机器人公司的剧本,他把在洛桑万能机器人公司生产劳动的那些家伙取名“Robot”,汉语音译为“罗伯特”,捷克语意为“奴隶”萨佩克把机器人的地位确定为只管埋头干活、任由人类压榨的奴隶,它们存在的价值只是服务于人类。它们沒有思维能力,不能思考,只是类似人的机器,很能干, 以便使人摆脱劳作。它们能生存20年,刚生产出来时由人教它们知识。它们不能思考,也

2、有感情,一个人能干三个人的活,公司为此生意兴隆。后来一个极其偶然的原因,机器人开始有了知觉,它们不堪忍受人类的统治,做人类的奴隶,于是,机器人向人类发动攻击,最后彻底毁灭了人类。“机器人”的名字也正式由此而生。新课讲授 明天的高级智能机器人将比今天的智能机器人具有更丰富的感觉功能Array和更熟练的活动能力。到那时,家庭里将有服务周到、态度和蔼可亲的家庭机器人。早晨,主人吃过早点上班以后,它立即用吸尘器清的房间,用洗衣机洗涤(dí主人换下的衣服。电话铃响了,它马上拿起耳机,在一张便条上记下对话内容。“哇”摇篮里的婴儿醒了,它又像慈祥的母亲一样抱起婴儿,喂水、喂奶,轻声哼(hng起一支

3、优美动听的催眠曲,把婴儿再一次送入梦乡。门铃响了,它并不急于开门,而首先问来访者是谁,然后根据来访者的声音仔细辨别他是不是主人的客人,以此决定是否开门。即使是盗贼的恐吓,它也不会害怕,而是声色俱厉地高喊:“快走,你这个无赖(lài!再不走,我要报警了!”盗贼听到这喊声,只好胆战心惊地走开。做午餐的铃声响了, 它走进厨房,熟练地烤面包、炸牛排,为主人准备可口的饭菜。门铃又响了,一听那熟悉的声音,它就知道是主人下班回来了,马上开门迎接你到火车站去买票,迎接你的不再是售票员阿姨,而是一个态度热情、说话和气的机器人。不论你问站名、票价,还是问开车和到站时间,它都对答如流,使你对它惊人的记忆力

4、不得不发出赞叹。你走进工厂,会看到有许多机器人正在代替工人劳动。在机械加工车间,机器人在机床中间来回走动,一个机器人能管理十几台机床。加工完的产品也是由机器人进行检验的,并且由机器人组装、包装出厂。假如你走进汽车总装车间,你会流连忘返。在这里,机器人正聚精会神地工作着,它们一面看装配图,一面准确地寻找零配件,并迅速地把它们装配起来,其熟练程度,即使最熟练的工人,也会自愧不如。对于一些不适宜人类从事的劳动,比如高温、高压、有毒的作业,机器人更可以大显身手。机器人还能代替人们进行飞机试飞、高速舰船试航、深海勘(kn查、扑灭烈火等活动,而不必再由人们去冒险。第二课时认识我们的朋友-能力风暴一、教学目

5、标帮助学生了解vjc机器人的组成部件及工作原理二、重点难点使学生了解机器人基本的工作原理三、教学过程:新课导入2001年4月22日,美国三一学院武士廷体育馆(Oosting Gymnasium即热闹又紧张,一场激烈的“国际机器人灭火比赛”(Fire Fighting Home Robot Contest正在这里举行。上午11时,中学组的比赛格外激烈,上海西南位育中学杜尔斌名为“中国风暴”的机器人,首轮比赛以六秒钟的成绩将一只蜡烛模拟的大火扑灭,令世界其它国家的队员感到惊讶。而其他三名来自中国大陆的参赛者(其中最小的一位仅11岁,也个个灵活机智、沉着应战,最后都获得了非常好的成绩。杜尔斌在第一轮

6、失利后,冷静调整控制程序,最后以2.9秒的成绩,得到高中组冠军。同时上海明珠中学的周觅源与李般若的“灭火娃娃”则以22.56秒的成绩获得初中组第一名;上海第二高级中学的顾成哲在指导老师不能陪同前来的情况下,孤军作战,指挥“UFO”,以95.62秒的成绩获得了该组第二名,令年龄比他大,个头比他高的洋哥哥与洋姐姐们甘拜下风。这是去年在美国举行的世界机器人灭火比赛的情形,中国学生采用的机器人平台是广茂达的机器人专家研制的能力风暴智能机器人,这种全球领先的平台使中国学生如虎添翼。新课讲授:机器人是靠什么来思考呢?通常我们说电脑是会思考的,它会下棋,会唱歌,它越来越多的在社会的各个领域充当人的角 色。而

7、机器人“思考”同电脑“思考”的道理是一样的,在它的体内有一个简化的“电脑”,这个“电脑”控制着机器人的一举一动。其实电脑以及机器人它们并不会什么真正意义上的思考,他们的思考能力完全来自于程序。程序是由一些指令组成的,它告诉机器人应该在什么时侯干什么。程序是由特定的编程工具生成的,我们最常见的VC 、VB 都是一种编程工具,编程工具的优劣决定着程序的好坏,而程序的好坏又影响着机器人的智能程度,因此一个好的编程工具对于机器人是否聪明起着极其重要的作用。SVJC 又叫能力风暴智能机器人仿真系统,它是为能力风暴定制的编程工具。如下图所示图1-1主界面SVJC 采用直观的流程图编程,能够让用户在编写机器

