第3節(jié)機(jī)器人避障目錄CONTENTS12碰撞傳感器機(jī)器人碰撞后退3機(jī)器人避障行進(jìn)探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)碰撞傳感器。通過(guò)機(jī)器人碰撞實(shí)驗(yàn)，初步掌握避障的一般方法。學(xué)習(xí)感悟：在“碰撞”的火花中，找到解決問(wèn)題的一般方法。實(shí)踐創(chuàng)作：碰撞后退、避障行進(jìn)程序設(shè)計(jì)。日常生活中，盲人外出時(shí)一般都會(huì)帶著探路杖，一邊行走，一邊用探路杖探測(cè)前方是否有障礙。若確認(rèn)沒(méi)有障礙物，則向前行進(jìn)；若探測(cè)到前方有障礙物，則暫停，轉(zhuǎn)換方向，繼續(xù)探測(cè)、邁進(jìn)……機(jī)器人的行進(jìn)過(guò)程與盲人行走類似。機(jī)器人遇到障礙物，通過(guò)碰撞檢測(cè)及時(shí)作出反應(yīng)，邊探測(cè)、邊行進(jìn)。一、碰撞傳感器碰撞傳感器有兩種類型：一種是微型開(kāi)關(guān)，一般被封裝，通常還伸出一根探測(cè)桿；另一種是按鈕開(kāi)關(guān)。如圖所示，該機(jī)器人的周圍分別設(shè)置了三個(gè)碰撞傳感器。通過(guò)碰撞傳感器的斷開(kāi)、閉合，機(jī)器人就可以判斷是否發(fā)生了碰撞，并根據(jù)哪些碰撞傳感器發(fā)生了動(dòng)作、判斷發(fā)生碰撞的方向。帶碰撞傳感器的“學(xué)生機(jī)器人”二、機(jī)器人碰撞后退任務(wù)：為機(jī)器人設(shè)計(jì)碰撞程序。傳感器：碰撞傳感器。要求：當(dāng)機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中發(fā)生碰撞時(shí)，則停止前進(jìn)，并發(fā)出聲音警告，同時(shí)后退若干距離并轉(zhuǎn)彎。重復(fù)此過(guò)程。事件分析整個(gè)過(guò)程可分解為三個(gè)事件：行進(jìn)、碰撞檢測(cè)和碰撞處理。其中，行進(jìn)與檢測(cè)是重復(fù)過(guò)程，這兩個(gè)事件產(chǎn)生的順序不同決定著算法的不同。算法分析算法一：行進(jìn)一檢測(cè)碰撞“行進(jìn)→讀碰撞傳感器值→判斷是否碰撞”。若無(wú)，則繼續(xù)行進(jìn)；若有，則碰撞處理。依次重復(fù)“行進(jìn)一檢測(cè)”過(guò)程。碰撞一算法1.dat算法分析算法二：檢測(cè)碰撞一行進(jìn)先讀碰撞傳感器值，判斷是否碰撞。若有，則碰撞處理；若無(wú)，則繼續(xù)行進(jìn)。依次重復(fù)“檢測(cè)一行進(jìn)”過(guò)程。碰撞一算法2.dat討論學(xué)習(xí)（1）仔細(xì)分析算法一和算法二的流程圖，想一想，它們最主要的區(qū)別是什么？算法一算法二區(qū)別（2）分別將直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為“2”和“20”，觀察機(jī)器人在兩種不同速度下應(yīng)對(duì)碰撞的差異，并分析速度對(duì)碰撞的影響。三、機(jī)器人避障行進(jìn)機(jī)器人檢測(cè)到障礙物后，主動(dòng)做出反應(yīng)以避免碰撞，這種機(jī)器人的智能化程度更高了。利用紅外傳感器可以幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)避障的目的，如圖所示。機(jī)器人避障任務(wù)：為機(jī)器人設(shè)計(jì)避障程序。傳感器：紅外傳感器。要求：當(dāng)機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中檢測(cè)到障礙物時(shí)，能主動(dòng)作出轉(zhuǎn)彎動(dòng)作，避免發(fā)生碰撞。重復(fù)此過(guò)程。事件分析整個(gè)過(guò)程可分解為三個(gè)事件：行進(jìn)、障礙物檢測(cè)相避障處理。算法分析左轉(zhuǎn)彎（打√）右轉(zhuǎn)彎（打√）左電機(jī)□正轉(zhuǎn)

□停

□正轉(zhuǎn)

□停

右電機(jī)□正轉(zhuǎn)

□停

□正轉(zhuǎn)

□停

程序“避障行進(jìn).dat”程序的流程圖，如圖所示?！氨苷闲羞M(jìn)”程序探究學(xué)習(xí)（1）當(dāng)障礙物很小，或者距離機(jī)器人很遠(yuǎn)時(shí)，機(jī)器人能否發(fā)現(xiàn)障礙物？為什么？（2）假設(shè)電機(jī)沒(méi)有停轉(zhuǎn)，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人轉(zhuǎn)向？請(qǐng)模仿轉(zhuǎn)彎事件算法分析表設(shè)計(jì)你的算法，并畫(huà)出左轉(zhuǎn)（或右轉(zhuǎn)）的流程圖。左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎左電機(jī)右電機(jī)流程圖（3）分別對(duì)不同紅外傳感器的檢測(cè)半徑參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并完成下表。測(cè)試檢測(cè)半徑是否安全轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)彎距離一□是□否□偏大□合適□偏小二□是□否□偏大□合適□偏小三□