《川教版信息技术九下第13课《机器人灭火—迷宫灭火》教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《川教版信息技术九下第13课《机器人灭火—迷宫灭火》教案（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、川教版信息技术九下第川教版信息技术九下第 1313 课机器人灭火课机器人灭火迷宫灭迷宫灭火火wordword 教案教案我们丹城中学机器人实验室通过大量实验，结合网络上搜索到的资料，通过归纳，总结出下列最差不多的法则，下列原则和红外传感器的数量无关，和使用的教学机器人类型（红外传感器类型）无关，是抽象层次的描述，至于具体实现，请参考下面的代码或者各共享方案。一）红外传感器实现左右手法则 的最差不多原理）迷宫法则看到墙壁离开墙壁,看不到墙壁,接近墙壁.）迷宫函数构造法则迷宫函数语法结构中必须包含有前进、左转、右转三个重量，或者能够分解出上述三个重量。二）红外传感器实现左右手法则 的一样过程迷宫法则
2、看似简单，实则博大精深，上面讲述的最差不多原理专门抽象，就象牛顿第一定理f=ma一样，需要结合实际例子才能明白得，我们把他分散在第、等章节进行讲解，使迷宫法则逐步从科学的殿堂走下来，让他成为同学们手中的玩物。上面的“看到墙壁离开墙壁,看不到墙壁,接近墙壁.”是哲学层次的描述，也是最高层次的描述，抽象性最高，是一切迷宫算法的理论基础，哲学层次的描述和红外传感器的数量无关。从哲学层次动身，我们能够找到几种算法层次的描述，哲学层次和算法层次都和使用的机器人种类无关。从算法层次动身，算法进行具体化，我们就要进行代码编程，代码层次和硬件直截了当有关，也确实是不同公司的产品代码可能会有差别。编码后，我们还
3、要到场地上进行实地调试，使机器人真真能走出稳固快速的迷宫线路。构造迷宫算法的理论依据越原始，算法变化的空间越大，设计难度也大，但显现又快又稳的算法的可能性也大，下面内容，以及第，等章节，我们将从各个层次上来论述迷宫算法的构建过程。为了找到火焰，我们要让机器人做迷宫搜索，不管使用什么策略，左手法则和右手法则差不多上迷宫搜索的基础，我们至少要实现其中一种行走方法。在那个地点作者向大伙儿举荐的方案是机器人左右手法则都会走，如此机器人灭火和回家的效率就比较高，在那个地点中间朝前的红外传感器是左右手法则共用的传感器。本章我们只是简单介绍一下迷宫算法，关于迷宫法则的深入讨论，作者把它放在和 这两章再作论述
4、。6 61 1左手法则左手法则所谓左手法则确实是机器人把左边的墙壁看成是参照物，机器人贴迷宫左侧的墙壁实现行走。要实现左手法则需要用到红外避障传感器，最常见的是用两个或三个传感器的实现方法，两个传感器来实现左手法则调试最简单。三个传感器的实现方法调试比较难，三个以上传感器的用法行走速度不一定就快，传感器之间相互干扰专门难解决，在那个地点我们不作介绍。一个传感器的实现方法稳固性低，实战中专门少有人使用。611 三个传感器实现左手法则的算法三个传感器实现左手法则能够使用两个传感器类似的方法，确实是“看到墙壁，往外走，看不到墙壁往里走。”在那个地点我们给出比较典型的算法，下面的算法调试比较难，调试得
5、不行，机器人容易做出自向矛盾的微动作，表现为停步不前，或者在某处发抖。在那个地点提供的算法原理是：前面看到右转，左 45 度看到右转，左边看到前进，什么也没有看到转左弧。图 6-1图 6-1 是三个传感器走左手常见的安装方法，依照调试体会，左传感器也向前偏转一定角度，如此设计，机器人走迷宫的速度会快一些。前红外传感器观看范畴20cm 左右，左传感器观看范畴 20cm 左右，左 45 度传感器观看范畴 10cm 左右，红外的观看范畴、角度和下面面的马达参数一样，都需要调剂以适应自己的机器人。假设纳英特机器人前面传感器接 13 口，左 45 度接 12 口，左红外接 11 口。参考代码如下：Voi
