乐高ROBOLAB教程chapter02

编程：此挑战的程序相当简单，只需实现在驱动马达前等待按下传感器。
提示：使用外接电源供电，避免太耗费电池（马达堵转时电池会很快耗尽）。
评分: 成绩中，机器人的性能占 100% 。
性能 A+:爬坡冠军 A: 能爬至少 30 度的坡 B: 机器人向上爬 C: 当触动传感器被按下时启动马达 D: 你搭的像一辆车 F: 未搭建可以演示的东西
创新和美观 A＋：最好 A：卓越 B：好 C：不错 D：无特点 F：惨不忍睹
与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
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基于乐高组件和 ROBOLAB 软件的工程教学
第二章
2.1.2 短程竞速赛车
挑战：应用导航者4级或者发明家4级来设计并且制作一辆能用声音自动启动的机器 人，还要能够尽可能快的横穿教室。
提示：使用交流适配器供电，避免太耗费电池（马达堵转时电池会很快耗尽）。
评分： 成绩中，机器人的性能占 75%，创意和美观性占 25%。
性能
创新和美观
A+: 没有输过的冠军
A+: 最好
A: 赢了不止一次
A: 卓越
B: 有一次极好的战斗表现
B: 好
C: 当传感器触动后马达转了
C: 不错
D: 做了可以与绳子连接的东西
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第二章 绿带
第二章
本章可获得的“技能牌”
初级导航者
初级发明家
输出 等待 参数
输出 等待 参数
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基础编程 注解 排列 调试 LCD
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第二章
2.1 绿带挑战
绿带挑战涉及初级导航者和初级发明家的编程技能。
机器人设计: 只有三个约束条件: 1) 必须用声音传感器来启动机器人； 2) 最多可以使用三个马达； 3) 你的机器人必须可以连一根绳子(具体形式由自己决定)； 4) 你的机器人应该小于 9 立方英寸的正方体；
设计时应当考虑： 齿轮传动比、摩擦、机器人的重心。
编程: 此项目的程序非常简单。你的机器人应当等声音传感器发出信号时再驱动马达。每 队允许有失败的启动。
技能牌： 初级导航者或
初级发明家或
编程基础
步骤: 实验设置： 特别建议你观看 The Wallace & Gromit 系列动画片之“The Wrong
Trousers”，作为本挑战的介绍。手电筒、房屋的一楼及桌子和椅子由老师提供。
创新和美观 A+: 最好 A: 卓越 B: 好 C: 不错 D: 无特点 F: 惨不忍睹
你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
可选择的项目：这个实际挑战可以改在小山坡前的一个平坦场地举行。（既然这样小坡 就不能太陡），并且走完整个比赛赛程所用的时间也是评判的标准。这是个二选一的选 择，因为它需要速度和扭矩的结合，意味着车子使用低速齿轮比是不太可能会胜利的。
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第二章
2.1.7 Wallace & Gromit™
挑战: 设计并搭建一种设施，能够把人（乐高迷你型小人）从二楼的床 上移到一楼餐桌边坐下，此设施太阳升起 (可使用手电筒模拟)时动作。 你可以使用发明家级别或导航者级别，根据你选择的级别获得相应的“技 能牌”。
技能牌：
初级导航者或
初级发明家或
编程基础
步骤：
实验设置： 这个挑战你所需要的是一个可以行走的空旷的区域和一位盲人来测试作品（可以是 教师）。
机器人设计: 这个项目并没有真正涉及到机器人的本质。你的作品是创造一个设备来帮助视觉上 有困难的人在房间里导航—一种高科技来代替古老的白藤条。
编程: 你的程序可能需要用到等待功能以及像听觉和触觉提示来警告使用者障碍物的方 向。
与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