8、人程序中快捷的发挥出惊人的创造力。并且SVJC 操作简便,有活泼明快的图案和简短的文字说明,用户点击移动能力风暴智能机器人专 用的图形模块由顶向下搭建流程图,搭建流程图的同时,动态生成无语法错误的JC 代码。流程图搭建完毕,程序也就编写完成。SVJC 还拥有一个功能强大的系统仿真模块,可以创建和真实的能力风暴功能相当的虚拟能力风暴智能机器人,这样就可以在不必涉及硬件的情况下进行编程,可以在计算机上完成对比赛场景的模拟以及对所编写的程序的演示,系统仿真模块如下图。图1-2系统仿真界面系统仿真顾名思义就是将实际的活动或过程来利用计算机等技术进行模拟和实现,是一种模型方法研究的学科,其应用涵盖社会各

9、个领域,主要通过仿真软件来体现的。它充分吸收了仿真方法学、计算机、网络、图形、图象、多媒体、软件工程、自动控制、人工智能和系统工程领域的新成果,从而获得了飞速发展。图1-3 是能力风暴系统仿真在模拟一个能力风暴机器人的简单运动,圆的东西是能力风暴机器人,它正在一个平坦的地面上行驶,前面是一个长条型的障碍物。可以看到能力风暴机器人在以固定的速度奔跑着,在遇到障碍物时减速然后向一边转弯。整个过程的表现与在现实条件下的过程几乎一模一样,这就是我们所说的仿真,它将现实中的能力风暴机器人用软件中虚拟的机器人所代替,当然这个虚拟的能力风暴机器人也具有现实中机器人的大部分主要的特性如红外传感器、碰撞传感器以

10、及按一定的速度跑动等。同时也将现实中障碍物用一个长方形代替,现实中的地面就是屏幕中间那块黑色的活动区。 图1-3仿真环境界面位于能力风暴“心脏”部位的控制部件是能力风暴的大脑 主板,如图所示,它由很多电子元器件组成,跟人的大脑一样,它在控制“肌体”运动时,要完成接收信息、处理信息、发出指令等一系列过程。能力风暴的大脑有记忆功能,这主要由主板上的内存来实现,至于“大脑”的分析、判断、决断功能则由主板上的众多芯片共同完成。感觉器官对于人来说非常重要,比如人的眼睛、耳朵、皮肤等,如果没有的这些感觉器官人将变为一个废物。同样能力风暴机器人的感觉器官也是用来同环境进行交流的,他们大多是一些被称之为传感器

11、的东西,如下图,能力风暴上常用到的传感器有以下4种:1.碰撞传感器能力风暴机器人的皮肤因为能力风暴机器人通常情况下都是向前走动,所以我们在它的正面下部放了3个碰撞传感器(有的是4个,因为能力风暴机器人有不同的型号,这里我们介绍的是AS-Infom系列,分别在正前方、左前方和右前方,在后方也放置一个碰撞块是为了防止意外事件的发生,确保能力风暴机器 人的正常活动。2. 红外传感器能力风暴机器人的眼睛能力风暴机器人的“眼睛”红外传感器能够和人眼一样,在看见前方的障碍物后,通知“大脑”然后避开。红外传感器共包含两种器件:红外发射管和红外接收管,看图1-4就可以发现红外接收管位于能力风暴机器人的正前方,

12、两只红外发射管位于红外接收管的两侧,他们共同组成了能力风暴机器人的“眼睛”。 局部放大微动开关右红外 发射左光敏 传感器红外接收右光敏 传感器碰撞按键左碰撞按钮前碰撞按键右碰撞按钮地面检测 传感器 左红外 发射 图 1-4 能力风暴的传感器发出红外线图1-5红外传感器原理图如图1-5红外发射管发出红外线,红外线在遇到障碍后被反射回来,红外接收管接收到被反射回来的红外线以后,发出电信号给能力风暴的“大脑”!这样机器人就“看见”东西了。人的眼睛有时发现不了太小、太近或太远的东西,这是因为人眼是有一定的可视范围的,能力风暴机器人的“眼睛”也一样。能力风暴机器人的“眼睛”的能够看到前方10cm 80c

13、m ,90°范围内的比210mmx150mm面积大的障碍物,如果障碍物太小太细、或者在它的可视范围以外,它可就没法看到了。在能力风暴机器人的可视范围内,它的可视距离是可以调整的。3.地面探测传感器能力风暴机器人的第三只眼睛能力风暴机器人还有第三只眼睛,如果说前两只眼睛起到探知外界环境以躲避外界障碍的作用,那么这第三只眼睛就是利用外界(地面环境提供的不同信息(亮度,按照您的指示(如:沿地面上黑色线条前进,执行相应的动作。地面检测传感器可以探测到地面各个位置的不同颜色和不同亮度,它由一个发光管和一个光敏电阻组成。我们以黑白两种颜色的地面为例,能力风暴在进行地面检测时,首先由发光管发出光线

