tceic.com
简单学习网 让学习变简单
当前位置:首页 >> 学科竞赛 >>

乐高机器人教案


认识乐高蓝牙机器人系统一

NXT

参加教师 活动目的: 1、 认识 NXT 主要配件,并将其与 RCX 核心配件作比较,学习和掌 握新型乐高机器人; 2、 搭建蓝牙机器人 ; 3、 知道 NXT 控制器各按钮的作用 ,初步学会在 NXT 是编写简单程 序,理解传感器的功能 一、 乐高机器人一 活动过程: M NDSTORMS NXT 与

RCX 的比较

1、处理器由 8 位升到 32 位
丹麦乐高 ( LEGO ) 将于 2006 年 9 月上旬推出乐高公司和美国麻省理 工学院共同开发的机器人组件新款 “教育用 LEGO Mindstorms NXT ” 。 Mindstorms 是将配备微处理器 的 LEGO 公司的塑料积木组装起来, 通过 个人电脑制作的程序来控制的机器人。 此前的 RCX 的微处理器为 8 位, 而 NXT 配备 32 位处理器等, 提高了 性能。表格 1 列出 RCX 和 NXT 的比 较。 图 1:安装4 个传感器和 3 个伺服马达的 LEGO NXT

图 4: LEGO NXT 系统目前提供的 4 种传感器全家福 5、改进了编程软件

NXT 程序用软件 “ROBOLAB ver .2. 9 月 , 跟 ROBOLAB 原来的版本一样, 是基于 NILabVIEW 开发的。该软件 不仅可以制作 NXT 用的程序, 也可 以完成 RCX 用的程序。此前要操 作接近 400 个图标进行编程, 这次减少 为约 40 个,从而使 得编程更为简 单。 OS 为 “Windows2000 月 以上和“Mac OS X ” 。 图 5:乐高网站给出的 ROBOLAB 2. 9 的样图,跟以前版本相比,变化 较大 二、 快速认识 NXT 1 ... NXT 按钮 正面有四个按钮,它们分别是开关、运行;导航和返回。

2、 NXT 显示器上各图标的意义 最上一行,相当于状态栏,从左到右依次表示了:蓝牙、USB、NXT 控制器名、运行状态、电 池电量以及声音音量 的情况。

状态栏的下面是六个主控操作面板, 相当于主菜单, 它们依次是 : “My Fi es 我的文件” 、 “Try me 测试” 、“ Settings 设置” 、 “Bluetooth 蓝牙” 、“View 查看” 、 “NXT Program NXT 程序” 。 三、 NXT Prpgram (NXT 程序)

不需要在电脑上,通过 NXT 1、进入 NXT Program

就可以编写简单的控制程序。

2、 屏幕显示传感器和马达的连接方式 ;

3、 确定后 ,进入五步编程 第一步主要是设置运动方式:前后、
后退、左转、右转等 第二步主要是设置传感器 第三步 也是运动方式设置 第 四步 传感器感应设置 第五步 设置停止或循环运行 四、 活 动研究任务

1、 研究前进 5,前进的时间是多少?前进的距离是多少? 前
进 5,前进的时间是

;前进的距离是。 你的机器人能走直吗?你们是怎 么让它走直的? 2、 前进 5,再右转 2,看看你的 机器人怎么运动?

3、 组内合作完成下列任务:
每组四个同学,分别位于四方形的四边,要求用nxt 编程,将机器 人驶向自己的队友 。
( 1)

队长将机器人驶向程序员; 程序员让机器人左转驶向机械师 机械师让机器人按直线退到研 究员

(2) ( 3)

( 4)

研究员再让机器人转弯退回队长。

第三课 尝试 NXT 编程 教学目的: 1、 了解 NXT 编程软件界面;

2、 知道如何创建一个新文件;

3、认识移动图标,了解移动图标 的设置面板中各选项的意义 4、会
用它控制机器人的运动状态 (前进、后退、转弯运动) ; 5 、 学会如何下载 ,并运行机器人。教学 过程: 今天我们学习用电脑编写第一个程序,控制机器人按我们的意愿运 动。 进入编程环境 1、双击桌面图标,进入 NXT 编程环境 ;

