初中《信息科技》川教版九年級下冊

目錄第一單元認(rèn)識未來城市中的機(jī)器人第1節(jié)再識機(jī)器人第2節(jié)安防機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)第3節(jié)安防機(jī)器人的制作實(shí)踐第二單元探索未來城市中的機(jī)器人第1節(jié)城市建設(shè)機(jī)器人第2節(jié)安全消防機(jī)器人第3節(jié)跌倒救助機(jī)器人第三單元綜合應(yīng)用第1節(jié)確定項(xiàng)目規(guī)劃機(jī)器人方案第2節(jié)實(shí)踐操作實(shí)施機(jī)器人項(xiàng)目第3節(jié)評價(jià)交流展示機(jī)器人成果九年級下冊再識機(jī)器人

隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)器人已融入我們的工作與生活，成為人類的得力助手。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，提升信息素養(yǎng)，讓我們開啟機(jī)器人的學(xué)習(xí)之旅。

通過本單元的學(xué)習(xí)，我們將了解機(jī)器人的基礎(chǔ)知識，掌握Mixly編程工具和ArduinoUNO開發(fā)板的基本應(yīng)用，了解設(shè)計(jì)與制作中小學(xué)教育機(jī)器人的一般過程。

新學(xué)期伊始，學(xué)校組織同學(xué)們到科技館參觀學(xué)習(xí)?？萍拣^里“未來城市”主題廳吸引了大家的注意，在城市服務(wù)、城市管理以及生產(chǎn)生活等場景中都有機(jī)器人的身影。

機(jī)器人對我們來說并不陌生，它是靠自身動力和自我控制能力來實(shí)現(xiàn)指定功能的一種機(jī)器裝置，由控制、傳感和機(jī)械三大部分組成。

機(jī)器人通過控制部分接收傳感部分反饋的信息，指揮機(jī)械部分完成相應(yīng)動作，實(shí)現(xiàn)指定功能。技能學(xué)習(xí)，試一試人工智能時(shí)代已經(jīng)來臨！同學(xué)們，你準(zhǔn)備好了嗎?（一）機(jī)器人的控制部分1、機(jī)器人的控制部分

每臺機(jī)器人都有控制部分，該部分一般由控制系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)組成，它好比人的大腦及神經(jīng)系統(tǒng)，控制和協(xié)調(diào)傳感系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)。1、機(jī)器人的控制部分

控制系統(tǒng)由控制芯片及外圍電路組成。控制器接收到信息，經(jīng)過運(yùn)算轉(zhuǎn)化為指令，驅(qū)使機(jī)器人完成指定任務(wù)和動作。目前，常見中小學(xué)教育機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺有Arduino系列開發(fā)板、51單片機(jī)開發(fā)板等。

常見中小學(xué)教育機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺

常見中小學(xué)教育機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺

人機(jī)交互系統(tǒng)主要通過控制程序來實(shí)現(xiàn)，常見中小學(xué)機(jī)器人編程程序語言有C、Java、Python等，為了簡便、快捷地實(shí)現(xiàn)編程，也可以使用圖形化編程工具，通過拖拽不同功能圖形模塊，以搭積木的方式完成程序的編寫。

常見的圖形化編程工具任務(wù)一：請說說你知道的編程工具的名稱及其特點(diǎn)。（二）機(jī)器人的傳感部分

機(jī)器人的傳感部分一般由感知系統(tǒng)與“機(jī)器人一環(huán)境”交互系統(tǒng)組成，主要是為了感知自身狀態(tài)或獲取外部特定信息，為控制部分提供運(yùn)算、判斷的數(shù)據(jù)。2、機(jī)器人的傳感部分

感知系統(tǒng)是由對圖像、光線、聲音、壓力、氣味等信號敏感的傳感器為核心部件所組成的，好比人的感覺器官，如眼、耳、鼻、皮膚等，根據(jù)收集信息來源的不同，可分為內(nèi)部傳感器模塊與外部傳感器模塊。2、機(jī)器人的傳感部分

機(jī)器人除了自主運(yùn)行外，還需要與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)，例如多臺機(jī)器人協(xié)同完成一項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)。因此，機(jī)器人也需要“機(jī)器人一環(huán)境”交互系統(tǒng)。

