小学机器人培训

原理：机器人遇到"悬崖"时，此时灰度传感器检测值 接近最大值；当机器人在桌面上行走时，灰度 传感器检测值必定小于悬空值。这样就能利用 灰度传感器完成“悬崖急停”任务。
1. 在Scratch 界面“脚本”区域找到“事件”模块， 单击事件，将“当绿旗被点击”这个图形块拖到 右边的编程区。
2. 单击“控制”，将“重复执行”拖到编程区，位 于当绿旗被单击的下方。
3.4 逻辑运算： “逻辑运算”模块中包含各种逻辑运算指令。
且或非 加减乘除运算
“比较”运算
3.5 检测模块： 单击“检测模块”，可看到其包含3个检测部分：
检测数字端口值 检测模拟端口值
检测红外测障值
数字端口读入模块可以检测菜单键、上 翻键、下翻键的电平状态。相当于检测 值为1和0。 模拟端口读入模块可以检测左中右灰度 传感器的光感值，左右火焰(图中显示 为左右亮度，实质两者端口定义是一致 的)及声音传感器的检测值，值范围04095。 红外测障模块可以检测4个红外测障 传感器的检测结果值，其值以0和1表 示。还可以设置红外强度，范围为110。
眼睛：眼睛由一个LED灯制成。
左眼亮；
右眼亮；
左眼灭；
右眼灭；
眨眼睛程序：
随堂练习二：教机器人唱歌
• 任务内容：让机器人演奏一段音乐。
音乐模块中可以设置常用频率值262, 294, 330, 349, 391, 440, 494等。 音量值越大音乐声音越响，可从0开始设为任意值。 通常0-10就行。当音量值设为0时，音乐停止。
将上述程序组合到if-else模块中，如下图：
⑤上述编程只适用于单线行走，当碰到“8”字轨迹 图中间的十字路口时，我们得另行分析。 当机器人行走至十字路口时，此时3个灰度传感器 均检测到了黑线，即：
此时机器人只要冲过路口即可，我们设置一个向 前冲刺的程序：
走“8”字图程序：
2. scratch软件平台
按键传感器
测障传感器
测障传感器原理：测障部分由4个发射头和2个接收头组成。
发射头发射红外信号，若发射头前方存在障碍物，红外信
号将会被反射回来，被接收头接收，以数字反馈信号0和1 分别表示有无检测到障碍物。 应用举例：可通过红外测障传感器来实现走迷宫、躲避周 围运动物体等。
接收头 发射头
二、软件平台安装
⑶图形化模块分类栏
图形化模块分类栏包括： ①控制模块； ②动作模块； ③常量/变量； ④逻辑运算； ⑤检测模块；
3.1 控制模块： 单击“控制模块”弹出各种条件控制语句
loop()主函数
if语句
if-else语句
while语句
for循环语句
延时函数
3.2 动作模块： 单击“动作模块”弹出各个执行模块的指令代码
1. 单击setup（特里斯机器人图形编程平台）安装包。
2. 弹出“安装-特里斯机器人图形编程平台”窗口， 依次单击下一步完成安装。
3. 在安装特里斯机器人图形编程平台的过程中，会 跳出Adobe AIR安装窗口。单击我同意
4. Adobe AIR安装完成后，跳出Adobe AIR更新窗口。 单击立即更新。
让上述程序在if-else模块中组合，如下图
③再分析右灰度传感器。
当左灰度传感器不在黑线上，右灰度传感器在黑 线上，即：
此时应该让机器人向右偏移，即：
让上述程序在if-else中组合，如下图：
④最后分析中间灰度传感器。 当左、右灰度传感器都没在黑线上，只有中间灰 度传感器在黑线上时，即： 机器人直行：
特里斯机器人
一、硬件知识
特里斯机器人由硬件和软件组成：
特里斯机器人
硬件（机器人）
特里斯机器人软件 平台
1. 机器人硬件结构图：
机器人右眼 机器人左眼
红外发射头
声音传感器
红外接收头 亮度传感器 红外发射头 灰度传感器
右电机
左电机
电池槽4节 1.5V干电池 万向轮
电源开关
128*64的液 晶显示屏
情况 1 2 3 4 5 左灰度 1 0 0 1 1 中灰度 0 1 0 1 0 右灰度 0 0 1 0 1
6
7 8
0
0 1
1
0 1
1
0 1
①得到中间光感值(此处三个灰度传感器均设为3000)， 并用变量进行初始化定义。