6、d migong_left()If(digital(13)=1)/前面看到，原地右转motor(0,40);Motor(1,-70);elseIf(digital(12)=1)/左上角 45 度看到，原地右转motor(0,40);Motor(1,-70);elseIf(digital(11)=1)/左边看到，前进motor(0,60);Motor(1,60);)Else/什么也没有看到，转左弧motor(0,-80);Motor(1,80);motor(0,80);Motor(1,80);假如同学们觉得那个算法调试有难度，能够使用下面的差不多算法：Void migong_left()If(d
7、igital(13)=1|digital(12)=1|digital(11)=1)/看到墙壁，往外走motor(0,40);Motor(1,-70);else/看不到墙壁往里走motor(0,-50);Motor(1,50);motor(0,50);Motor(1,50);612 两个传感器实现左手法则的算法不管你使用那个公司的产品，左手法则都能够用两个传感器实现，如图6-2是两个传感器走左手的常见安装方法。一个传感器在机器人前面中间位置，另一个装在机器人中间位置，朝左前 45 度偏转，观看距离 10-15 厘米。左手法则的差不多原理是看到墙壁，往外走，看不到墙壁往里走。假设纳英特机器人前面传
8、感器接 13 口，左 45 度接 11 口。则具体参考代码如下：图 6-2Void migong_left()If(digital(13)=1)/前面有墙原地右转。Motor(0,40);/右转时刻长，前面有墙壁不前进，否则要撞墙。Motor(1,-100);Sleep(0.05);Else If(digital(11)=1)/左边有墙原地右转并前进。Motor(0,40);/右转时刻长。Motor(1,-100);Sleep(0.05);Motor(0,70);/前进无延时，否则要撞墙。Motor(1,70);Else/什么也看不见，划左弧。Motor(0,-80);Motor(1,80);
9、Motor(0,80);Motor(1,80);假如同学们觉得那个算法调试有难度，能够使用下面的差不多算法：Void migong_left()If(digital(13)=1|digital(11)=1)/看到墙壁，往外走motor(0,40);Motor(1,-70);else/看不到墙壁往里走motor(0,-50);Motor(1,50);motor(0,50);Motor(1,50);上面我们给出了两个传感器实现左手法则的一种算法，给出这种算法是为了说明两个传感器走左手的原理，在第二章我们论述了把迷宫行走和地面检测结合起来的算法，为无火不进房间的实现提供了基础。613 一个传感器实现
10、左手法则的算法一个传感器走左手法则的算法本身意义不大，我们在那个地点提供算法只想说明一个问题，就确实是到了专门困难的程度，我们也要有解决问题的信心。实现的原理和 2 个传感器一样，那个地点的算法我们把一个传感器当做两个来用，传感器安装在机器人前左45度角，接12号口,红外的观看距离是10-15厘米左右。图 6-3int m=0;void main()/主程序while(1)migong_left();void migong_left()/左手法则if(digital(12)=1)/假如传感器看到墙壁m+;if(m30000)m=0;if(m%3)30000)m=0;if(m%3)2)/3 个时
11、刻片内 2 个时刻片左转motor(0,-70);motor(1,40);sleep(0.03);else/3 个时刻片内 1 个时刻片左转并前进motor(0,-70);motor(1,40);sleep(0.03);motor(0,50);motor(1,50);else/假如传感器没有看到墙壁motor(0,40);/向右转弧线motor(1,-40);motor(0,80);motor(1,80);6 63 3常见搜索策略介绍常见搜索策略介绍搜索策略一样能够分为两大类，一类是常规的搜索法，使用左手法则和右手法则为基础，一样搜索的顺序是 1-2-3-4 房间或按照 4-3-2-1 的房间