隨著傳感器精密度和智能化的提升，機(jī)器人的機(jī)動性、適應(yīng)性和智能化水準(zhǔn)得到相應(yīng)的提升，機(jī)器人的服務(wù)領(lǐng)域也極大地豐富了起來。

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

任務(wù)二：通過多種途徑，了解一種傳感器的工作原理。

大多數(shù)機(jī)器人的“身體”可以移動，不過它們的“腳”有的是輪子有的是履帶，還有的是螺旋染；而“手臂”則是由一個(gè)或多個(gè)“關(guān)節(jié)”組成，這些裝置構(gòu)成了機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)。驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)里各運(yùn)動部件工作的裝置叫驅(qū)動裝置，如電動機(jī)、氣缸等，它們的工作好比人體手臂上的肌肉的收縮與舒張，機(jī)械系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)共同組成了機(jī)器人的機(jī)械部分。3、機(jī)器人的機(jī)械部分

常見教育機(jī)器人的機(jī)械部分

常見教育機(jī)器人的機(jī)械部分

除了以上系統(tǒng)外，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，還附加了一些人機(jī)交互裝置，如觸摸屏可展示信息或通過人的觸碰實(shí)現(xiàn)信息交互；發(fā)光二極管的亮與滅指示機(jī)器運(yùn)行的狀態(tài)等等。技能學(xué)習(xí)，試一試

通過多種途徑，了解機(jī)器人驅(qū)動裝置通過哪些結(jié)構(gòu)將力傳遞給運(yùn)動裝置。任務(wù)三下課啦！安防機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)九年級下冊

城市安防機(jī)器人不間斷巡邏在未來城市的道路上，其因“定線”與“不定向”相結(jié)合的巡邏特點(diǎn)，具有更好的機(jī)動性和安全性。安防機(jī)器人是如何按照管理員設(shè)定的路線做“定線巡邏”的，又是如何實(shí)現(xiàn)“不定向巡邏”的？

為了探究城市安防機(jī)器人“定線不定向”的工作方式，歡歡小組提出利用交叉路口的多向性，實(shí)現(xiàn)〝不定向〞巡邏的方案，利用中小學(xué)教育機(jī)器人的開發(fā)軟件與硬件，設(shè)計(jì)并制作一臺機(jī)器人小車，以模擬安防機(jī)器人的巡邏場景，如圖1-2-1所示。（一）、分析項(xiàng)目

為此，歡歡小組需要完成以下兩項(xiàng)任務(wù)：

一是選擇和使用傳感器，循著黑線做“定線”巡邏，以及機(jī)器人遇到路口的不同情形時(shí)，作出“不定向”選擇；二是選擇和使用傳感器，檢測障礙物，并發(fā)出警示。任務(wù)一

觀察巡邏路線，有多少種交叉路口？每一種交叉路口，機(jī)器人小車有多少路線可以選擇？

為了實(shí)現(xiàn)巡邏功能，歡歡小組確定了由兩個(gè)電機(jī)作為驅(qū)動的四輪機(jī)器人小車方案，并通過橡皮筋實(shí)現(xiàn)前后輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖1-2-2所示。1、確定機(jī)器人小車的外形及驅(qū)動方案（二）、確定方案

歡歡確定在城市安防機(jī)器人小車前端，安裝3組紅外循跡傳感器，作為“眼睛”。通過紅外循跡傳感器檢測場地上黑色線條，來判斷機(jī)器人小車是否偏離路線或是否需要轉(zhuǎn)向，方案如圖1-2-3所示。2、確定“定線”方案任務(wù)二

當(dāng)只有中間的紅外循跡傳感器檢測到黑線時(shí)，機(jī)器人小車保持直線行駛，其他情況表明機(jī)器人小車發(fā)生偏離，需要調(diào)整方向，據(jù)此，完成表1-2-1。

城市安防機(jī)器人小車在循跡運(yùn)行過程中，會遇到不同的路口，可以利用交叉路口的多向性，隨機(jī)選擇方向，實(shí)現(xiàn)“不定向巡邏”，歡歡小組對交叉路口進(jìn)行了分類，提出了相應(yīng)的解決方案，如圖1-2-4所示。3、確定“不定向”方案01通過傳感器循著黑線行駛。02遇到“

”形路口時(shí)，循著黑線轉(zhuǎn)彎方向轉(zhuǎn)彎行駛。03遇到“

”形路口時(shí)，隨機(jī)選擇左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行駛。04遇到“