2 、 一个出现下列程序进度条,调入程序; 二、
编写程序 有 FLASH 步骤 按下例操作步 骤编写程序 三、下载程序 1、 机器人与电脑的连接

用 USB 连线将机器人与 电脑连接。注意:下载程序时,NXT 必须打

开。三、 移动图标参数设置面板四、
运行机器人 按下列操作步骤运行 机器人 演示编写、下载、运行一个前进一一左转一一再前进的程序

| 寺|
活动研究任务

1、 研究能量级为 75%时机器人 1 秒钟,前进的距离是多少?大约乐高
单位

2、 能量级为 100% 时机器人 1 秒钟,前进的距离是多少?大约 乐高单


2、 组内合作完成下列任务:
每组四个同学,分别位于四方形的四边,要求用 nxt 编程,将机器 人 驶向 自己的队

友。
(1)

队长将机器人驶向程序员,前进 2 秒钟;

(2 ) 程序员让机器人前进 5 秒,左转驶,再前进 5 秒,驶向机械 川币;
(3)

机械师让机器人按直线后退,到研究员,时间根据距离调整;

( 4)

研究员再让机器人后退 5 秒,转向,再直线回到队长所在位

置。 第四课 机器人的计步器 教学 目标:

1、 学习和理解马达 内置角度传感器
2、 理解移动模块和马达模块的属性面板

3、 能准确控制机器人的运动距离和角度
4、 通过活动理解马达内置角度传感器的应用 教学
过程: 一、你知道吗 ? NXT 使用技巧

1、 关闭蓝牙功能,可以让 NXT 更省电 2 、 删除 NXT 中多余的程序,可节约空间。 二、研究活动 比较: 用时间控制机器人的运动

1 秒钟内马达能量为 75%行驶的距离大约是厘米 ; 1 秒钟内马达能量为 100%行驶的距离大约是 1 秒钟内马达能量为 75%行驶的距离 (填〈或〉) 马达能量为 100%行驶
的距离; 不同组的机器人 1 秒钟内 马达能量为 100%行驶的距离相同 吗?同)。 三、NXT 马达的内置角度传感器

用时间控制机器人的运动非常不准确,当电池能量足时机器人跑得 快,当电池能量 不足时,机器人跑得慢。为了解决这个问题,在 NXT 机器人的马达 中安装了一个角度传感 器,它可以记录机器人行走的距离 。马达里的角度传感器相当于机 器人的计步器。

3、 机器人的计步器是怎么计算机器人行走的距离的呢?
第一:它可以记录机器人轮子转过的圈数,根据轮子的周长,就可 以 计算出机器 人行走的距离。 观察学习环境中 的常用面板中的向前驱动。例如,我们 机器人的轮子周长约为 17 厘米 机器人轮子转 1 圈,前 进的距离是 机器人轮子转 2 圈,前进的距离是机器人轮子转 5 圈,前进的距离 是 厘米。机器人轮子转 10 圈,前进的距离是 厘米。 第二:记录机器人轮子转过 的角度,根据角度 ,计算出机器人行走 的距离。 我们知道 ,一个是 360 度,如果机器人的轮子转过半周,那么它转 过的角度就是 180 度,走过的距离就是轮子周长的一半,大约8. 5 厘米。

四、学习电机模块 移动模块虽然也能控制机器人做转弯运动,但由于不能准确地控制 单 个马达的能量级 ,因为机器人的转弯运动很难精确控制。为此,我们 可 以使用电机模块。 1、 电机模块 位置、属 性

2、下面,我们用电机模块控制机器人转直角 : 方法一:一个电
机停,一个电机运动 方法二:一个电机快,一个电机慢 方法 三:两个电机向相反方向运动 五、挑战任务 想办法让你的机器人沿一块地砖走 50*50 的正方形 第 五课 机器人的眼睛 发表时间: 2008-10-17 20 :04:51 来源 : 龙小分校 编辑: 龙小分校 点击/ 评论: 1944/0 教学 目标 1、 认识乐高光电传感器,知道光电传感器的作用;

