小學機器人培訓

1、特里斯特里斯機器人機器人一、硬件知識特里斯機器人由硬件和軟件組成：特里斯機器人硬件（機器人）特里斯機器人軟件平臺機器人右眼機器人左眼灰度傳感器亮度傳感器聲音傳感器亮度傳感器灰度傳感器灰度傳感器紅外發(fā)射頭紅外發(fā)射頭紅外接收頭 1. 機器人硬件結構圖：左電機右電機電池槽4節(jié)1.5V干電池萬向輪128*64的液晶顯示屏電源開關右電機按鍵傳感器右電機按鍵傳感器按鍵傳感器USB端口電源端口外接端口2. 硬件分類及原理特里斯硬件由執(zhí)行模塊和傳感器組成。執(zhí)行模塊 特里斯機器人目前的執(zhí)行模塊包括：左右電機、眼睛、喇叭、顯示屏等。 左右電機：通過控制電機的正反轉及轉速，來控制機器人的左右轉、前進、倒退和停止。

2、眼睛：眼睛由一個LED燈制成，通過控制兩端的電壓來控制LED燈的亮滅，從而達到眼睛亮滅閃爍的效果。 喇叭：通過改變揚聲器線圈中電流的大小，使得線圈帶動發(fā)聲膜震動，從而達到發(fā)音的目的。 顯示屏：實現(xiàn)顯示的目的?？娠@示數(shù)字、漢字、黑點等。例：顯示各傳感器信號的數(shù)值，可畫點、畫線，亦可顯示各種自行設計的圖案。聲音傳感器聲音傳感器原理：是利用一個小型麥克風，將周圍的聲音信號轉換成電壓信號傳送到主板，主板通過判斷電壓大小來確定聲音的大小。聲音越大，電壓越大，測得的數(shù)值就越大。應用舉例：可利用聲音傳感器在機器人感應到聲響后實 現(xiàn)相關動作，如眨眼睛等。聲音檢測頭地面灰度傳感器 地面灰度傳感器原理：灰度傳感器

3、上裝有一個白色發(fā)光二極管，二極管發(fā)射光線經(jīng)地面反射回來，被光敏元件接收。由于不同顏色對光線的吸收和反射不一樣，所以反射回的光線就有了強弱變化，在電路上表現(xiàn)為電壓的變化，反射回的光線越弱，電路電壓越小，地面灰度值越大，這樣可通過測得的數(shù)值判斷反射面的顏色深淺，從而識別地面的灰度。 應用舉例：可通過地面灰度傳感器來實現(xiàn)走黑線，走8字，各類軌跡圖等功能?；叶然叶葪l條發(fā)光二極管光敏元件 按鍵傳感器 按鍵傳感器原理：按鍵模塊在未按下時，處于斷開狀態(tài)時，輸出為電壓高電平（3.3v）；當按下開關，處于閉合的狀態(tài)時，輸出為電壓低電平（0v）。應用舉例：1、當開關未按下時，屏幕顯示“0000”，開關按下時，液晶

4、屏幕顯示“1234”。2、開關未按下時，機器人原地不動，當開關按下時，機器人向前直行。 按鍵傳感器測障傳感器 測障傳感器原理：測障部分由4個發(fā)射頭和2個接收頭組成。 發(fā)射頭發(fā)射紅外信號，若發(fā)射頭前方存在障礙物，紅外信號將會被反射回來，被接收頭接收，以數(shù)字反饋信號0和1分別表示有無檢測到障礙物。 應用舉例：可通過紅外測障傳感器來實現(xiàn)走迷宮、躲避周圍運動物體等。接收頭發(fā)射頭亮度傳感器亮度傳感器原理：將光敏元件作為檢測元件加入到傳感器 線路中，光線越強，光敏元件本身的電阻就越小，元 件兩端的電壓也就越小，傳感器輸出到主板的電壓也 就越小。光線越強，測量的數(shù)值也就越小。光電接收器件，其對880nm 波