”形路口時(shí)，隨機(jī)選擇直行、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行駛。思考：機(jī)器人小車如何利用3組紅外循跡傳感器區(qū)分不同路口？01路線（黑線）任意位置放置16×16×16cm3方塊模擬“障礙物”。02機(jī)器人小車通過傳感器檢測到前方有障礙物時(shí)，自動停車。03通過不斷閃爍警示“LED燈”，提示工作人員，直到障礙物被移除。4、確定遇障礙時(shí)的警示方案1、編程工具的選擇（三）、技術(shù)選型

Mixly（米思齊）是一款中小學(xué)教育機(jī)器人常用的圖形化編程軟件，支持Arduino,MieroPython，Python等編程語言。我們可以通過拼接圖形化代碼模塊的方式來編寫程序。

控制器選擇中小學(xué)教育機(jī)器人常用的ArduinoUNo開發(fā)板（本教材統(tǒng)稱Arduino控制器），上面搭載了包含14個(gè)輸人/輸出數(shù)字信號、6個(gè)模擬信號輸人、電源輸人、USB連接等用于開發(fā)的端口或接口，如圖1-2-6所示。2、控制器的選擇

（1）紅外循跡傳感器

紅外循跡傳感器是集紅外發(fā)射和紅外接收于一體的紅外傳感器，發(fā)射出的紅外光遇到不同顏色的物體時(shí)，會不同程度地被吸收。當(dāng)?shù)陀诮邮沼蛑禃r(shí)，就輸出高電平，反之則輸出低電平，其工作原理如圖1-2-7所示。3、傳感器的選擇

（2）超聲波傳感器

超聲波傳感器一般有兩個(gè)探頭，一個(gè)是超聲波發(fā)射端，一個(gè)是超聲波接收端。其工作原理是利用超聲波碰到障礙物會產(chǎn)生顯著的反射，形成反射回波，通過公式s=(340x0/2計(jì)算出與反射面之間的距離。其工作原理如圖1-2-8所示。

（2）超聲波傳感器

超聲波傳感器有一個(gè)有效范圍。以HC-SR04超聲波傳感模塊為例，其探測距離在2~45cm之間。4、器材清單4、器材清單

在使用Arduino控制器之前，需要搭建編程環(huán)境，具體操作如下。1、用USB數(shù)據(jù)線將Arduino控制器與安裝好Mixly編程工具的電腦連接，電源指示燈長亮，表明Arduino控制器與電腦連接正常。、2、打開Mixly編程工具，查看是否自動識別了Arduino控制器，如圖1-2-9所示。（四）、編程環(huán)境的搭建3、通過小實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)環(huán)境搭建是否成功。

編寫一段程序，如圖1-2-10所示，上傳到Arduino控制器，如果控制器上的LED小燈間隔1s閃爍，表示編程環(huán)境搭建成功。任務(wù)三

試運(yùn)用Mixly編程工具與Arduino控制器，完成在串口監(jiān)視上顯示“你好！我是城市守衛(wèi)機(jī)器人！”的任務(wù)。下課啦！安防機(jī)器人的制作實(shí)踐九年級下

1、確立搭建要求（一）、搭建機(jī)器人小車

根據(jù)現(xiàn)有條件確定機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)要求，如：（1）由于電機(jī)功率所限，小車自重不宜過重。（2）小車車架要預(yù)留傳感器等功能單元的安裝位置。（3）要保證小車運(yùn)行過程中各零部件不脫落、不相互干擾。

按設(shè)計(jì)要求，結(jié)合技術(shù)選型，完成城市安防機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)，包括確定機(jī)械結(jié)構(gòu)、電機(jī)固定、傳動方式、傳感器以及Arduino控制器和電機(jī)驅(qū)動模塊等的安裝位置，并完成搭建，如圖1-3-1所示。2、搭建機(jī)器人小車任務(wù)一

請根據(jù)實(shí)情，設(shè)計(jì)并搭建機(jī)器人小車。

接線也稱排線、布線，是用不同顏色的導(dǎo)線（杜邦線）按要求將各傳感器、電機(jī)、電源等功能單元與控制器相連。3、系統(tǒng)接線

（1）接入傳感系統(tǒng)