14、,然后光敏电阻就可以检测地面反射回来的光线的强度,我们知道黑、白两种颜色反射光的能力不一样,白色地面反射的光线多,而黑色地面反射的光线少,这样当光敏电阻检测到反射光的强弱时就将信息发回给“大脑”,大脑就可以根据这个信息判断出检测到的地面是黑色的还是白色的,机器人就可以沿着地面上黑色的线条前进了。4.光敏传感器能力风暴机器人的感光细胞 和人一样,能力风暴机器人也能够知道它所处环境范围内光线的强弱,它的感光细胞光敏传感器是由两个光敏电阻组成,它位于机器人的正前方。光敏传感器将光线的强度转变成可以表示的数字,这样能力风暴就可以判断周围光线的强度。通常光敏传感器的返回的数值与周围环境光线的强度成反比,

15、比如光敏传感器返回的值为152和100,则可以知道返回152所在的环境要比返回100所在的环境暗。能力风暴机器人活动器官是执行具体功能如说话、行走、眨眼等时所要用到的部件,如图1-6能力风暴执行部分所示,能力风暴机器人的执行部分共有以下五种:右眼左眼LCD轮子扬声器图1-6能力风暴活动器官1.扬声器能力风暴机器人的嘴远古的人类最先通过手势来表达自己的情感、意愿,当“语言”通过声音这种形式表达出来后,交流变得如此简单。能力风暴机器人也可以说话,它的嘴就是扬声器。当然现在还不能让能力风暴机器人的嘴讲“人话”,扬声器只能发出一定频率的声音,比如音乐和旋律等。2.LCD能力风暴机器人的特殊表达方式人类

16、会因为各种原因发不出声音来,不能通过声音语言来交流,这时候我们会借助手势或是文字来交流,能力风暴机器人则利用一种特殊的表达方式来表达自己,这种方式就是液晶显示屏,简称LCD。能力风暴机器人上的LCD显示可以显示除中文外的各种字符,这样它就可以跟你交流起来,告诉你它遇到了什么,正在做什么或是想干什么?别小看这些信息,在你调试程序时它们非常有用。3.轮子能力风暴机器人的脚能力风暴的轮子一共有四只,两只主动轮,两只从动轮,主动轮带动整个能力风暴机器人运动,从动轮起到平衡和导向的作用,在四只轮子的共同配合下能力风暴机器人能够完成向前直走,向后倒退,左转,右转,原地打转等这些平地上的技术动作。4.直流电

17、机能力风暴机器人的肌肉在能力风暴机器人上有两个直流电机,它在机器人轮子的上部,它可以将电池提供的电能转化为动能,让机器人可以利用电能动起来。直流电机通过调节不同的速度,可以实现机器人随心所欲的走快和走慢。 5.眼睛能力风暴的表达情绪的窗口在能力风暴机器人运行时,这对眼睛可以发光,根据您的要求作出各种不同颜色的变幻效果。A、虚拟能力风暴的“大脑”虚拟的能力风暴只不过是一个软件虚拟的东西,所以它的大脑就是计算机本身,计算机的一切资源和智慧它都可以用。它的思考的能力来自程序,因此你为虚拟能力风暴编制的程序将决定它是否聪明。B、虚拟能力风暴的感觉器官1、碰撞传感器虚拟能力风暴机器人的皮肤虚拟能力风暴机

18、器人的虚拟碰撞传感器具备了真实能力风暴的相同的碰撞检测功能,可以检测前、后、左、右的碰撞。在SVJC中碰撞检测是通过模块实现的。在仿真环境中障碍物是如下图方式产生的,虚拟能力风暴也只能检测到由这些长方形和圆形构成的障碍物。 2、红外传感器虚拟能力风暴机器人的眼睛虚拟能力风暴机器人的“眼睛”和真实能力风暴的“眼睛”一样,能看见前、左、右的障碍物。同样它也有一定的可视范围,可以通过调节两只眼睛的可视范围来增加虚拟机器人看的范围和清晰度。在SVJC中红外检测是通过模块实现的。在仿真环境中带有“眼睛”虚拟能力风暴如下图所示: 虚拟能力风暴有2只红外传感器:每只探测距离10厘米80厘米;探测角度60&#

19、176;。2、地面探测传感器虚拟能力风暴机器人的第三只眼睛虚拟能力风暴机器的虚拟地面探测传感器,虽然还没有真实的能力风暴的探测的地面条件范围广,但功能也很强大。在SVJC中地面检测是通过模块实现的。虚拟能力风暴机器人的虚拟地面探测传感器可以探测彩色色带构成的地面,系统默认的是黑色地面,地面的添加如下图,点击“添加图带”选项后面的“矩形”和“圆形”即可添加矩形或圆形地面。虚拟能力风暴有1只地面传感器:探测范围0255(0为白色、255为黑色3、光敏传感器虚拟能力风暴机器人的感光器官和真实能力风暴一样,虚拟能力风暴机器人也能够知道它所处环境范围内光线的强弱,它的感光器官虚拟光敏传感器,虽然看不到,

20、但也位于虚拟能力风暴机器人的正前方。在SVJC中光线的检测是通过模块实现的。虚拟光敏传感器能够探测光线,它探测到光线强弱的值不仅可以用作判断的变量,而且也可以在虚拟LCD上显示出来。虚拟能力风暴有2只光敏传感器,探测范围0255(0为高亮区域、255为无光区域。B、虚拟能力风暴的活动器官1、扬声器虚拟能力风暴机器人的嘴虚拟能力风暴用的是电脑的扬声器,与真实的能力风暴的差不多,但声音动听的多。2、LCD虚拟能力风暴机器人的特殊表达方式虚拟能力风暴拥有与真实能力风暴功能完全相同的虚拟 LCD,虚拟LCD如下图所示。虚拟能力风暴机器人上的LCD显示也可以显示除中文外的各种字符,可以更方便的跟你交流。