2、 初步理解光电传感器的原理;

3、 会利用光电传感器测试不同物体表面反射光的光值
4、 初步学会利用光电传感器控制机器人启动或停止。 教学过
程 一、引入 想一想,我们人的眼睛都能看到和分辩什么? (主要功能〉 第一, 我们能分辩物体的颜色 第二, 我们能分辨物体的形状和大小 第三, 我们能分辩物体的远近 机器人要能模拟人的眼睛的功能,也应该能 做到分辩物体的颜色、 形状、大小和远近。但机器人的的眼睛的功能没有人眼功能这么强大的 全面。因此,我们常常需要给机器人 安装多个眼睛。比如我们安装一个 或多个光电传感器来分辨物体的颜色;安装一个超声波传感器来判断物 体的距离 ;安装一个火焰传感器来识别火焰等。 机器人眼睛功能比较单一,为实现不同的功能,需要安装不同功能 的眼睛。 二、初步认识传感器



在此飞附



三、NXT 蓝牙机器人光电传感器 光电传感器是机器人的眼睛,它是 主要元件是一个发光二极管和一 个光敏管。我们看到光电传感器有两个灯 ,工作时,一个灯发红光,一 个灯不发光只接收反射回来的光线。当光电传感器照到不 同颜色的表面 时,接收到的反射 光的强弱不同,控制器就可以据此判断出物体表面的颜色。 NXT 的光电传感器工作时还可以关闭发光灯。

1、 NXT 光电传感器的安装 可参考学习面板 中 “检测黑线” 的方法安装 光电传感器属于信息输入 ,因此它可以接在 NXT 的 1、2、3、4 输入 端的 任何一个输入口 中。 通常我们插在 3 号端口。 2 、 直接从 NXT 显示屏上查看接收光的返回值

(1) 在主菜单中选择 View (显示) (2 ) 再选择 Ref lected light (反射光) 或 Amb ient light (环境
光)

(3)
(4 )

最后选择 Port (端口) 号,如Port 3 读出光的反射值。

3、 研究活动
分别测出距离乐高积木大约 5 毫米处,不同颜色的积木块的反射光 值和环境光

4、
(1)

从光电传感器属性面板中查看接收光的返回值 拖拉一个光电传感器模块到程序流程线上; 从属性面板的反馈控制箱中读中接收光的返回值

(2)

5 、 研究活动 分别测出距离乐高积木大约 5 毫米处,不同颜色的积木块的反射光 值 和环境光 值 四、挑战任务 1、下面的黑线表示车站,让你的机器人直线前进,看到车站(黑线〉


STOP !

分析:我们并不知道离黑线有多远,所以用角度传感器和时间都无 法控制机器人行走的距离。因此,我们只能考虑利用光感,让机器人一 直前进,直到 它看到黑线,立即 STOP。 程序: 课后记: 今天的教学很成功,通过几周的训练 ,同学们基本都适应了这样的 研究和挑战模式。在两种测光值的研究中,同学们的积极性很高,方法 也比较得当。 在挑战任务中 ,由于机器人看到黑线就停,效果明显。因些同学们 的研 究热情也很高。 第六 课 机器人的耳朵 发表时间: 2008-11 -1 2 14:01: 05 来源 : 龙小分校 编辑:龙小分 校 点击/ 评论: 1317/0 教学活动目的 1、 知道机器人的耳朵实际上是一个声音传感器。声音传感器,能

够使机器人象人一样具有昕觉。
2、 会利用声音传感器控制 (启动) 机器人运动或停止;

