机器人巡线教程 PPT课件
机器人巡线教程
机器人巡线教程机器人巡线是一种在机器人技术中常见的任务，它涉及到使用机器视觉、图像处理和运动控制等领域的知识。
本教程将指导您完成机器人巡线的任务，包括硬件和软件的设置和调试。
机器人平台：为了进行巡线，您需要一个具有轮子的机器人平台。
将控制器连接到计算机，以便您可以在计算机上远程控制机器人。
安装传感器并连接到控制器。
确保传感器能够正确地检测到线条。
安装并配置您的机器人控制软件，例如ROS（Robot Operating System）。
编写或使用现有的巡线算法。
这些算法通常会利用传感器数据来控制机器人的移动，使其保持在线条上。
将算法集成到您的控制软件中，以便实时控制机器人的移动。
测试您的巡线算法，确保它能够正确地检测到线条并控制机器人沿其移动。
根据测试结果调整算法的参数，优化机器人的巡线性能。
例如，调整机器人的速度、转向灵敏度等。
如果需要，您还可以使用更高级的图像处理技术，例如特征检测或深度学习，以提高巡线的准确性和鲁棒性。
本教程提供了关于机器人巡线的基本指导，包括硬件和软件的设置以及调试过程。
完成本教程后，大家将能够掌握机器人巡线的基本技能，并可以根据需要进行进一步的优化和改进。
请注意，这只是一个基本的教程，具体的实现细节可能因大家的硬件和软件环境而异。
机器人巡线比赛是一项基于机器人技术的竞技比赛，旨在培养参赛者对自动化控制理论的理解，检测其编程和操作技能。
在这个比赛中，参赛者需要设计和操作一台机器人，使其能够在规定的赛道上自动巡航。
赛道设定：比赛采用单赛道模式，赛道由黑白相间的直线和曲线组成，复杂程度视参赛队伍的等级而定。
机器人规格：机器人必须是自主设计、编程和制造的，且不能使用任何形式的遥控或人工干预。
机器人必须能够在赛道上稳定运行，并按照规定的路线进行巡航。
操作限制：参赛者只能使用预先安装在机器人上的传感器和执行器进行操作。
在比赛过程中，参赛者不能对传感器和执行器进行任何形式的修改或更换。
2.5制作循迹机器人 课件
左边探头 探测到轨迹
右边探头 探测到轨迹
两边探头 探测到轨迹 两边探头 探测不到轨
迹
1.阅读课本P66—P68.
2.小组讨论:循迹机 器人的左右电机是如 何设置的？并填表。
填写表格
轨迹变量返回值
机器人状态
1
在轨迹线的右边缘
执行动作 左转
左右电机设置
高速电机左边速 度比右边小
高速电机左边速
制作循迹机器人
一.认识轨迹识别传感器 1.轨迹变量四个值的含义
二.编写程序 2.多重分支结构编写循迹程序
三.使用多重分支结构编写出机器人循迹的程序 。
四.循迹机器人的搭建与调试。
1.观察：循迹机器人循迹表演。 2.思考：循迹机器人是如何实现循迹的？
1.阅读课本P63. 2.小组明确任务：制作循迹机器人。 3.小组探讨：任务细分功能对应的器材？
细分功能 检测轨迹 分析信号并控制灯 控制开关灯
主要器材 轨迹识别传感器
微电脑 LED灯
认识轨迹识别传感器
1.阅读课本P64—P65. 2.观察:轨迹传感器的外观特征.
高速电机
轨迹变量==3
高速电机
高速电机
结束
1.各小组根据流程图，编写程序。
2.思考：小转弯寻找轨迹时，是左转 还是右转呢？
模拟仿真
搭建机器人
1.将程序下载到机器人微电脑中. 2.小组合作,根据设计思路，搭建循迹 机器人.