5、長具有最大靈 敏度，可用于可見光及紅外光的接收及光電轉換。 analogRead(5); 讀出左亮度測量的數(shù)值； analogRead(6); 讀出右亮度測量的數(shù)值； 測得數(shù)值范圍：04095；二、軟件平臺安裝1. 單擊setup（特里斯機器人圖形編程平臺）安裝包。2. 彈出“安裝-特里斯機器人圖形編程平臺”窗口，依次單擊下一步完成安裝。3. 在安裝特里斯機器人圖形編程平臺的過程中，會跳出Adobe AIR安裝窗口。單擊我同意4. Adobe AIR安裝完成后，跳出Adobe AIR更新窗口。單擊立即更新。5. 軟件安裝完成后。桌面上有三個快捷方式如下圖：三、軟件平臺介紹1. 圖形化編程平臺菜

6、單欄圖形代碼縮略圖圖形代碼區(qū)垃圾桶圖形模塊分類欄幕布菜單欄菜單欄中一共有四個按鈕: 新建； 打開； 保存； 生成代碼；新建：單擊“新建”，可以新建一個圖形化編程文件。打開：單擊“打開”，彈出選擇文件窗口，可以打開已 經(jīng)保存的圖形化編程文件，后綴名為.tls。保存：單擊“保存”，彈出文件保存窗口，輸入文件名 保存。文件名可以是漢字，數(shù)字和字母，但不能 是特殊字符。生成代碼：單擊“生成代碼”，會自動將圖形化指令模塊轉換為C語言編程代碼，并可進行程序下載 。垃圾桶要刪除不需要的圖形塊，有兩種方式可以選擇：方式一：將模塊拖至垃圾桶刪除方式二：將模塊拖至圖形化模塊分類欄的空白處圖形化模塊分類欄圖形化模塊

7、分類欄包括：控制模塊；動作模塊；常量/變量；邏輯運算；檢測模塊；3.1 控制模塊： 單擊“控制模塊”彈出各種條件控制語句loop()主函數(shù)if語句if-else語句while語句for循環(huán)語句延時函數(shù)3.2 動作模塊： 單擊“動作模塊”彈出各個執(zhí)行模塊的指令代碼控制眼睛亮滅控制喇叭的頻率和響度延時函數(shù)控制電機轉速停止喇叭發(fā)聲液晶屏顯示數(shù)字液晶屏清屏液晶屏顯示刷新液晶屏顯示某個點控制串口輸出隨堂練習一：機器人眨眼睛 任務內容：讓機器人左、右眼同時亮，再同時滅，形成“眨眼睛”效果。 端口輸出模塊控制眼睛的亮滅，如左圖為設置左眼高電平。也可以將左眼改為右眼，高電平改為低電平。眼睛：眼睛由一個LED燈

8、制成。 左眼亮； 右眼亮；左眼滅；右眼滅；眨眼睛程序：隨堂練習二：教機器人唱歌 任務內容：讓機器人演奏一段音樂。 音樂模塊中可以設置常用頻率值262, 294, 330, 349, 391, 440, 494等。 音量值越大音樂聲音越響，可從0開始設為任意值。通常0-10就行。當音量值設為0時，音樂停止。結合 和 可編寫音樂程序。以下為一小段“兩只老虎”音樂代碼：隨堂練習三：讓機器人行走 任務內容：啟動機器人的電機。 電機模塊中可以設置左右電機的能量 值，范圍為-4095-4095，設置左右電 機不同的能量值可以實現(xiàn)機器人前進， 轉向，后退(能量值為負)，停止等動作。程序示例：隨堂練習四：機器