*这个设计挑战的项目是活跃在中国乐高中心的Johnson Zhang设计的，一位西觅亚公司 的设计师（中国上海）。
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第二章
2.1.4 爬坡竞赛
挑战: 应用导航者级别 4 或者发明家级别 4, 设计和搭建一辆能够通过触动传感器 激活并能爬陡峭斜面的机器人。
技能牌:
初级导航者或
初级发明家或
编程基础
步骤： 实验设置： 只需要一个可以调整坡度的斜面，如：一张宽的板和一些积木块。“登顶”定义为
在坡上爬完指定的距离（如 12 英寸），这个距离由老师预先说明。每次尝试最多允许 10 秒钟。
机器人设计: 设计并搭建一辆使用 NXT、由马达驱动的车，一旦车上的触动传感器被按下（由教 师）小车应当开始行驶。唯一的搭建限制是最多使用两个马达，并且在开始行驶后不能 掉下任何部件。车子的图例可以参照图 1.54 和 1.55。你只需要改动车子的齿轮比就可 以了。 应当考虑的设计要素有：齿轮传动比、摩擦和机器人的重心。
绳子, 每根的一端固定一个夹纸的回形针上, 一个连有两条长导线的触动传感器。 竞赛时, 对抗的机器人用在绳端的回形针连在一起（注：绳子没有回形针的一端先
固定在机器人上），纸夹位于中线的上方。当教师击掌或者发出任何声音被 NXT 侦测到， 启动机器人时，比赛开始。竞赛使用单循环淘汰制决定胜负。如果双方机器人在 10 秒 钟内没有任何动作，老师将宣布此次竞赛为平局。
技能牌：
初级导航者或
初级发明家或
基础设计
步骤： 实验设置： 这个挑战你唯一需要做的就是清理出一块场地可以用来赛车（最好有15到25英尺）。
这项挑战是个纯粹的竞赛，单个或者双倍的被淘汰（由教师来说明）。每场竞赛由教师 击掌或者吹哨开始。如果失败的启动（提前移动或者不移动）是将会被取消比赛资格的。
机器人设计: 唯一的约束是你不能来启动你的机器人（当比赛时机器人必须保持在地上），并且 NXT在比赛时必须始终在机器人上。主要的观点是想想有关齿数比和动力的关系。针对 来说，使用越多的马达，越好。选择合适的齿轮比，是一个真正的挑战。用高速比的齿 轮意味着启动会很慢。相反的，用加速性的齿轮比会限制机器人的最高速度。两者之间 需要平衡。除了制作一个快速的机器人外，你应该想一想怎样来确保它的直线行走，这 样就不会撞到任何的课桌了，椅子或者其他任何物体了。当然你还会在创造力上被分出 等级，不要忘记花些时间在美学上，还有智能的设计。
评分: 成绩中，机器人的表现占 50%，创意和美观占 50%。你的创意和美观也会在你的设
计作品上打分。
精确度 A＋：离线最近 A： 离线在 6 英寸以内 B： 离线超过 6 英寸 C： 超过线 D： 启动后车能行驶 F： 未搭建可以演示的东西
创新和美观 A＋：最好 A：卓越 B：好 C：不错 D：无特点 F：惨不忍睹
创新和美观 A＋：最好 A：卓越 B：好 C：不错 D：无特点 F：惨不忍睹
与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
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第二章
2.1.3 盲人的拐杖
挑战：应用导航者4级或发明家4级，设计并制作一个装置可以帮助一位盲人在房间 里行走。
提示: z z z
使用新的电池，确保电池电量的不同对结果的影响。 思考你的小车在什么样的速度下会影响校准图准确度。 对你的校准图的准确度和重复性做出评估。在创建了校准图后,测试一 下，用回归函数式预测出行驶的距离。
评分: 成绩中，机器人的准确度占 80%，创意和美观占 20%。
精确度 A＋：离线最近 A： 离线在 6 英寸以内 B： 离线超过 6 英寸 C： 超过线 D： 启动后车能行驶 F： 未搭建可以演示的东西
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第二章
2.1.5 拔河
挑战: 设计并搭建一个拔河机器人，使用导航者级别 4 或者发明家级别 4 编程。目 标是把机器人对手拉过中线。当声音传感器工作时，激活机器人，搏斗就开始了。
技能牌：
初级导航者或
初级发明家或
编程基础
步骤： 实验设置： 需要的材料包括：在地板上的一条线（可用电工或化妆用胶带）,两条 6 英寸长的