3、 编写程序让机器人沿黑线行走 教学过
程 一、引入

光电传感器使机器人有了视觉 ,能分辨物体的颜色,那么 ,能不能 让 机器人象人一样有昕觉 ,能听到环境的声音呢? 当然可以,我们可以给机器人安装一个声音传感器。

二、NXT 声音传感器 声音传感器实际上就是一个类似话筒 (耳麦〉 的设备,它能接收声 音 信息。 声音的大小常用音量表示 ,单位是分贝 。一般的声音传感器 只能 感受到有无声音和音量的大小,而不能分辨语义。比如,我们制作 一个声控 机器人,要求它听到声音就开始前进。现在,我们启动机器人, 当我们说 “停” 它同样开始前进。这对人来说是一件很有趣的事。 声音传感器能够检测到的声压大于 90 分贝。 因为声压的等级非常复 杂, 所以在 Minds torms NXT 上显示的时比例(%) . 数字越小, 声音越小 。 例如:? 4-5% 大约是安静的卧室

? 5-10% 从较远距离昕人的谈话 ? 10-30% 较近距离的正常谈话 , 或者正常音量下的声音播放器? 30-100% 人们的喊叫声, 或者大音量的音响 声音传
感器的安装 参见 NXT 常用面板中的 “声音控制” 。 探索活 动 1、试试各种声音效果,并记录下 NXT 接收到的声音大小值。 操作方 法:

(1)

将声音传感器连接到 NXT 输入端口 2;

(2 ) 在 NXT 显示器上选择 View 子菜单,选择声音传感器的图标
和声音传感器连接到的接口;
( 3)

向声音传感器说话 ,看看显示屏的效果;

挑战任务 制作一个声控机器人,要求启动后原地不动,昕到声音后开始运动, 再次听到声音后停止运动。 分析:启动机器人后,让机器人进入等待状态,当声音值达到预设 的阀值后,机器人前进,同时,再次监昕声音,如果再次听到声音,则

STOP !
声音传感器属性设置 第七 课 机器人的眼睛 ( 2 ) 发表时间 : 2008-11 -1 2 1 4 :06 : 18 来源: 龙小分校 编辑: 龙小分校

点击/评论:1279/0 教学目标
1、 认识乐高超声波传感器,知道超声波传感器的作用;

2、 初步理解超声波传感器的原理;

3、 初步学会利用超声波传感器控制机器人走迷宫 。

教学过程

一、 引入
光电传感器让机器人能分辨物体的颜色,但它不能判断物体的远近, 为了帮助机器人判断物体的远近,我们可以给机器人安装一只超声波传 感 器。 二、 乐高超声波传感器 乐高超声波传感器,有由一个超声波发射器和一个超声波接收器组 成, 通过检测发射声波 (类似于声纳) 和反馈声波延迟 的的时间,测算 障碍 物离自己的距离 。
(1)

屏幕显示机器与最近物体的距离值 ,单位为厘米或英寸;

(2 ) 超声波传感器的检测距离为 0-250 厘米;
( 3)超声波传感器通常接在输入端 口 4;

三、

超声波传感器的安装 参见超声波测距

二气, J
): ;;,, · 1
_ 2

3

4

第 17/21 页 研究任 务 请你编写一个程序,让你的机器人向墙靠近,直到离墙 20 厘米处停止。 试一试,当你设置机器人停止的触发值为 20 厘米时,机器人停下时, 距 离墙的实际距离是多少?如果我们要机器人停下的位置距离墙刚好

20 厘米,程序中实际停止的触发值是多少?

广

仨二品 ♂ 严

1

挑战任务 你能做一个简单的迷宫机器人,让它从下图中的入口进,出 口出吗? 第 18/21 页 第八课 能识别路线的机器人 发表时间:2008-11-12 14:18:40 来源:龙小分校 编辑:龙小分校 点

击/评论:1616/0 教学目标:

1、 光电传感器的灵活应用 2、 学习和理解循环和分支程序结构教学过程:
一、师引导 我们的机器人已经具有类人的视觉功能 ,通过光电传感器,可以识别颜 色,通过超声波传感器感受物体的远近。 今天我们通过一个实际任务来 比 一比,看谁的机器人最能干。