21、可以显示你所要显示的信息,可以显示变量的值等。3、虚拟能力风暴机器人的脚虚拟能力风暴完全可以模拟真实的能力风暴的各种跑动。能够完成向前直走,向后转弯,左转, 右转,原地打转这些平地上的动作;而且同样可以实现快走慢走的变速功能,随心所欲。4、眼睛虚拟能力风暴迷人的眼睛与真实能力风暴机器人一样,在运动时这对眼睛可以发光,可以根据您的程序作出各种变幻效果! 三、课堂练习:你能说出真实能力风暴和虚拟能力风暴的区别吗?分别说出虚拟能力风暴的“眼”、“嘴”、“脚”等功能在程序中是由那些程序模块实现的?四、教后记:人类已进入信息时代,以计算机和机器人为核心的现代信息技术的不断发展,正在越来越深刻地改变着我们

22、的生活、工作和学习方式。信息技术教师的任务是成为学生学习的促进者和指导者,帮助学生掌握运用信息技术资源的本领第二课认识SVJC一、教学目标帮助学生了解vjc的系统界面教会学生使用“直行”和“转向”两个程序模块二、重点难点使学生了解“程序”的概念三、教学过程:第一课时简介绍SVJC的运行环境新课导入教师简单介绍SVJC运行环境 软件环境:能力风暴仿真系统SVJC适合在Windows98、Windows ME、Windows NT workstation 、Windows NT server 、Windows 2000 Professional、Windows 2000 Server、Window

23、s 2000 advanced server、Windows Xp等操作系统中使用。硬件环境:对于能力风暴仿真系统,PC 机、小型机、工作站、服务器等,它们的内存应在64M 以上。 新课讲授一个小例子下面我们来举一个例子说明能力风暴仿真系统SVJC 的用法。A 、打开SVJC ,编辑界面如图所示,在工具栏上点击“新建”按纽建立一个新的工程; 图2-1新建B 、选择左边的“转向”模块将其拖到右边的编辑界面,放在“主程序”模块的下方,如图所示;注意在“主程序”模块和“转向”模块之间会有一个箭头连接,如果没有说明“转向”模块无效。如果是这样你用鼠标左键点一下“转向”模块即可选中并拖动,放在“主程序”

24、模块的下面,直到“主程序”和“转向”模块之间出现一个连接的箭头即可。 图2-2转向C 、鼠标在“转向”模块上点击右键将出现下面窗口;这里可以设置机器人转向的一些参数,“速度”是设置机器人转向的速度,“左转”和“右转”是设置机器人转向的方向,如下图则是使机器人以速度80向右转;“时间”是设置机器人转向动作的持续时间,以秒为单位;下图设置是使机器人以速度80向右转5秒钟。设置好后点击“确定”按纽退出模块设置界面。 图2-3设置转向模块D、在菜单的“工具”栏中找到“仿真当前程序(S”并单击。 图2-4进入仿真系统E、将会出现下面界面,这是进入仿真环境初始界面,这里我们选择“新建环境”。 图2-5新建

25、环境文件F、进入仿真界面,左下角的虚拟能力风暴机器人上单击鼠标左键,将虚拟机器人拖动到如图所示的地方再单击一下鼠标左键则可将虚拟机器人放在鼠标现在所载的位置。机器人在放下后将按照程序执行,将向右旋转5秒种。 图2-6虚拟能力风暴G 、点击界面左上角的“退出”按纽将退出仿真环境。第二课时 认识程序编辑界面选择编写流程图程序,就进入流程图编程界面如图所示。它由这样几个部分组成的:菜单栏、工具栏、模块库(包括执行器、传感器、控制、程序模块库、垃圾箱、流程图生成区。图2-7流程图编程界面 A 、菜单栏菜单栏中包含了各种功能操作项。文件:垃圾箱 模块库菜单栏工具栏 状态栏流程图生成区把模块库里的模块拖过

26、来,连接生成流程图程序。 “新建”、“打开”、“保存”、“关闭”这些都是对文档最基本的操作;输出JC程序:这项功能我们不作为本书的介绍内容,有兴趣的同学可以查阅能力风暴机器人交互式开发语言JC的相关资料;关闭:是退出SVJC。编辑: 在编写复杂程序的过程中,经常会用到多个子程序服务于一个主程序,而编辑菜单中的主程序、删除子程序就为编程带来了便利。视图: 工具栏:可以隐藏、显示SVJC界面中的工具条;状态栏:隐藏和显示状态栏;显示JC代码:这项功能我们不作为本书的介绍内容,有兴趣的同学可以查阅能力风暴机器人交互式开发语言JC的相关资料;连接指示:可以在流程图生成区各个模块的可连接位置显示/隐藏指

