信息技术清华大学版（贵州）(2024)第3单元 自制开源机器人--机电结合控制系统第2课 避障机器人--感知障碍与行动规划教案配套课件ppt

这是一份信息技术清华大学版（贵州）(2024)第3单元 自制开源机器人--机电结合控制系统第2课 避障机器人--感知障碍与行动规划教案配套课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了CONTENTS等内容，欢迎下载使用。
要制作项目，需要知道如何实现避障的原理；
要制作项目，需要了解实现控制的硬件器材；
要制作项目，需要了解实现控制的程序代码。
五年级信息科技上册 · 3.2 避障机器人
想要深入认识机器人，可以从开源机器人入手，了解相关的过程与控制原理，还可以自己尝试实现部分功能，比如我们常见的大部分机器人能够感知周围的障碍物，及时调整行进路径，避开障碍物。像这样的避障机器人应用了什么样的原理？制作这样的机器人原型需要什么样的工具和方法？这节课我们一起探索一下吧！
生活中的避障机器人的应用有很多，请大家以扫地机器人为例，说一说它是怎么工作的呢？
同学们，假设让你们制作一个简易机器人，你们会如何设计？会使用什么技术来实现呢？
当我们要实现机器人的某个功能时，可以从开源机器人着手，研究其功能背后实现的原理。机器人具有感知能力，并能根据感知到的信息做出行动规划。要实现机器人的某个功能，我们需要思考机器人需要感知哪些信息？感知到信息后，机器人要做什么样的行动规划?以避障机器人为例，避障机器人需要具有感知障碍物的能力，能够通过对障碍物的距离判断来规划行走路线。比如在机器人行进过程中，当前方有障碍物挡住前进的道路时，机器人可以转弯以避开障碍物，再继续前进。因此，避障机器人的功能可以归结为自动行走、感知障碍物并显示与障碍物之间距离、躲避障碍物等基础功能。
感知障碍物——做出行动规划
大家想要实现一个具备怎样功能的机器人呢？请分析你想要设计的机器人的功能。
学习助手功能：回答各种问题并能够快速准确地回答主人的问题，包括历史、科学、文化等方面的知识。可以通过连接互联网获取最新的信息。健康管理功能：健康检测及运动检测、健康提醒紧急救援等。家庭助手功能：扫地和拖地能够自动清洁地面，识别不同的地面材质并调整清洁方式，紧急救援在紧急情况下，能够拨打急救电话或联系家人。社交互动功能:陪伴主人参加社交活动，如聚会、旅行等。
机器人的工作过程（见图3.2.2）一般是通过感知系统（输入）获取外部信息，然后将这些信息发送给控制系统（控制）进行处理，控制系统通过运算后给出处理方案，将方案结果发送给执行系统（输出）执行相应的操作，如机器人行走。
机器人的感知系统通常是各种传感器，这些传感器就相当于机器人的眼、耳、口、鼻。根据功能的不同进行分类，常见的机器人传感器如表所示。
超声波传感器及其工作原理
超声波传感器的工作原理
通常情况下，机器人行走有前进、后退、左转、右转和停止等情况。以轮式机器人为例，当左、右两个轮子以同样的速度往同一个方向转动时，机器人就前进或后退。当两个轮子的转速存在差别时，机器人就会转弯。
分析了机器人的功能之后，根据机器人的功能准备相关器材。如避障机器人感知障碍物用什么感知设备可以实现呢？常见的有超声波传感器、雷达传感器、红外探测传感器、摄像头等。避障机器人的行走功能用什么设备来实现需要根据机器人的形态来定，例如轮式机器人可以使用电机来实现行走，像双足、四足等机器人可以使用舵机等设备来执行行走的功能。
要实现避障机器人的相关功能，同学们会选择哪些器材呢？
实现避障机器人的功能可按照以下方式，利用连接线将超声波传感器和电机连接到主控板上。
项目体验——避障机器人
主控板控制机器人避障程序代码