二、任务描述 让机器人沿固定的黑跑道行走,看谁的机器人走完全长所用时间最短。

田”’ ?ll1llb c:-o? 第 19/21 页 三、任务分析 黑色跑道是单路线 ,没有叉道,因此我们可以采用单光感走黑线。 单光 感走黑线原理:在黑线上往 白色区域走,在 白色区域往黑线走。即 走 “之” 字形。 观看 “跟随暗线” 视频,理解单光感走黑线的原理。 囚、程序分 析 1、分析 如果在黑线上:C 走, B 停 即右转:

如果在 白色区域: B 走,C 停 即左转。 上述动作反复 重复执行。

2、 循环程序

需要反复执行的一段程序我们可以放在一个循

环中 。 在生活中循环执行某一任务的例子很多,比如跑绳、拍 皮球等。3、 条件分支程序 在这个任务中 ,我们要根据机器人所处位置决定机器人重复执行那一段 程序,象这样的程序叫条件分支程序。

第 20/21 页 五、试运 行 1、如果机器人认不了黑线 ,说明你的条件分支中黑 白分界阀值设置不 正确,应重新测定黑 、自区域的光值,再取平均值 。

2、如果机器人左右摇摆太大 ,说明你的机器人转角弧度太大 ,可适当
减小马达的能量。

第 17/21 页 研究任务 请你编写一个程序, 让你的机器人向墙靠近, 直到离墙 20 厘米处停止。

试一试, 当你设置机器人停止的触发值为 20 厘米时, 机器人停下时, 距离墙的实际距离是多 少? 如果我们要机器人停下的位 置距离墙刚好 20 厘米, 程序中实际停止的触发值是多少?

挑战任务 你能做一个简单的迷宫机器人,让它从下图中的入口进,出 口出吗? 第 18/21 页 第八课 能识别路线的机器人 发表时间:2008-11-12 14:18:40 来源:龙小分校 编辑:龙小分校 点
击/评论:1616/0 教学目标:

1、 光电传感器的灵活应用

2、 学习和理解循环和分支程序结构
教学过程:

一、师引导 我们的机器人已经具有类人的视觉功能,通过光电传感器,可以识别颜 色,通过超声波传感器感受物体的远近。今天我们通过一个实际任务 来比一比,看谁的机器人最能干。 二、任务描述 让机器人沿固定的黑跑道行走,看谁的机器人走完全长所用时间最短。

第 19/21 页

三、任务分析 黑色跑道是单路线,没有叉道,因此我们可以采用单光感走黑线。 单光 感走黑线原理:在黑线上往 白色区域走,在 白色区域往黑线走。即 走 “之” 字形。 观看 “跟随暗线” 视频,理解单光感走黑线的原理。 囚、 程序分析

1、分析
如果在黑线上:C 走, B 停 即右转; 如果在 白 色区域:B 走, C 停 即左转。 上述动作反复重复执行。
2、 循环程序

需要反复执行的一段程序我们可以放在一个循

环中 。 在生活中循环执行某一任务的例子很多,比如跑绳、拍皮 球等。

3、 条件分支程序

在这个任务中,我们要根据机器人所处位置决定机器人重复执行那一段 程序,象这样的程序叫条件分支程序。

第 17/21 页 研究任务 请你编写一个程序, 让你的机器人向墙靠近, 直到离墙 20 厘米处停止。

试一试, 当你设置机器人停止的触发值为 20 厘米时, 机器人停下时, 距离墙的实际距离是多 少? 如果我们要机器人停下的位 置距离墙刚好 20 厘米, 程序中实际停止的触发值是多少?

挑战任务 你能做一个简单的迷宫机器人,让它从下图中的入口进,出 口出吗? 第 18/21 页 第八课 能识别路线的机器人 发表时间:2008-11-12 14:18:40 来源:龙小分校 编辑:龙小分校 点
击/评论:1616/0 教学目标:

1、 光电传感器的灵活应用

2、 学习和理解循环和分支程序结构
教学过程:

一、师引导 我们的机器人已经具有类人的视觉功能 ,通过光电传感器,可以识别颜 色,通过超声波传感器感受物体的远近。今天我们通过一个实际任务 来比一比,看谁的机器人最能干。 二、任务描述 让机器人沿固定的黑跑道行走,看谁的机器人走完全长所用时间最短。

