机器人课程设计报告

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机器人课程设计报告

1mBot机器人介绍

mBot是一款为素养教育而生的低门槛“机器人小车”，是实现跨学科综合素养教育STEAM[1]的载体，借助mBot机器人开展教育是培育同学创新技能的有效途径。mBot机器人分为硬件和软件两个部分，硬件是标准化的电子零件，由mBot机械部分、mCore掌握板两部分组成，同时配有一个简易遥控器可供拼装完成后径直“驾驶”；软件部分运用基于Scratch2.0开发的图形化编程软件mBlock，通过蓝牙径直实现操控mBotAPP。mBlock依据需求编制一个程序，将其下载到mCore，由mCore掌握mBot机器人完成动作。mBot机器人与智能玩具的区分在于它可以运用软件mBlock进行二次开发，在其上加载一些传感器可以实现不同的功能。该次课程设计用3个mBot机器人模拟制作一个智能交通系统,用实例来讲解并描述创新课程设计过程。

2智能交通系统分析

课堂以智能交通系统为主题，激发同学争论，争论结果形成一个简约、完整的交通系统由3个部分组成智能汽车、智能红绿灯、智能车库。详细功能如下描述。

(1)智能汽车，用mBot机器人模拟汽车的行车过程，前进、左右转弯、倒车，同时用指示灯颜色和不同的声音区分不同状况，以给出警戒和提示；车上安装超声波传感器，便于安全倒车；汽车的行驶过程用遥控器掌握。

(2)智能红绿灯，依据路段车流量设置红绿灯间隔时间，绿灯结束后有3s的黄灯闪耀；指示灯亮，并用LED数码管显示剩余时间。在mBot机器人的主控板mCore上安装两个设备，一个是LED灯作为红绿灯运用；另一个是4位数码管用来显示红绿灯时间，用RJ25接口线将两设备与主控板连接。

(3)智能车库,用超声波传感器来检测有无车辆入库，假设有，那么用舵机掌握横杆抬起，假设无，那么横杆落下。假设在超声波涌现故障时，那么用机械遥感手动掌握横杆起落。mCore主控板接3个设备：一是超声波传感器，用来检测门前有无车辆；二是遥感，便于应急时手动掌握；三是舵机，其上安装横杆，接收超声波传感器信号，掌握横杆起落。

3课程设计

将智能交通系统课程设计分基础、应用、创新3个阶段来讲解并描述。

(1)智能汽车:对汽车的踩油门、松油门过程用键盘上的“按下、松开上移键”指令来掌握；脱机时，将“按下上移键、松开上移键”指令用红外遥控器上的上下箭头代替，便于脱机掌握。由于红外线遥控器掌握指令以判断形式涌现，须将其加入条件掌握结构。其它转向功能与前进类似。基础功能完成汽车的机械行驶前进、后退、左转、又转，同时配备相应的指示灯；通过键盘上的4个方向箭头完成在线掌握，运用图形化模块如表1的在线指令。通过学习让同学熟识mBlock软件界面，学会图形化模块的拖拽方法和技巧。教学内容适合学校5、6班级同学。应用级在初级基础上将掌握方式改为遥控器掌握，实现脱机运行，模块指令如表1的脱机指令。由在线指令转为脱机指令模块结构简约，但加入了选择判断，使同学的思路更加条理，同时查看对应模块生成的arduino程序如表1的Arduino代码，熟识arduino语法结构。教学内容适合中高班级同学。创新能以初级为基础，加上应用级训练具有的规律思维技能和读代码技能，可以制造性地实现不同功能，当软件给出的模块结构不能满意要求时，可以在arduino的编辑器IDE手写代码来完成。高级阶段，每个同学的作品不一样，教学呈现性格化，适合高校生和电子类爱好者。

〔2〕智能红绿灯：定义一个变量time用来计时，将红绿灯持续的时间设置为循环次数，每次延时1秒，将变量time值减1，用LED数码管显示变量time值，达到计时效果。假设绿灯持续时间为30s。教学内容属于中级，增加了循环结构和变量设置，红绿灯持续功能用循环结构来实现，显示时间用变量赋值来完成。对中学校生，变量概念不易于理解，可用解应用题时的设未知数知识点来变通。对这部分内容的创新可以横向拓展，由红绿灯联想到路灯、声控灯、跑马灯、led显示屏等。

(3)智能车库：设置3个变量s、*、y、s用于存储超声波传感器测得数据，*存储摇杆*轴移动的距离，y存储摇杆y轴移动的距离；s小于10时，表示有车通过，横杆抬起，否那么，横杆落下；*大于y表示横向移动，横杆落下，y大于*表示纵向移动，横杆抬起。其执行arduino程序如下，等待两秒是保证车安全通过。相比上面教学内容增加两个难点：一是规律关系繁复包含顺次、选择、循环结构的嵌套，在理清规律关系的基础上才能驾驭；二是熟识Arduino编程语言语法结构，并用其将规律关系表达出来。创新应用可在深度上挖掘，设计出更智能化的作品。

4结语

创新教育是一种培育同学制造与创新技能的新型教育方式，提倡在真实情境下学习、从生活中学习。该次创新教育课程设计内容选自与同学接触紧密的智能交通系统，以此为主题开展争论，激发同学爱好，引导同学关注生活，树立到处留心皆学问的学习理念。创新课程采纳项目化的教学方式，由智能交通系统为中心，向外发散到智能汽车、智能红绿灯、智能车库，每个部分又引出更多的知识点〔如，智能红路灯引出路灯、流水灯、led灯等〕，丰富创新课程教学内容，表达知识有用性；创新课程教学目标区分于传统课程的知识堆砌[5]，强调知识的横向纵向联系。创新课程没有标准答案，每个同学的想法都是聪慧的萌芽，都会得到老师同学的'认可，找自己的存在感，参加意识更剧烈；更简单保持学习的激情、加强学