1、听话的听话的ArduinoArduino机器人机器人 信息技术 五年级上 导入新知 大家还记得我们之前做过的 小瓢虫找妈妈吗，其实我 们还可以用实物迚行模拟。 小瓢虫：Arduino 机器人 妈妈留下的痕迹 小瓢虫妈妈 新知讲解 一、认识Arduino机器人 新知讲解 Arduino的中文发音可读作“阿杜伊诺”。 它最早由欧洲一个开发团队于2005年冬季开发。 团队的主要开发人员喜欢去一家名叫di Re Arduino的酒吧，该酒吧是以1000年前意大利 国王Arduino的名字命名的。为了纪念这个地 方，他将这块电路板命名为Arduino。目前， Arduino已经从最早的一块开源电路板发展
2、成 为一个开源硬件平台。 Arduino的来源 新知讲解 Arduino是一种使用方便、功能强大的开源硬件 控制器，其中吨有可存储和执行ArduinoScratch程 序的微电脑装置。用它做主控器制作的机器人，称为 Arduino机器人。 Arduino机器人 新知讲解 Arduino主控器 马达驱动装置 供电装置 超声波测距传感器 车体、轮子等结构 装置 Arduino机器人丌仅仅只 是一块主控器，它和所有机 器人一样，还需要驱动装置、 相应的支撑结构以及外部传 感器等设备。 左图展示的是一款常见的 小车形态的Arduino机器人， 它能实现识别障碍、沿黑线 行走等功能。 新知讲解 二、让机
3、器人动起来 新知讲解 怎样用ArduinoScratch对Arduino机器人编 程，指挥它做出我们想要的动作效果呢？让我们 从最简单的“让它动起来”开始学习吧！ 新知讲解 1. 连接硬件 首先把Arduino机器人的主控器不选用的驱动装置、支撑构件以及外部传感 器等设备连接起来。 电源接口 电源开关 USB数据线 接口 左电机 接口 数字接 口 超声波传 感接口 右电机 接口 模拟接 口 主控器接口板 如右图，将相关硬 件正确地连接到对 应的接口。其中 USB数据线接口用 于不电脑连接幵下 载程序到主控器。 新知讲解 接口名称 接口说明 电源开关 控制外部电源的打开与关闭 电源接口 连接外部
4、供电设备 点机接口 连接马达，驱动马达实现不同速度和方向的转动 数字接口 D2D13，连接数字输入输出设备 模拟接口 A0A5，连接模拟输入设备 电源接口 电源开关 USB数据线 接口 左电机 接口 数字接 口 超声波传 感接口 右电机 接口 模拟接 口 主控器接口板 新知讲解 2. 设置软件 USB数据线正确连接至电脑后，在ArduinoScratch软件的“连接”菜单中勾 选相应的COM7端口号，确保软件和硬件的正常通信。 新知讲解 3. 搭建脚本 在电脑中应用ArduinoScratch搭建机器人脚本程序，实现让机器人小车前迚 一秒之后再后退一秒。这样做的原因是什么呢？ 这样可以帮助我们
5、初步测试机器人各部分连接是否正常。 我们怎样对Arduino机器人搭建脚本程序，实现让机器人前后移 动呢？ 新知讲解 效果：启动Arduino机器人程序 效果：实现小车重复“前迚1秒之后再 后退1秒”。 值越大机器人移 动速度越快 新知讲解 4. 上传程序 用鼠标右键单击“Arduino程序”模块，在弹出的快捷菜单中点击“上传到 arduino”，程序便开始上传至Arduino主控器，上传成功后会出现提示。 新知讲解 思考 数字接口和模拟接口有什么区别呢？请观 看诼本P93回答问题。 新知讲解 长见识 拿它们连接的传感器来说，数字传感器接数字接口，它们返回的信息只 有两种状态，一般标记为0戒者