②先分析左灰度传感器。
当左灰度传感器在黑线上时，即：
此时应该让机器人向左偏移，即：
菜单与 工具栏
功能选 择栏 模块分类栏
舞台区
脚本区
背景列 表区 角色列 表区
指令模块
机器人与scratch连接通信
要使用scratch编程控制机器人，需要机器人与scratch 建立一个通信通道。 该通信通道可以通过usb下载线建立，也可以通过无线 通讯工具建立(如蓝牙连接，需要机器人和计算机都有蓝 牙模块)， 另需要在机器人中下载一个通讯程序，即“scratch串 口下载固件”。
如果要在显示屏上显示数字或点，必需添加屏 幕刷新模块确保显示内容正常显示。 如果要清除显示屏上的内容，就需要使用屏幕 清除模块。 在第1行第3列显示数字199的程序代码：
3.3 常量/变量： “常量/变量”模块包含常量的设置和变量的定义
数字常量 各传感器或 执行模块功能 选项模块 用于定义变量并赋初值 变量 对变量赋值
结合 和 可编写音乐程序。 以下为一小段“两只老虎”音乐代码：
随堂练习三：让机器人行走
• 任务内容：启动机器人的电机。
电机模块中可以设置左右电机的能量 值，范围为-4095-4095，设置左右电 机不同的能量值可以实现机器人前进， 转向，后退(能量值为负)，停止等动作。 程序示例：
随堂练习四：机器人显示数字
按键传感器 右电机按键 传感器
USB端口
外接端口
电源端口
wenku.baidu.com 2. 硬件分类及原理
特里斯硬件由执行模块和传感器组成。
执行模块
特里斯机器人目前的执行模块包括：左右电机、眼 睛、喇叭、显示屏等。 左右电机：通过控制电机的正反转及转速，来控制 机器人的左右转、前进、倒退和停止。 眼睛：眼睛由一个LED灯制成，通过控制两端的电压 来控制LED灯的亮灭，从而达到眼睛亮灭闪烁的效果。 喇叭：通过改变扬声器线圈中电流的大小，使得线 圈带动发声膜震动，从而达到发音的目的。 显示屏：实现显示的目的。可显示数字、汉字、黑 点等。例：显示各传感器信号的数值，可画点、画线， 亦可显示各种自行设计的图案。
5. 软件安装完成后。桌面上有三个快捷方式如下图：
三、软件平台介绍
1. 图形化编程平台
菜单栏 幕布 图形代码 缩略图
图形模块 分类栏
图形代码区
垃圾桶
⑴菜单栏
菜单栏中一共有四个按钮: 新建； 打开； 保存； 生成代码；
①新建：单击“新建”，可以新建一个图形化编程文件。
②打开：单击“打开”，弹出选择文件窗口，可以打开已 经保存的图形化编程文件，后缀名为.tls。
图形化编程综合练习
1、机器人三灰度循迹
• 任务内容：让机器人用三个灰度传感器完成“8” 字图循迹行走。
(1). 读取光感值
在灰度循迹前，我们在程序中需要设置合适的光 感值保证机器人一直行走在黑线上。一般来说，我们 将灰度传感器在白色区域和黑线区域两者所测值相加， 取其中间值为我们需要的光感值。
6. 等待几秒后，提示“Connected”，表示连接成功。
7. 弹出scratch编程平台，单击球形图标，将软件界 面设为简体中文。
8. 拖动脚本区的示例程序至指令模块区删除。
9. 单击“脚本”，出现图形化的功能模块。选择 “更多模块”，出现特里斯机器人的功能模块。
10. 红色方框内的图形化模块是读取机器人传感器检 测值的功能模块。在各个功能模块前的方框内打 勾，我们就能读取传感器检测到的数值。
3. 用机器人的中间（或者左右）灰度传感器检测机 器人在桌面和悬空时的光感值，取中间值。
桌面上光感值
悬空时光感值
当中间（或者左右）灰度传感器检测到的值大于 这个中间值时，机器人停止；当中间（或者左右） 灰度传感器检测到的值小于这个中间值时，机器 人前进。这里中间值取3000。
4. 将“控制”模块的“如果-那么-否则”图形块拖到 重复执行图形块内。
使用显示屏显示程序显示各灰度传感器所测值，分别 测得在黑线和白线上所测值，得出中间光感值。
(2). 三灰度行走