9、人顯示數(shù)字 任務內容：在機器人的顯示屏上顯示數(shù)字。顯示屏輸出模塊可設置3個選項：行：設置顯示值在顯示屏上的y坐標列：設置顯示值在顯示屏上的x坐標輸出數(shù)字：可接合數(shù)字圖形塊 顯示數(shù)字 ，也可 接合 等顯示傳感器檢測值。顯示屏畫點模塊可設置3個選項： 行：設置顯示點的y坐標，范圍為0-63 列：設置顯示點的x坐標，范圍為0-127輸出點：可接合 顯示指定坐標的某點或接合 不顯示該點。如果要在顯示屏上顯示數(shù)字或點，必需添加屏幕刷新模塊確保顯示內容正常顯示。如果要清除顯示屏上的內容，就需要使用屏幕清除模塊。在第1行第3列顯示數(shù)字199的程序代碼：3.3 常量/變量： “常量/變量”模塊包含常量的設置和

10、變量的定義數(shù)字常量用于定義變量并賦初值對變量賦值變量各傳感器或執(zhí)行模塊功能選項模塊3.4 邏輯運算： “邏輯運算”模塊中包含各種邏輯運算指令。且或非加減乘除運算“比較”運算3.5 檢測模塊： 單擊“檢測模塊”，可看到其包含3個檢測部分：檢測數(shù)字端口值檢測模擬端口值檢測紅外測障值數(shù)字端口讀入模塊可以檢測菜單鍵、上翻鍵、下翻鍵的電平狀態(tài)。相當于檢測值為1和0。模擬端口讀入模塊可以檢測左中右灰度 傳感器的光感值，左右火焰(圖中顯示為左右亮度，實質兩者端口定義是一致的)及聲音傳感器的檢測值，值范圍0-4095。 紅外測障模塊可以檢測4個紅外測障 傳感器的檢測結果值，其值以0和1表 示。還可以設置紅外強

11、度，范圍為1- 10。圖形化編程綜合練習1、機器人三灰度循跡 任務內容：讓機器人用三個灰度傳感器完成“8”字圖循跡行走。(1). 讀取光感值 在灰度循跡前，我們在程序中需要設置合適的光感值保證機器人一直行走在黑線上。一般來說，我們將灰度傳感器在白色區(qū)域和黑線區(qū)域兩者所測值相加，取其中間值為我們需要的光感值。使用顯示屏顯示程序顯示各灰度傳感器所測值，分別測得在黑線和白線上所測值，得出中間光感值。(2). 三灰度行走 使用3個灰度傳感器循跡，每個灰度傳感器可分兩種情況，即在黑線上和不在黑線上，所以一共有8種可能情況。我們使用if-else模塊將各種情況組合起來。if-else模塊：情況分析：“1”

12、代表傳感器在黑線上，“0”代表傳感器不在黑線上情況情況左灰度左灰度中灰度中灰度右灰度右灰度11002010300141105101601170008111得到中間光感值(此處三個灰度傳感器均設為3000)，并用變量進行初始化定義。先分析左灰度傳感器。當左灰度傳感器在黑線上時，即：此時應該讓機器人向左偏移，即：讓上述程序在if-else模塊中組合，如下圖再分析右灰度傳感器。當左灰度傳感器不在黑線上，右灰度傳感器在黑線上，即：此時應該讓機器人向右偏移，即：讓上述程序在if-else中組合，如下圖：最后分析中間灰度傳感器。 當左、右灰度傳感器都沒在黑線上，只有中間灰度傳感器在黑線上時，即： 機器人直

13、行：將上述程序組合到if-else模塊中，如下圖：上述編程只適用于單線行走，當碰到“8”字軌跡圖中間的十字路口時，我們得另行分析。當機器人行走至十字路口時，此時3個灰度傳感器均檢測到了黑線，即：此時機器人只要沖過路口即可，我們設置一個向前沖刺的程序：走“8”字圖程序：2. scratch軟件平臺背景列表區(qū)角色列表區(qū)舞臺區(qū)菜單與工具欄功能選擇欄指令模塊腳本區(qū)模塊分類欄機器人與scratch連接通信 要使用scratch編程控制機器人，需要機器人與scratch建立一個通信通道。 該通信通道可以通過usb下載線建立，也可以通過無線通訊工具建立(如藍牙連接，需要機器人和計算機都有藍牙模塊)，另需要在