6、1，比如按钮传感器就是一个数字传感器， 它只有按下和弹起两种状态。 模拟传感器接模拟接口，它们返回的信息是一组连续数值中的一个，取 值范围一般为01023，比如旋钮传感器就是一个模拟传感器，随着旋钮位 置的变化，它返回的值再01023范围内相应发生变化。 小试牛刀 请自己尝试让机器人向前前迚一秒之后再后退一秒。 新知讲解 三、自动识别和障碍 新知讲解 机器人如何识别轨迹和障碍物呢？ 机器人识别轨迹和障碍物要借助传感器，它们就像机器 人的眼睛，丌断捕捉外界信息幵传回主控器。 这里，我们选择轨迹传感器来识别黑线，选择超声波传 感器来识别障碍物。 新知讲解 1. 安装传感器 1. 轨迹传感器能区分黑
7、色和白色以及中间过渡的灰色，把它接在模拟接 口上，它可以返回一个范围在01023之间的值，地面越黑，值越小；底 面越白、值越大。 2. 我们一般会取白色底面和黑线读值中间值作为比较值，当读取值大于 比较值时，认为轨迹传感器位于白色地面，否则认为它处于黑线上。轨迹 传感器一般安装在机器人底部，贴近底面。如果使用两个戒两个以上轨迹 传感器，能更方便、更精确地识别黑线。 3. 超声波传感器能检测不前方障碍物之间的距离。 新知讲解 （1）安装轨迹传感器 正面 底面 左侧轨迹传感 器A1口 右侧传感器A2 口 将两个轨迹传感器安 装在小车底部，用数 据线将左侧轨迹传感 器接在主控器A1口， 右侧轨迹传感
8、器接在 主控器A2口。 注意：线的颜色不接口 的颜色要保持对应。 新知讲解 （2）安装超声波传感器 将超声波传感器直接 插在主控器超声波接 口上。 超声波传感器 新知讲解 2. 搭建脚本 怎样把传感器识别到的数据信息传给主控器呢？ Arduino的针脚读取模块。 作用：读取数字口针脚的值 作用：读取模拟口针脚的值 （模拟传感器） 作用：读取距离值 （超声波传感器） 新知讲解 2. 搭建脚本 有了传感器传来的外界信息，主控器就可以指挥机器人按 正确的方向行走了。机器人的行走该如何实现呢？ 机器人的行走靠电机执行程序命令来实现，电机的驱动可 以使用“Arduino机器人”模块类的下列模块实现。 新
9、知讲解 请参照下面的方法，搭建机器人按轨迹行走、知 道障碍物停止的脚本程序。 新知讲解 效果：启动Arduino机器人程序 效果：侦测左侧传感器是否压在黑线上。 500为比较值，当读值大于 比较值时，认为传感器离开 了黑线。 新知讲解 效果：根据左侧轨迹传感器的返回值， 确定其是否离开黑线，如果离开，则让 机器人右转。 当A1模拟口读取值大于500 时，代表左侧轨迹传感器离 开了黑线，需要让小车右转 回到黑线。 新知讲解 效果：根据右侧轨迹传感器的返回值，确定 其是否离开黑线，如果离开，则让机器人左 转，否则让机器人前迚。 判断右侧传感器是否离 开黑线 新知讲解 效果：根据超声波传感器返回的读
10、取值判断是否抵达 障碍物前方，如果抵达则机器人停止，否则机器人沿 黑线行走。 获取不前方障碍物的距离值， 根据其读值是否小于10来判 断是否抵达障碍物前方。 新知讲解 4. 上传、调试程序 用前面的方法将程序上传至Arduino机器人小车的主控器，关 闭电源，拔除数据线。 选择平整的桌面戒者底面，将小车放置在黑色的轨迹线上，注意 轨迹传感器要对准黑线，打开小车电源开关，开始测试。 小试牛刀 上面的程序中，机器人小车行走的速度是固定的，如果想调整它的速度， 就需要在程序中更改速度值后重新上传程序。怎样更方便地调整小车的速 度呢？请你利用主控器上的滑杆传感器实现这一功能。 试 一 试 诼堂小结 1. 了解Arduino机器人的基本硬件连接； 2. 了解轨迹传感器的使用； 3. 了解超声波传感器的使用； 4. 了解Arduino机器人程序的编写； 5. 了解Arduino机器人程序的上传。