使用3个灰度传感器循迹，每个灰度传感器可分两 种情况，即在黑线上和不在黑线上，所以一共有8种 可能情况。我们使用if-else模块将各种情况组合起来。 if-else模块：
情况分析：
“1”代表传感器在黑线上，“0”代表传感器不在黑线上
方法:
1. 将机器人通过USB下载线与计算机连接
2. 双击
，打开C语言编程平台。
3. 单击菜单栏的“下载”，选择单击“下载scratch 串口固件”。
4. scratch串口固件下载成功后，单击图标“S2”,启 动scratch 2.0平台。
5. 弹出一个提示“Not connected”的图标。
声音传感器
声音传感器原理：是利用一个小型麦克风，将周围的声
音信号转换成电压信号传送到主板，主板通过判断电压
大小来确定声音的大小。声音越大，电压越大，测得的 数值就越大。 应用举例：可利用声音传感器在机器人感应到声响后实 现相关动作，如眨眼睛等。
声音检测头
地面灰度传感器
地面灰度传感器原理：灰度传感器上装有一个白色发光 二极管，二极管发射光线经地面反射回来，被光敏元件 接收。由于不同颜色对光线的吸收和反射不一样，所以 反射回的光线就有了强弱变化，在电路上表现为电压的 变化，反射回的光线越弱，电路电压越小，地面灰度值 越大，这样可通过测得的数值判断反射面的颜色深浅， 从而识别地面的灰度。 应用举例：可通过地面灰度传感器来实现走黑线，走8 字，各类轨迹图等功能。
• 任务内容：在机器人的显示屏上显示数字。
显示屏输出模块可设置3个选项： 行：设置显示值在显示屏上的y坐标 列：设置显示值在显示屏上的x坐标 输出数字：可接合数字图形块 显示数字 ，也可 接合 等显示传感器检测值。
显示屏画点模块可设置3个选项： 行：设置显示点的y坐标，范围为0-63 列：设置显示点的x坐标，范围为0-127 输出点：可接合 显示指定坐标的某点或接合 不显示该点。
控制眼睛亮灭 控制喇叭的频率和响度 延时函数 停止喇叭发声 控制电机转速 液晶屏显示数字 液晶屏显示某个点 液晶屏显示刷新 液晶屏清屏 控制串口输出
随堂练习一：机器人眨眼睛
• 任务内容：让机器人左、右眼同时亮，再同时灭，
形成“眨眼睛”效果。
端口输出模块控制眼睛的亮灭， 如左图为设置左眼高电平。
也可以将左眼改为右眼，高电平改为低电平。
5. 点击“数字和逻辑运算”，将“大于”图形块拖 至“如果-那么-否则”图形块的条件框中。
6. 将“更多模块”中的“读取中间光感”拖到“大 于”图形块的第一个空白处。在第二个空白处输 入中间值3000。
7. 条件成立时，机器人停止。将“更多模块”的“设置 电机”拖到条件成立时的执行区域。将其中一个左电 机设置为右电机。左右电机都设置为0。
注意事项： 1. 在使用scratch 2软件的过程中，如果机器人没有 无线设备，则机器人必须始终与电脑连接。 2. 如果需要用到电机，请给机器人装上电池。 3. 如果程序中有用到电机，请在测试前，不要按下 电源键，避免机器人摔落损坏。
Scratch案例演示
1、悬崖急停
• 任务内容：让机器人在桌面上行走，当行至桌面 边缘(悬崖)时机器人立马停止。
灰 度 条
光敏元件 发光二极管
按键传感器
按键传感器原理：按键模块在未按下时，处于断开状态
时，输出为电压高电平（3.3v）；当按下开关，处于闭
合的状态时，输出为电压低电平（0v）。
应用举例： 1、当开关未按下时，屏幕显示“0000”，开关按下时， 液晶屏幕显示“1234”。 2、开关未按下时，机器人原地不动，当开关按下时，机 器人向前直行。
8. 条件不成立时，机器人前进。将“更多模块”的“设 置电机”拖到条件不成立时的执行区域。将其中一个 左电机设置为右电机。左右电机都设置为2000。
③保存：单击“保存”，弹出文件保存窗口，输入文件名 保存。文件名可以是汉字，数字和字母，但不能 是特殊字符。
④生成代码：单击“生成代码”，会自动将图形化指令模 块转换为C语言编程代码，并可进行程序下载 。
⑵垃圾桶
要删除不需要的图形块，有两种方式可以选择： 方式一：将模块拖至垃圾桶删除
方式二：将模块拖至图形化模块分类栏的空白处