27、示红点,帮助初学者掌握模块连接的技巧;流程图背景:可为“流程图生成区”更换背景;通过“放大”、“缩小流程图”、“自动缩放”来调整流程图显示大小。工具: 仿真当前程序:是进入仿真环境对当前程序进行仿真;仿真流程图程序:是进入仿真环境选择对从前的程序进行仿真;设置选项:设置系统当前的路径等。B、工具栏,工具栏各个按纽的作用在菜单栏里已经介绍,这里就不再罗嗦。 C 、模块库区四类模块库的模块是构造SVJC 程序的基本元素。 图2-8模块库D 、流程图程序生成区SVJC 中间最大一个窗口就是流程图生成区,左侧的模块库区的模块可以移入到这个区域连接生成机器人流程图程序。连接好的模块会连接成为一个整体,可

28、以一起移动,当然也可以用鼠标断开 模块之间的连接。E、垃圾箱在编程的过程中,可以模块移入到“垃圾箱”处,并点击一下“垃圾箱”即可删除此模块。认识仿真环境界面A、在SVJC的菜单栏点击“仿真当前程序(S”便可以进入仿真系统,如下图: 图2-9进入仿真系统若在菜单栏点击“仿真流程图文件(M”,便可进入一个选择流程图程序存档文件的对话框,在这里可以选择你要仿真的程序。 图2-10对话框随后便可进入仿真环境界面,如下图:新建环境:是指将进入一个空白的仿真环境。进入环境:在左边的环境文件中选中后可进入这个仿真环境。删除环境:在左边的环境文件中选中,可以将其删除。取消:和新建环境一样将进入一个空白环境。

29、B 、进入主界面后出现退出、障碍物、光源、保存环境、加载环境、清除环境和运行等按钮。图2-12仿真环境主界面如图:环境设置区:用来设置虚拟能力风暴活动的的仿真环境。系统操作区:用来处理环境文件,如加载、保存、清除环境文件。参数调节区:用来调节虚拟红外传感器、障碍物和光源的参数或尺寸。环境设置区参数调节区 虚拟能力风暴仿真LCD仿真眼睛虚拟能力风暴的当前坐标位置状态栏系统操作区 图2-11进入仿真环境界面虚拟能力风暴:对真实能力风暴的仿真,拥有的属性我们在第一章中已经讲过。虚拟能力风暴的当前坐标位置:表示虚拟能力风暴活动时的当前坐标。仿真眼睛:是对虚拟能力风暴的眼睛的仿真。仿真LCD:是对真实能

30、力风暴的LCD的仿真,可以显示一些运行和状态信息。状态栏:显示当前编辑的环境文件的路径以及机器人从开始运行到当前的运行时间等。 课堂练习:你能说出SVJC的每个菜单项的作用吗?将本章开头给的例子在计算机上演示一遍。教后记:教学应重在加强本科生“理论教学”与“科学研究”之间的联系, 应提倡和鼓励学生自主学习及研究性学习, 使学生通过针对性的、开放式的实验教学真正实现“以我为主”、培养学生的创新意识与能力, 了解、掌握科学研究的基本思路、方法和手段, 为今后进一步学习研究打下扎实基础。 第三课 简单的流程图编程方法一、教学目标帮助学生了解程序模块的概念 二、重点难点使学生理解vjc 靠程序模块来运

31、行的方式 三、教学过程:第一课时 程序的模块新课导入前面介绍了虚拟能力风暴的相关知识和SVJC 界面的一些背景知识,下面我们就介绍具体的编程方法新课讲授模块的含义在介绍模块的含义之前我们先来了解一下什么是程序流程图,程序流程图又称程序框图,它是历史最悠久使用最广泛的描述软件设计的方法。用它来描述程序很直观和形象,而且非常便于理解和学习。下面是流程图的一些常用符号: 例如:求解“假如a 和b 都不等于零,则求a +b 的和”命题的程序流程图为:可选过程(一般表示判断表示某一个处理过程 开始或停止SVJC是基于流程图原理的编程工具,它采用可视化编程方法,将传感器的处理过程以及程序的其它处理过程都用

32、模块的方式实现,使编程变得简单而高效。四个模块库中其中前两个模块库“执行器模块库”、“传感器模块库”属于过程处理模块, 如模块,是对虚拟机器人移动过程的处理,如果你想让机器人移动,只需将这个模块拖到程序中即可。后两个模块库“控制模块库”、 “程序模块库”属于程序控制模块,如模块,它是选择的作用,可以根据条件选择要处理的过程。程序控制模块的作用是把众多的处理模块连接成一个完整的处理过程。如果把前面的处理模块比作漂亮的贝壳,那么这些控制模块就是线和链条及环,用它们把贝壳按照自己的意愿串连起来,那就是美丽的项链,就是我们的程序。模块的基本操作流程图编程方法简单的说其实就是模块增减的方法,当然要按照意

33、愿将模块“拼凑”起来也不是一件容易的事,这里面涉及到软件编程的一些知识,这些我们将会在后面的章节中详细介绍,本章只对一些模块的基本操作进行介绍,有了这些知识我们就可以编写简单的流程图程序了。A、模块的新增和连接从模块库选择一个模块的图标,把它移入流程图生成区,你的程序就新增了一个模块。要使这个模块在程序中变为有效,就需要将模块连接到已有的流程图程序中。连接采用从上往下逐渐累加的方式,如下图,(1是直接在尾部追加单个模块,(2是将BC 作为一个整体模块追加在A模块的后面。(1 (2 图3-3 模块的新增和连接 图3-2流程图 B 、模块的删除流程图生成区中的模块(除“主程序,子程序”模块外均可以

