小学机器人培训

1、特里斯特里斯机器人机器人一、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机器人右眼机器人左眼灰度传感器亮度传感器声音传感器亮度传感器灰度传感器灰度传感器红外发射头红外发射头红外接收头 1. 机器人硬件结构图：左电机右电机电池槽4节1.5V干电池万向轮128*64的液晶显示屏电源开关右电机按键传感器右电机按键传感器按键传感器USB端口电源端口外接端口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。

2、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。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

3、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。灰度灰度条条发光二极管光敏元件 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

4、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。 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。接收头发射头亮度传感器亮度传感器原理：将光敏元件作为检测元件加入到传感器 线路中，光线越强，光敏元件本身的电阻就越小，元 件两端的电压也就越小，传感器输出到主板的电压也 就越小。光线越强，测量的数值也就越小。光电接收器件，其对880nm 波

5、长具有最大灵 敏度，可用于可见光及红外光的接收及光电转换。 analogRead(5); 读出左亮度测量的数值； analogRead(6); 读出右亮度测量的数值； 测得数值范围：04095；二、软件平台安装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。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

6、单栏图形代码缩略图图形代码区垃圾桶图形模块分类栏幕布菜单栏菜单栏中一共有四个按钮: 新建； 打开； 保存； 生成代码；新建：单击“新建”，可以新建一个图形化编程文件。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。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。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 。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图形化模块分类栏图形化模块

7、分类栏包括：控制模块；动作模块；常量/变量；逻辑运算；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控制眼睛亮灭控制喇叭的频率和响度延时函数控制电机转速停止喇叭发声液晶屏显示数字液晶屏清屏液晶屏显示刷新液晶屏显示某个点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。眼睛：眼睛由一个LED灯

8、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。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

9、人显示数字 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。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

10、变量的定义数字常量用于定义变量并赋初值对变量赋值变量各传感器或执行模块功能选项模块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0-4095。 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

11、度，范围为1- 10。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。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”

12、代表传感器在黑线上，“0”代表传感器不在黑线上情况情况左灰度左灰度中灰度中灰度右灰度右灰度11002010300141105101601170008111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。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：让上述程序在if-else模块中组合，如下图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：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

13、行：将上述程序组合到if-else模块中，如下图：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软件平台背景列表区角色列表区舞台区菜单与工具栏功能选择栏指令模块脚本区模块分类栏机器人与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

14、机器人中下载一个通讯程序，即“scratch串口下载固件”。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。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

15、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。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。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

16、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. 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。5. 点击“数字和逻辑运算”，将

17、“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。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。9. 保存文件。单击“文件”，选择“Save as”。在弹出窗口中输入文件名，单击保存。文件名可以是中文汉字，英文字母，数字，字符。10. 运行程序前，先在机器人中装入电池并按下电源 键。单击绿旗，机器人运行。2、小猫钓鱼 任务内容：使用机器人按键传感器帮助小猫钓鱼。1. 绘制舞台背景工具栏绘画区颜色选择2. 绘制角色 工具