机器人设计: 使用乐高的 NXT 建造一只由马达驱动的小车。如果这是你的第一个 设计挑战，我建议你来制作一辆像第一章中的简单的小车。仿造别人的模型是完 全可以的；毕竟你在这次的竞赛中没有对制作技巧进行分级。
编程: 1. 在导航者级别中（级别 2 或更高）为你的车编程，用马达能量级 1 驱动，使 其行走不同的时间并且记录行走的距离。根据你的设计，典型的时间范围应 当在 0 － 5.5 秒之间，车对应行走的距离大概是 0 － 10 英尺。 2. 校准时间与距离之间的关系：使用电子表格（Excel）创建一幅图表，显示 你的车在不同行驶时间下行走的距离（尺寸是英寸或厘米）。 z收集到的数据将作为数据点显示在图中。 z你需要为每个数据组加一条趋势线（线性回归) —— 在图中要同时列出回 归的函数式和方差的数值。
技能牌：
初级导航者或
初级发明家或
编程基础
步骤： 实验设置： 需要一个尺寸能够容纳你的机器人或小车驶入的隧道；需要灯（见表 1.1），作为车
的前灯；如果没有灯的话，可以使用蜂鸣器来取代。注意：在导航者级别中，蜂鸣器输 出不可用。
机器人设计： 设计并搭建一辆用 NXT 控制、具有光电传感器、使用马达驱动的车。任何在第一章 中所示的车都可以应用。
编程： 启动后，你的车向前运动；当光电传感器检测到黑暗时，需要打开灯（如果灯不可 用的话就播放一段音乐)，车此时必须保持行驶（即：你的车不能停下后再打开灯）；当 车穿过隧道时，就关掉灯。
提示： 使用光电传感器时，环境光强度和隧道内的差别要有意加大。你可能需要在教室内 实测，以确定光电传感器的阈值设置。如果你使用发明家级别, 可以在“等待暗”（即： 亮度降低到一定数值）和“等待变暗”（即：亮度降低了一定数值）两个图标之间进行 选择。
编程: 你的程序必须有等待声音启动马达的功能。另外，使用全速向前功能！灯光，音乐 和武器都是可选项目。
评分: 成绩中，机器人表现占 80%，创意和美观占 20%。通过创意和美观，优化你的设计。
精确度 A＋：离线最近 A： 离线在 6 英寸以内 B： 离线超过 6 英寸 C： 超过线 D： 启动后车能行驶 F： 未搭建可以演示的东西
评分: 成绩中，机器人的性能占 75%，创意和美观性占 25%。
精确性 A：开灯和关灯非常准时 B：进入隧道打开灯 C：灯先开后关（随机） D：当启动后，车能运行 F：未搭建可以演示的东西
创意和美观 A＋：最好 A： 卓越 B： 好 C： 不错 D： 无特点 F： 惨不忍睹
与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
2.1.1 走指定的距离
挑战: 应用导航者级别,设计、搭建 和校准一辆能够行走指定距离的车。
技能牌：
初级导航者或
初级发明家或
基础设计
步骤： 实验设置： 在课堂上：老师需要一条线（用电工或装饰胶带）、卷尺和一块没有障碍物的场地 （让机器人行驶）。老师还要给学生提供一台装有 ROBOLAB 软件的计算机，可以为 小车编程。 在家：你需要用卷尺校准你的小车（距离和时间的关系）。 一定记住要问教师在 课堂中机器人所行驶的地面是什么（例如：地毯还是瓷砖）。
D: 无特点
F: 未搭建可以演示的东西
F: 惨不忍睹
与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
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第二章
2.1.6 穿越隧道
挑战：使用导航者级别 4 或发明家级别 4，设计、搭建一辆小车并编程，使其进入到较 黑的隧道中自动打开前车灯。你可以使用发明家级别或导航者级别，根据你选择的级别 获得相应的“技能牌”。
使用马达能量级别 3 和 5 重复第一步和第二步，并把相应数值描在同一张图表中。
校准图例
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第二章
3. 课堂竞赛 z 把你的机器人和校准图带到课堂； z 课堂竞赛是看哪个机器人最接近且没有超越指定距离线； z 机器人行走的距离到上课时才被告知(你应当复核老师所用的比赛场地 类型)； z 在教室，教师需要提供用于编程的计算机和 ROBOLAB 软件； z 评分以机器人与指定距离线的远近程度来定；