第 19/21 页

三、任务分析 黑色跑道是单路线 ,没有叉道,因此我们可以采用单光感走黑线。 单光感走黑线原理:在黑线上往白色区域走,在 白色区域往黑线走。即 走 “之” 字形。 观看 “跟随暗线” 视频,理解单光感走黑线的原理。 囚、程序分 析 1、分析 如果在黑线上:C 走, B 停 即右转; 如果在 白 色区域: B 走, C 停 即左转。 上述动作反复重复执行。
2、 循环程序

需要反复执行的一段程序我们可以放在一个循

环中 。 在生活中循环执行某一任务的例子很多,比如跑绳、拍皮 球等。

3、 条件分支程序

在这个任务中,我们要根据机器人所处位置决定机器人重复执行那一段 程序,象这样的程序叫条件分支程序。

第 20/21 页 五、试运行 1、如果机器人认不了 黑线,说明你的条件分支中黑 白分界阀值设置不 正确,应重新测定黑 、自区域的光值,再取平均值。 2、如果机器人 左右摇摆太大,说明你的机器人转角弧度太大 ,可适当

减小马达的能量。 祝孩子们成 功!

1、如果机器人认不了黑线 ,说明你的条件分支中黑 白分界阀值设置不 正确,应重新测定黑、自区域的光值,再取平均值 。

2、如果机器人左右摇摆太大,说明你的机器人转角弧度太大 ,可适当
减小马达的能量。 祝孩子们成功 !


推荐相关:

03乐高机器人入门班教案

03 乐高机器人入门 2 班教案部 门第 5-6 讲日期 教学内容(课题) 教学目标教学重点及难点 班级 乐高机器人入门班 教具 任课教师 多媒体设备,课件,乐高套装 ...


乐高机器人教案

乐高机器人教案_其它课程_初中教育_教育专区。乐高机器人—齿轮篇教案在机器人的设计中,机械结构是完善系统的一个重要因素。要认 识各种各样的传动机构,了解其工作...


乐高机器人教学案例

乐高机器人教学案例_其它课程_小学教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 乐高机器人教学案例_其它课程_小学教育_教育专区。...


乐高机器人教案-模板

乐高机器人教案-模板_学科竞赛_小学教育_教育专区。乐高机器人活动教案课 程名称活动课题 百变工程 建筑工地 日期 2015.3.20 教师 学员 活动 目标 知识目标: 1....


02乐高机器人入门班教案

02乐高机器人入门班教案_学科竞赛_小学教育_教育专区。乐高机器人入门班教案 02 部门第 3-4 讲日期 教学内容(课题) 教学目标教学重点及难点 知识与技能: 了解熟...


机器人教案

教学目标 科技活动教课教案 主讲教师: 仲燕 授课时间:11 月 7 日 学时数:1 学时 1.使学生初步了解机器人概念、特征; 2.使学生了解中鸣、乐高机器人工作...


乐高机器人入门班教案

乐高机器人入门班教案_其它课程_小学教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 乐高机器人入门班教案_其它课程_小学教育_教育专区。班级 第 1-2 讲日期...


避障机器人-教学设计

乐高机器人设计及制作》教学设计 《避障机器人》教学设计郑州四中 贺红波 【学情分析】 学生在此之前已经认识了各种传感器,并且具备了基本的编程能力,这是本 节...


02乐高机器人入门2班教案

02 乐高机器人入门 2 班教案部 门第 3-4 讲 科技部 日期 班级 乐高机器人入门 2 班 2011-3-6 教具 任课教师 莫智源 多媒体设备,课件,乐高套装 教学内容...


乐高作业

乐高作业_其它课程_初中教育_教育专区。1/6 中小学乐高教育教学设计(初中案例)...使用乐高机器人 搭建智能密度计; 软件编写程序; 用天平测量质量; 程,测试并...

网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 简单学习网 www.tceic.com
copyright ©right 2010-2021。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com