34、删除,删除的方法为:将要删除的部分从程序主体中“拿起”,再将其拖到垃圾箱处,点击一下鼠标左键即可。 删掉B 模块如图所示,如果模块前后都连接有其它模块则需先进行拆分,拆分后的顶部模块才可以删除,如果要删除的模块是在程序的尾部则直接可以删除。 图3-4删除B 模块C 、模块属性的设置在模块上点击鼠标右键即可对模块属性进行设置,示例如下: 1、“直行”模块的设置 (1 在上点击鼠标右键;(2 出现下图,按照文字的含义进行设置即可,如下图表示让虚拟能力风暴向前以速度80前进0.5秒。图3-5直行模块设置窗口2、对“条件判断”模块的设置 (1 在上点击鼠标右键,出现下面设置窗口,点击要设置的变量即可进

35、入变量百宝箱。 图3-6条件判断设置窗口(2点击,选择你要用来判断的变量,选中后将在后面出现一把小钥匙。这里我们选择“整型变量一”。 图3-7变量百宝箱(3返回到(1图界面,点击“引用变量”选择要进行判断比较的变量,如下图,选中后也将在后面出现一把小钥匙。 图3-8变量百宝箱 4、最后设置的情况为下图,表示进行“整型变量一”等于“亮度变量一”条件判断。含义是当“整型变量一”等于“亮度变量一”时条件成立,程序可以根据条件是否成立进入相应的处理分枝。图3-9 条件设置对话框其它的设置与这些类似,自己实验和摸索一下即可掌握。第二课时 流程图的模块定义及用法新课导入本节课我们将详细的介绍构成SVJC

36、程序的四大模块库的每一个模块的具体功能。虽然内容繁多不易掌握,但有很多规律可循:一是由于模块的用法和设置具有很大的相似性,因此我们只须熟练掌握其中的一些有代表性的模块操作,其它模块可以依此类推;二是我们可以跳过本章直接学习下面的知识,当我们要用到哪些模块时我们就来到这节查找并记住,这样在本书结束时同样可以掌握所有模块的用法。新课讲授执行器模块执行器模块库中的模块基本上都和机器人的一部分动作有关,模块库中包括:直行、转向、设置电机、停止电机、延时等待、发音、显示和计算。这些模块该如何使用呢?本章就要对这部分内容进行介绍。1. 直行 功能:“直行”模块主要用于控制机器人前进、后退。操作:用鼠标将“

37、执行器模块库”中的“直行”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“直行”模块,在弹出的对话框中输入移动快慢与时间。设置参数说明:移动速度:可用两种方式进行设置。可在速度输入对话框中直接输入前进/后退速度值;当输入值为1100时,机器人前进速度由慢到快;值为0时,机器人原地不动(停止;值为-1 -100时,机器人后退速度由慢到快;输入值的绝对值越大,机器人移动速度就越快;也可以直接用鼠标拖动旁边滑线按钮来设置移动速度。移动时间:在时间输入对话框中输入机器人移动的时间,单位为秒;你也可以选中时间因子复选框,它可随机产生小于输入值的随机时间。2.转向 功能:“转向”模块主要用于控

38、制机器人转向。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“转向”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“转向”模块,在弹出的对话框中输入左/右转速度和时间。设置参数说明:转向速度:可用两种方式进行设置。可在速度输入对话框中直接输入左转/右转速度值;当输入值为1100时,机器人右转速度由慢到快;值为0时,机器人原地不动(停止;值为-1 -100时,机器人左转速度由慢到快;输入值的绝对值越大,机器人转动速度就越快;也可以直接用鼠标拖动旁边滑线按钮来设置转向速度。转向时间:在时间输入对话框中输入机器人转向的时间,单位为秒;你也可以选中时间因子复选框,它可随机产生小于输入值的随机时间。教后

39、记:教师在课堂教学中应从繁重的重复性课堂教学中解放出来,成为学生学习的促进者和指导者,充当学生和信息世界的中介人,帮助学生获得和运用信息技术的资源第四课苹果圆圆一、教学目标指导学生学会使用“设置、停止电机”命令二、重点难点使学生理解电机转速的意义三、教学过程:第一课时理论学习新课导入“设置电机”模块主要用于控制机器人移动,可以分别控制机器人的左右电机快慢和方向。“停止电机”模块主要用于关闭两个电机。新课讲授认识“设置、停止电机”模块 功能:“设置电机”模块主要用于控制机器人移动,可以分别控制机器人的左右电机快慢和方向。“停止电机”模块主要用于关闭两个电机。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“设

40、置电机”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“设置电机”模块,在弹出的对话框中输入左/右电机速度参数,实现左右两只主动轮按不同速度、不同方向行走。设置参数说明:左/右电机设置:可用两种方式进行设置。可在左/右电机速度输入对话框中直接输入左/右电机速度值;当输入值为1100时,机器人前进速度由慢到快;值为0时,机器人原地不动(停止;值为-1-100时,机器人后退速度由慢到快;输入值的绝对值越大,机器人转动速度就越快;也可以直接用鼠标拖动旁边滑线按钮来设置转向速度。扩展电机设置:选择此项可以控制电机的转动方向,当输入值为1100时,电机正转;值为0时,电机停止;值为-1-10