12、顺序搜索。另一类专门规的搜索法，要紧有一技必杀和固定路线两种。以下所讲的方法不存在哪种最好的问题，假如世界上有最好的算法，也就没有人用其他方法了，竞赛也没有意义了。6 63 31 1常规搜索法常规搜索法6 63 31 11 1 进房间搜索法进房间搜索法进房间搜索法确实是左手法则或右手法则的简单应用，是入门时期的常用方法，算法简单易学，速度慢，多显现在刚开始开展机器人活动的地点，现在使用的人差不多专门少，适合刚入门的小学生使用。如左手法则在起点朝前启动，只能搜索到 1、2、3 号房间，朝右启动，只能搜索到 4 号房间，但它是一切算法的基础，是所有灭火机器人学习者必须把握的一种方法。本教程把进房间
13、搜索法简称为绕房法,把不进房间搜索法简称为退房法,这时候退房法是广义的退房法,包括退房法和旋转法。在小泥鳅系列共享方案中，我们还介绍了一种绕房法向退房法进化的过渡类型半退房法。4 43 31 12 2 不进房间搜索法不进房间搜索法简单搜索法不管房间内有没有火都要到里面去绕，因此速度慢，无火不进房间是对简单搜索法的改进。它结合白线检测，按照房间把迷宫搜索分为几时期，到了房间门口就停止脚步，检测里面是否有火焰，假如有火到里面去灭火，否则，顺序搜索下一个房间。不进房间搜索法实际上是对简单迷宫法则的改进，简单的迷宫法则把墙壁当作参照物来决定下一步的动作，而不进房间搜索法实际上是利用墙壁和门口白线参照物
14、来决定下一步的动作。依照利用门口白线的方法不同，又能够分为退房法和旋转法两大类。(1)退房法对无火不进房间的机器人来说，又存在两种实现策略，比较容易的是退房法，机器人在房间门口假如判定出房间内没有火焰，就后退出房门，然后到其他房间搜索。例如从 4 号房间出来，后退一定时刻或后退到后面的传感器看到墙壁，然后走右手法则进 3 号。退房法依照后退的方法不同，又能够分为时刻法和条件法两类，时刻法确实是后退一定的时刻，然后转动一定角度，接下去搜索其他房间。时刻法比较容易把握，但专门难把握后退时刻的长短，假如后退时刻太长，有撞墙的可能，会降低迷宫行走的速度。后退时刻太短，机器人找不到参照物，会显现转圈的现
15、象。条件法确实是在机器人后面安装1-2 个传感器，在传感器看到墙壁时，就停止后退。我们也能够结合使用2 种方法，先后退一段时刻，然后后退到传感器看到墙壁，这种方法稳固性高.我们后面要学习的各个共享方案大部分是退房法,大伙儿能够到这些方案中学习具体操作方法。(2)旋转法旋转法是利用门口白线和墙壁作为迷宫行走参照物的实现方法，旋转法的实现要比退房法难，速度也更快。旋转法能够在旋转的同时检测火焰，节约了检测时刻，由于机器人在转动的过程中容易发觉火焰，因此检测火焰的效率更高。旋转法速度比退房法快点，但调试难度大。依照旋转的角度，旋转法有半旋法和全旋法两类。机器人进行 90 度旋转的方法叫半旋法，180
16、 度旋转的方法叫全旋法，我们在后面的章节向大伙儿介绍的是半旋法实现的方案。依照旋转方向不同能够分为同向旋转法和反向旋转法。机器人进门时处于旋转状态，假如旋转法旋转的方向和进门旋转的方向相同，我们称之为同向旋转法。假如旋转法旋转的方向和进门旋转的方向相反，我们称之为反向旋转法，反向旋转法的实现比较容易。旋转时的参照物能够是地面白线，也能够是两侧的墙壁，也能够用时刻作操纵变量，第十章的右手法则反向旋转法确实是用时刻和地面进行双保险设计的算法。（3）围绕法除了闻名的退房法和旋转法以外，作者还实验过另一种方法，取名字叫围绕法。如图 6-4，把走轨迹的方法引入到灭火中，用它来越过门口，越过门口的方法也分左手法则和右手法则两种。如图 6-5，在机器人下面安装 2-3 个地面传感器，A 或 B 看到白线向左转，C 看到向前走，什么也没看见，转右弧，一直到红外发觉对面的墙壁，接下去走一般的右手。图 6-4图 6-56 63 32 2 专门搜索法专门搜索法专门搜索法是用的人比较少的方法,所有专门搜索法共同特点是速度快,调试难度大,稳固性低.。这类方法中闻名的方法有一技必杀法和时刻法两种。(1)(1)一技