14、機器人中下載一個通訊程序，即“scratch串口下載固件”。方法:1. 將機器人通過USB下載線與計算機連接2. 雙擊 ，打開C語言編程平臺。3. 單擊菜單欄的“下載”，選擇單擊“下載scratch串口固件”。4. scratch串口固件下載成功后，單擊圖標“S2”,啟動scratch 2.0平臺。5. 彈出一個提示“Not connected”的圖標。6. 等待幾秒后，提示“Connected”，表示連接成功。7. 彈出scratch編程平臺，單擊球形圖標，將軟件界面設為簡體中文。8. 拖動腳本區(qū)的示例程序至指令模塊區(qū)刪除。9. 單擊“腳本”，出現(xiàn)圖形化的功能模塊。選擇“更多模塊”，出現(xiàn)特里

15、斯機器人的功能模塊。10. 紅色方框內的圖形化模塊是讀取機器人傳感器檢 測值的功能模塊。在各個功能模塊前的方框內打勾，我們就能讀取傳感器檢測到的數(shù)值。注意事項：1. 在使用scratch 2軟件的過程中，如果機器人沒有無線設備，則機器人必須始終與電腦連接。2. 如果需要用到電機，請給機器人裝上電池。3. 如果程序中有用到電機，請在測試前，不要按下電源鍵，避免機器人摔落損壞。Scratch案例演示1、懸崖急停 任務內容：讓機器人在桌面上行走，當行至桌面邊緣(懸崖)時機器人立馬停止。原理：機器人遇到懸崖時，此時灰度傳感器檢測值接近最大值；當機器人在桌面上行走時，灰度傳感器檢測值必定小于懸空值。這樣

16、就能利用灰度傳感器完成“懸崖急停”任務。1. 在Scratch 界面“腳本”區(qū)域找到“事件”模塊，單擊事件，將“當綠旗被點擊”這個圖形塊拖到右邊的編程區(qū)。2. 單擊“控制”，將“重復執(zhí)行”拖到編程區(qū)，位 于當綠旗被單擊的下方。3. 用機器人的中間（或者左右）灰度傳感器檢測機器人在桌面和懸空時的光感值，取中間值。桌面上光感值 懸空時光感值 當中間（或者左右）灰度傳感器檢測到的值大于這個中間值時，機器人停止；當中間（或者左右）灰度傳感器檢測到的值小于這個中間值時，機器人前進。這里中間值取3000。4. 將“控制”模塊的“如果-那么-否則”圖形塊拖到重復執(zhí)行圖形塊內。5. 點擊“數(shù)字和邏輯運算”，將

17、“大于”圖形塊拖至“如果-那么-否則”圖形塊的條件框中。6. 將“更多模塊”中的“讀取中間光感”拖到“大于”圖形塊的第一個空白處。在第二個空白處輸入中間值3000。7. 條件成立時，機器人停止。將“更多模塊”的“設置電機”拖到條件成立時的執(zhí)行區(qū)域。將其中一個左電機設置為右電機。左右電機都設置為0。8. 條件不成立時，機器人前進。將“更多模塊”的“設置電機”拖到條件不成立時的執(zhí)行區(qū)域。將其中一個左電機設置為右電機。左右電機都設置為2000。9. 保存文件。單擊“文件”，選擇“Save as”。在彈出窗口中輸入文件名，單擊保存。文件名可以是中文漢字，英文字母，數(shù)字，字符。10. 運行程序前，先在機器人中裝入電池并按下電源 鍵。單擊綠旗，機器人運行。2、小貓釣魚 任務內容：使用機器人按鍵傳感器幫助小貓釣魚。1. 繪制舞臺背景工具欄繪畫區(qū)顏色選擇2. 繪制角色 工具