1.为了更加直观的显示轨迹变量，添加 LED显示器。
2.小组探究：添加LED显示器程序如何修 改？
小组探讨:轨迹识别传感器左右探
头探测状态与对应的返回值。
探头 返回值
0
左探头 无信号
人教版小学6年级信息技术《制作巡线机器人》优质课课件
一、搭建巡线机器人
光电传感器
马达
巡线机器人（小车）
二、编制程序
（一）打开Scratch2—JMD
1.切换到E2-RCU
2.单击脚本选项卡下的“电子模块”
二、编制程序
（二）编写程序
步骤要清晰
手机同屏，测试光电传感器 的灰色值。（可增加学生测试演示 ）
二、编制程序
（二）编写程序
我们可以看到机器人小车沿黑色线路移动。
通过本课的实验，请你总结：制作机器人的步骤有那几步？
思考与练习
1.巡线机器人的工作原理是什么？ 2.巡线机器人中的两个马达起什么？
二、编制程序
（二）编写程序
这是双光
电巡线程序，
两个光电传
感器分开安
装，间距大
于黑线的宽
度
。
二、编制程序
（二）编写程序
这是双光 电巡线程序， 两个光电传 感器分开安 装，间距大 于黑线的宽 度，脚本程 序保存为 “xunxian”
三、下载程序
1.右键单击“控制器任务1”
2.单击“编译当前任务”
3.单击“下载”按 钮
三、下载程序（硬件）
1.确认USB数据线一端与计算机USB 2.另一端与控制器连接，并打开电源。 口相连。
四、运行程序
程序下载完 成后，首先轻 按电源开关， 控制复位，然 后用手触摸机 器人显示屏， 选择“xunxian”，
此时机器人运行 下载的巡线小车 程序。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、运行程序
粤教版(2013) 初中信息技术第二册 课件 - 3.4机器人巡线和通过十字路口 (共12张PPT)
一、光电传感器
在程序中，要让机器人能“看”到白线， 我们需要用到“光电”模块来检测地面是否有 白线。“光电传感器”模块是传感器类程序模 块。它的功能是探测到不同颜色后返回相应的 颜色值。
1.任务
（1）双轮能夹着白线行走； （2）通过十字路口时，自动向右转。
相关模块：移动、方向盘、光电传 感器、循环、条件判断。
（3）如果只是右光电大于0则是车子偏 左了，我们需要车子向右做一点修正，于是 就按3线程序段执行，如图3-4-7。
（4）如果左、右光电都小于0，则说明车 子行驶方向正确或者完全不在白线上，车子不 需要做任何修正，按照4线程序段执行直行就 行，如图3-4-8。
谢谢
重点来分析循环内这段程序，如图3-4-4所示。
（1）左、右光电传感器大于0，则是两 边都探测到白线了，也就是说确定车子到十 字路口了，按任务要求是右转，于是就按1线 程序段执行，如图3-4-5。
（2）如果左光电大于0，右光电不大于0则 是车子偏右了，我们需要车子向左做一点修正， 于是就按2线程序段执行，如图3-4-6。
2.编程原理
在开始编程前，先在机器人的左前和右前 轮附近各安装一个光电传感器、模型属性设置 如图3-4-1所示。
由于要接收来自地面反射的光线产生的 电信号值，所以绿色头向下方，在机器人的 初始位置是双轮夹着白线的前提下，在行进 过程中，可能会碰到以下的四序可以打开广州版初 中信息技术教材案例中的“巡线”程序，四 种情况对应如图3-4-3所示。
机器人巡线教程
处理复杂路况
对于竞赛类的场地，轨迹的图形形式多样化，这样需要 采用多个光电传感器的方式来解决。以三个光电传感器为 例。
三个光电的基本循迹控制方式 三光电循迹的基本处
理如右图所示。
对于复杂图形的循迹，
程序需要分段操作，对 不同的路口进行判断处 理。
三个光电解决复杂路口情况
对于类似上速图示的路口情况，需要同时通过几个光电的 状态来判断小车该做出的动作。
循迹小车初级入门教程
要点
循迹基本常识 光电循迹举例
循迹基本常识
循迹的基本过程：通过光电传感器判断出是否遇到黑线， 然后控制马达做出对应的动作。
1、识别黑线
（1）认识光电传感器：光电传感器可以检测其照射到的面 的亮度值。光电照射到白色面时亮度较大，黑色面时亮度 较小。 （2）区分黑白：通过光电检测到的亮度大小便可以区分黑 白。
PID中的比例控制
重新认识光电传感器
光电检测的值是一个可变值，离黑线近时值比较小， 离黑线远时值大。即：
光电值越大→光电离黑线越远
光电值越小→光电离黑线越近 而在小车处理上： 离黑线越远→小车转的弯越大→左右马达速度差越大 离黑线越近→小车转的弯越小→左右马达速度差越小
因此：光值差--对应--左右马达速度差。
（1）仍然采用双光电，增加脱离轨迹的情况