41、0时,电机反转;也可以直接用鼠标拖动旁边滑线按钮来设置转向。(能力风暴无此电机在左/右电机输入框中输入速度级别参数,参数取值范围为-100100的整数。停止电机设置:如图所示选择“停止电机”将停止电机的运动,选择“停止扩展电机”将停止扩展电机运动。3.延时等待 功能:“延时等待”模块主要是让机器人保持前一个状态一段时间。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“延时等待”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“延时等待”模块,在弹出的对话框中输入“等待时间”参数,以“秒”为时间单位。设置参数说明:等待时间:在时间输入对话框中输入机器人延时的时间,单位为秒;你也可以选中随机因子复选

42、框,它可随机产生小于输入值的随机时间。第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“设置、停止电机”命令二、重点难点使学生理解电机转速的意义三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“设置、停止电机”命令教后记:在教学中我体会到,应该让学生从感性上来认识计算机编程,为他们提供更多上机实践的机会,激发他们学习计算机编程的兴趣。由于六年级的学生刚接触编程,要让他们逐渐熟悉vjc的术语及操作方法,运用程序设计的观念激发学生兴趣。第五课引吭高歌一、教学目标指导学生学会使用“发音”命令二、重点难点使学生理解“发音”模块与简谱的节拍及音阶的关系三、教学过程:第一课时理论学习新课导入“发音”模块主要

43、用于让机器人发音,唱一个音符。用鼠标将“执行器模块库”中的“发音”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位 置,就可以让机器人“唱歌”了。新课讲授 功能:“发音”模块主要用于让机器人发音,唱一个音符。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“发音”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“发音”模块,在弹出的对话框中可按单选简谱的节拍及音阶,也可直接输入音频与发声时间参数。设置参数说明:发音持续时间:在时间输入对话框中输入机器人发音的持续时间,单位为秒显示。二分之一音符代表发音0.5秒,四分之一音符代表发音0.25秒。发音频率设置:机器人唱的音符,单位为赫兹。1,2,3,代表用简

44、谱表示的音符。休止符,表示不发声,静音指定时间间隔。自定义,在音频输入对话框直接输入发音的频率,第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“发音”命令二、重点难点使学生理解“发音”模块与简谱的节拍及音阶的关系三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“发音”命令教后记:激励学生从感性上来认识计算机操作,激发他们学习计算机操作的兴趣。第六课显示计算一、教学目标指导学生学会使用“显示、计算”命令二、重点难点使学生理解“显示、计算”命令的原理三、教学过程:第一课时理论学习新课导入“显示”模块主要用于在虚拟LCD上显示信息。“计算”模块主要用加减乘除对变量进行计算和赋值。新课讲授 功能:“显

45、示”模块主要用于在虚拟LCD上显示信息。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“显示”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“显示”模块,在弹出的对话框中输入显示信息。选择“引用变量”,可以显示出程序中各种全局变量,显示模块与传感器模块相配合,就可以显示各个传感器 的检测值。设置参数说明:显示信息设置:直接在显示信息输入对话框输入显示英文信息。4.设置眼睛 功能:“设置眼睛”模块主要用于设置机器人眼睛的颜色和状态,如:红、绿、黄、闪烁或者熄灭。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“设置眼睛”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“设置眼睛”模块,在弹出的对话框

46、中点击代表“左眼”“右眼”的图块,就可以按你的想法设置机器人的眼睛了。设置参数说明:眼睛参数:眼睛颜色,红色绿色黄色闪烁熄灭。选择眼睛复选框才可以对相应眼睛进行设置。5.计算 功能:“计算”模块主要用加减乘除对变量进行计算和赋值。操作:用鼠标将“执行器模块库”中的“计算”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“计算”模块,在弹出的对话框中输入计算表达式。设置参数说明:计算结果赋值设置:点击整型变量按钮,弹出变量百宝箱对话框,在变量百宝箱对话框中选择计算结果存放的变量。运算符号设置:在下拉列表框中选择运算符号。计算数设置:在输入框中输入整数或小数。第二课时上机实践一、教学目标

47、指导学生学会使用“显示、计算”命令二、重点难点使学生理解“显示、计算”命令的原理三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“显示、计算”命令教后记:通过两个命令的学习,使学生体会到vjc的多媒体互动功能,培养学生使用计算机的兴趣。第七课传感器模块一、教学目标指导学生学会使用“红外测障”命令模块二、重点难点使学生理解“红外变量”的意义三、教学过程:第一课时理论学习 新课导入传感器模块可以根据传感器检测到的数值,可以进行赋值也可以用来进行判断。新课讲授红外检测 功能:红外传感器包括两个红外发射器和一个红外接收器,能够检测到机器人左/右/前方是否有障碍物。操作:用鼠标将“传感器模块库”中的“

48、红外检测”模块移到流程图生成区并连接在程序中的相应位置。设置时,右击“红外检测”模块,将出现“红外测障模块”设置对话框,默认情况下可以进行赋值,如果选择“检测完后进行条件判断”,则可以进行条件判断,在弹出的对话框中输入所需判断条件。设置参数说明:“红外变量一”按钮可以选择检测值存放的变量。第二项是条件比较关系,第三项是 例:“=”“左”代表如果检测到障碍在左边,条件判断成功,执行“是”一侧连接的模块;其他任何情况条件判断失败,执行“否”一侧连接的模块。第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“红外测障”命令模块二、重点难点使学生理解“红外变量”的意义三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指