下列两种情况无法根据光电的亮度值判断，但可以根据之前脱离轨道时是哪 个光电最后检测到黑线来判断。在程序中可以添加一个变量，用来记录脱离轨 道时哪个光电检测到车子
情况1
情况2程序采用上述方法时，车子可以简单走一条没有交叉路口的路 线。 但程序中没有直走的情况，车子在循迹过程中抖的比 较厉害。想要车子走的更好，甚至要走交叉路口等情况， 就要对车子进行进一步处理。
机器人巡线教程
巡线教程巡线教程1.简介1.1 概述本教程旨在介绍巡线的基本原理和实现方法。
1.2 目标使读者了解巡线的原理，并能够自己实践并构建巡线。
2.巡线传感器2.1 原理巡线传感器是通过感知地面颜色的变化来识别线路的。
2.2 硬件选择推荐使用红外线传感器，常见的有TCRT5000和QRE1113等。
2.3 连接和配置将巡线传感器与控制器进行连接，并配置相应的引脚。
2.4 数据处理读取传感器的数值，通过比较阈值判断是否在线上。
3.控制器3.1 ArduinoArduino是一种常用的开源硬件平台，适用于巡线的控制。
3.2 控制逻辑设定的运行逻辑，如遇到交叉口、转弯等情况的处理。
3.3 程序设计使用Arduino的开发环境进行程序的编写和。
4.电机驱动4.1 选择根据的需求，选择合适的电机和驱动器。
4.2 连接和配置将电机与驱动器进行连接，并配置引脚和电源。
4.3 控制通过控制器控制电机的转动方向和速度。
5.搭建5.1 材料准备准备搭建所需的零件包括底盘、电机、轮子等。
5.2 组装步骤根据说明书或相关教程进行的组装。
5.3 连接电路将巡线传感器、控制器和电机进行连接。
6.调试和测试6.1 确定线路将放置在巡线路径上，确保传感器正确感知线路。
6.2 调整阈值通过实验和观察调整传感器的阈值，使其能够准确判断线路。
6.3 优化控制根据实际情况优化控制逻辑，使能够顺利行驶。
附件：1.示意图：巡线示意图。
2.电路图：巡线的电路连接图。
3.代码样例：Arduino控制巡线的示例代码。
法律名词及注释：1.巡线：一种能够通过巡线传感器识别线路并按照预定逻辑进行控制的。
2.巡线传感器：用于感知地面颜色的传感器，可用于巡线的导航。
3.Arduino：一种开源的单板微控制器，可用于巡线的控制和编程。
苏科版九年级信息技术全册 课件 - 2.1机器人沿线走(共12张PPT)
三、机器人沿线走
下面我们用一个白底黑 线的实验场地让机器人沿线 运动，比一比谁的机器人更 听话！
1.准备好机器人和实验场地，并
测量场地和轨连线反射的光的强度， 如图所示。
2.启动“学生机器人平台”，执 行“文件→打开”命令，打开“沿 线走.dat”文件。
在程序中，交量black表示场地
和轨迹线的感光强度的中间值，变 量max表示机器人的位置：在线的左 侧（max=0）、在线的右侧（max=1） 或在线上（max=2）。
3.将机器人放在轨迹线上， 然后打开电源，按“Run”键 运行。在实际运行过程中，可
以试着让机器人朝着不同的方 向运行。
机器人走8字
子程序
当一段程 序过长时，可 以将其中的一 段循环或者将 一个单分支条 件执行的过程 作为一个子程 序进行编辑， 列在主程序旁 边，便于程序 调用。
我们可以 对“走8字.dat” 程序进行修改，
第1 灰度传感器 2 灰度传感器的工作原理 3 机器人沿线走
探究学习
• 学习目标：认识机器人的传感 器，通过实践活动了解其工作 原理，学会操控机器人沿线走。
• 学习感悟：在“循线”中感悟 机器人的魅力。
• 实践创作：体验机器人沿线走 的程序设计等。
一、灰度传感器
灰度传感器 是检测颜色的传 感器。不同颜色 的检测面对光的 反射程度会不同， 因而光敏电阻对 不同检测面反射 的光，其电阻值 也会不同，根据 这一原理，灰度 传感器可以进行 颜色深浅的检测， 如图所示。
灰度传感器
二、灰度传感器的工作原理
灰度传感器由安装在同一 面上的一只发光二极管和一只 光敏电阻组成。在有效的检测 距离内，发光二极管发出白光 照射在检测面上，光敏电阻检 测反射光的强度并将其转换为 机器人可以识别的电信号。
机器人巡线教程
2021/6/7
12
在实际循迹中，要保证车子走的又好又稳定一般方式是 通过增加光电的个数来保证车子的行走质量。
循迹的算法并不单一，下面拓展简述一种较高级的算法 ，PID的控制方式。
2021/6/7
13
PID中的比例控制
重新认识光电传感器 光电检测的值是一个可变值，离黑线近时值比较小，
离黑线远时值大。即： 光电值越大→光电离黑线越远 光电值越小→光电离黑线越近
2021/6/7
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处理复杂路况