49、导学生使用“红外测障”命令模块第八课碰撞检测一、教学目标指导学生学会使用“碰撞检测”命令二、重点难点使学生理解碰撞变量的含义三、教学过程: 第一课时理论学习新课导入“碰撞检测”模块,主要用于检测机器人是否碰到障碍物,它能判断左/右/前/后四个方向。新课讲授碰撞检测 功能:“碰撞检测”模块,主要用于检测机器人是否碰到障碍物,它能判断左/右/前/后四个方向。操作:用鼠标将“传感器模块库”中的“碰撞检测”模块移到流程图生成区并连接在程序中。设置时,右击“碰撞检测”模块,将出现“碰撞检测模块”设置对话框,默认情况下可以进行赋值,如果选择“检测完后进行条件判断”,则可以进行条件判断,在弹出的对话框中输入

50、判断条件。设置参数说明:“碰撞变量一”按钮可以选择检测值存放的变量。第二项是条件比较关系,具体含义如下: 例:“=”“左”代表如果检测到只有左边发生碰撞就条件判断成功,执行“是”一侧连接的模块;其他任何情况条件判断失败,执行“否”一侧连接的模块。第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“碰撞检测”命令二、重点难点使学生理解碰撞变量的意义三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“碰撞检测”命令教后记:任务驱动是当前信息技术教学的一个较新的模式,这节课通过“使用写字板”这个任务来使学生自主地学习,可以说取得了良好的效果,今后应多采用这种教学形式。第九课亮度检测一、教学目标指导学生学会

51、使用“亮度检测”命令二、重点难点使学生理解光敏变量的意义三、教学过程:第一课时理论学习新课导入“亮度检测”模块主要用于检测环境的光线明暗 新课讲授亮度检测 功能:“亮度检测”模块主要用于检测环境的光线明暗,传感器的返回值为0255,其值越大,说明光线越暗。操作:用鼠标将“传感器模块库”中的“亮度检测”模块移到流程图生成区并连接在程序的相应位置。设置时,右击“亮度检测”模块,将出现“亮度检测模块”设置对话框,默认情况下可以进行赋值,如果选择“检测完成后,进行条件判断”,则可以进行条件判断,在弹出的对话框中选择对左右光敏的检测方式和判断条件。设置参数说明:检测方式: 亮度变量一:它被用来存储光敏传

52、感器的值。若要更换存储变量,可点击它,可选择其它两个变量,亮度变量二和亮度变量三。第二项是条件比较关系:设置左边的亮度变量与右边的参数如何进行比较。 第三项是参数:用于和亮度检测值进行比较。需要根据机器人实际运行情况进行调整。例:“平均”“<”“200”代表左右的亮度平均值小于200,即平均亮度比200亮度更亮的时候,条件判断成功,执行“是”一侧连接的模块;否则条件判断失败,执行“否”一侧连接的模块。第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“亮度检测”命令二、重点难点使学生光敏变量的意义三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“亮度检测”命令教后记:在解决“光敏变量”这个难

53、点时,光靠示范是不够的,还是要靠在练习中不断地加深认识。第十课地面检测模块一、教学目标1.指导学生学会使用“地面检测”命令二、重点难点使学生理解“地面变量”的意义 三、教学过程:第一课时理论学习新课导入“地面检测”模块,功能是通过照射地面,检测地面的反射光强。新课讲授见下图地面检测 功能:“地面检测”模块,功能是通过照射地面,检测地面的反射光强。传感器的返回值为0255,其值越大,说明地面越暗。操作:用鼠标将“传感器模块库”中的“地面检测”模块移到流程图生成区并连接在程序的相应位置。设置时,右击“地面检测”模块,将出现“地面检测模块”设置对话框,默认情况下可以进行赋值,如果选择“检测完成后,进

54、行条件判断”,则可以进行条件判断,在弹出的对话框中输入判断条件。设置参数说明:地面变量一:它被用来存储地面传感器的检测值。若要更换存储变量,可点击它,可选择其它两个变量,地面变量二和地面变量三。第二项是条件比较关系:设置左边的声音变量与右边的参数如何进行比较。 第三项是参数:用于和地面检测值进行比较。需要根据机器人实际运行情况进行调整。第二课时上机实践一、教学目标指导学生学会使用“地面检测”命令二、重点难点使学生理解“地面变量”的意义三、教学过程:新课导入、讲授:在机房内指导学生使用“地面检测”命令教后记:从实用性、可操作性角度出发,通过“时装表演”这个任务来使学生自主地学习,可以说取得了良好

55、的效果。 第十一课循环模块一、教学目标指导学生学会使用“多次循环、永远循环”命令二、重点难点使学生理解“循环”的程序意义三、教学过程:第一课时理论学习新课导入程序结构一般是由顺序结构、循环结构、选择结构这三种结构组成。在编写程序过程中,最基本的结构是顺序结构,即从上往下依次执行;当遇到一组模块需要重复执行时,就可以使用循环结构,按照指定方式重复执行;选择结构是在程序执行时,根据设置的判断条件,在两组模块中选择一组执行。灵活使用这三种结构,可以提高编程的效率,使程序清晰明了。新课讲授多次循环 功能:“多次循环”模块功能允许多次执行同一组指令。 操作:用鼠标将“控制模块库”中的“多次循环”模块移到流程图生成区并连接在程序的相应位置。设置时,右击“多次循环”模块,在弹出的对话框中输入需循环次数值,然后点“确定”。在“多次循环”