对于竞赛类的场地，轨迹的图形形式多样化，这样需要 采用多个光电传感器的方式来解决。以三个光电传感器为 例。
2021/6/7
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三个光电的基本循迹控制方式
三光电循迹的基本处 理如右图所示。
对于复杂图形的循迹， 程序需要分段操作，对 不同的路口进行判断处 理。
2021/6/7
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三个光电解复杂路口情况
对于类似上速图示的路口情况，需要同时通过几个光电的 状态来判断小车该做出的动作。
以第一个图片的直角处理为例：
行走中判断第2个和第3个光电是否检测到黑线→是的 话控制其右转→在右转过程中判断第1个或者第2个光电是 否检测到黑线→停
后面三个或者其他路口都可以以第一个图示的情况来 处理。具体程序处理可查看例子程序。
2021/6/7
6
2、完善程序 上一步的程序中，存在一个问题，即： 转弯速度设置太小：车子遇到大弯时转不回来 转弯速度设置太大：车子剧烈抖动
解决办法：增加判断的情况数：
（1）仍然采用双光电，增加脱离轨迹的情况 （2）采用多光电，不同光电转弯的速度不同
2021/6/7
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（1）仍然采用双光电，增加脱离轨迹的情况
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而在小车处理上： 离黑线越远→小车转的弯越大→左右马达速度差越大 离黑线越近→小车转的弯越小→左右马达速度差越小
因此：光值差--对应--左右马达速度差。
PID中的比例控制
光电状态与小车的控制方式：
右转
直走
左转
按照图示，偏离黑线时亮度越大，弯越大。假设取小车直
三个光电的基本循迹控制方式
三光电循迹的基本处 理如右图所示。
对于复杂图形的循迹， 程序需要分段操作，对 不同的路口进行判断处 理。
三个光电解决复杂路口情况
对于类似上速图示的路口情况，需要同时通过几个光电的 状态来判断小车该做出的动作。 以第一个图片的直角处理为例：
行走中判断第2个和第3个光电是否检测到黑线→是的 话控制其右转→在右转过程中判断第1个或者第2个光电是 否检测到黑线→停
后面三个或者其他路口都可以以第一个图示的情况来 处理。具体程序处理可查看例子程序。
在实际循迹中，要保证车子走的又好又稳定一般方式是通 过增加光电的个数来保证车子的行走质量。
循迹的算法并不单一，下面拓展简述一种较高级的算法， PID的控制方式。
PID中的比例控制
重新认识光电传感器 光电检测的值是一个可变值，离黑线近时值比较小，
解决办法：增加判断的情况数：
（1）仍然采用双光电，增加脱离轨迹的情况 （2）采用多光电，不同光电转弯的速度不同
（1）仍然采用双光电，增加脱离轨迹的情况
下列两种情况无法根据光电的亮度值判断，但可以根据之前脱离轨道时是哪 个光电最后检测到黑线来判断。在程序中可以添加一个变量，用来记录脱离轨 道时哪个光电检测到车子
循迹小车初级入门教程
要点
循迹基本常识 光电循迹举例
循迹基本常识
循迹的基本过程：通过光电传感器判断出是否遇到黑线， 然后控制马达做出对应的动作。
1、识别黑线 （1）认识光电传感器：光电传感器可以检测其照射到的面 的亮度值。光电照射到白色面时亮度较大，黑色面时亮度 较小。 （2）区分黑白：通过光电检测到的亮度大小便可以区分黑 白。
情况1
情况2
程序
采用上述方法时，车子可以简单走一条没有交叉路口的路 线。
但程序中没有直走的情况，车子在循迹过程中抖的比 较厉害。想要车子走的更好，甚至要走交叉路口等情况， 就要对车子进行进一步处理。
处理复杂路况
对于竞赛类的场地，轨迹的图形形式多样化，这样需要 采用多个光电传感器的方式来解决。以三个光电传感器为 例。
走的值为300，设小车每次检测的值为gray，差值 error=gray-300；速度差sp_err=p*error；
PID中的比例控制
其中p为控制小车转动的比例值，p越大，车子转动越灵敏， 实际小车运动的表现中，将会抖动的比较厉害。
2、如何循迹，以双光电传感器为例 (1)初步认识，以一小段直线为例。
（2）编程逻辑：
1、简化的小车循迹编程： （1）确认马达方向 （2）使用光电传感器获取亮度值及定义变量 （3）控制小车左右转 （4）使用if （5）使用while （6）编写控制程序 （7）下载运行程序
2、完善程序 上一步的程序中，存在一个问题，即： 转弯速度设置太小：车子遇到大弯时转不回来 转弯速度设置太大：车子剧烈抖动