參照表1-3-1傳感器與控制器端口的對應(yīng)關(guān)系，完成傳感器的接線，如圖13-2所示。

參照表1-3-2驅(qū)動模塊與控制器端口的對應(yīng)關(guān)系，完成電機(jī)驅(qū)動及電機(jī)的接線，如圖1-3-3所示。（2）電機(jī)驅(qū)動及電機(jī)的接線

1、紅外循跡傳感器工作調(diào)試（二）、功能調(diào)試

通過“串口監(jiān)視器〞調(diào)試紅外循跡傳感器的感應(yīng)距離。（1）選擇“

”模塊中的“打?。ㄗ詣訐Q行）〞等子模塊。（2）選擇“

”，模塊中的數(shù)字輸人“

”子模塊，選擇好管腳，其程序示例如圖1-3-4所示。

將Arduino控制器與電腦用USB線連接，檢查控制器型號和對應(yīng)的串口號，上傳調(diào)試程序。

將機(jī)器人小車放在規(guī)劃有黑線的場地上，通過“串口監(jiān)視器”的數(shù)據(jù)調(diào)整紅外循跡傳感器與場地地面的距離，如圖1-3-5所示。任務(wù)二

請完成自己的機(jī)器人小車紅外循跡模塊的調(diào)試，并觀察紅外循跡傳感器檢測到黑線時(shí)，返回

（“1”或“0”）。任務(wù)三

改變“

”的文本模塊中空格的多少，觀察串口監(jiān)視窗口的顯示。

通過“串口監(jiān)視器〞觀察超聲波傳感器的檢測距離數(shù)據(jù)是否正常，其程序和檢測數(shù)據(jù)示例如圖1-3-6所示。2、超聲波傳威器工作調(diào)試

機(jī)器人小車通過1298N電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動控制兩個(gè)直流電機(jī)，由于直流電機(jī)存在順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的可能，因此在編寫程序前，應(yīng)調(diào)試好左右電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，可以通過編程來調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，以保證機(jī)器人小車的直行、轉(zhuǎn)彎、停止等動作能順利完成，其基礎(chǔ)程序示例如圖1-3-7所示。3、電機(jī)工作調(diào)試任務(wù)四

根據(jù)表1-3-3中所列電機(jī)調(diào)試程序與機(jī)器人小車的運(yùn)動方向的對應(yīng)關(guān)系，完成其他程序的分析。

1、繪制流程圖（三）、程序設(shè)計(jì)

為了理清編程思路，可以采用先總后分的編程模式，先思考總體方案，再分子項(xiàng)目解決方案。圖1-3-9是城市安防機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏工作流程圖。

機(jī)器人小車在沿直線或弧線運(yùn)動過程中，可能會偏離黑線，如圖1-3-10所示是三種不同情形的分析。（2）循跡流程圖

根據(jù)分析，設(shè)計(jì)機(jī)器人小車循跡工作流程圖，如圖1-3-11所示。任務(wù)五

先聲明一個(gè)標(biāo)志變量，并賦予其一定的初始值，用于標(biāo)志小車“脫線”偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)小車發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，標(biāo)志變量在初始值基礎(chǔ)上增加或減少一定值，從而完成小車“脫線”前偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的“記錄”，據(jù)此，完善圖1-3-13的流程圖。

機(jī)器人小車行駛會遇到“

”形、“

”形或“

”形路口，如圖1-3-14所示。（3）不同類型路口檢測編程流程圖

小車經(jīng)過不同類型路口時(shí)，多個(gè)紅外循跡傳感器可能會檢測到相同的值。例如，如圖1-3-15所示，在情況I中，右、中傳感器同時(shí)檢測到黑線時(shí)，可能是“

”形路口，或是“

”形路口；而在情況2中，左、中、右傳感器均檢測到黑線時(shí)?？赡苁恰?/p>

”形路口，或是“

”形路口。因此，要對遇到不同路口時(shí)得到同一檢測值的情況加以判斷。

如果小車?yán)^續(xù)直行（如圖1-3-16），就能判斷路口的類型。據(jù)此，“

”形路口與“

”形路口為例設(shè)計(jì)了如圖1-3-17所示的工作流程圖。任務(wù)六

請?jiān)O(shè)計(jì)機(jī)器人小車遇到如圖1-3-18所示的任一類型路口時(shí)的判斷流程圖。2、根據(jù)流程圖編寫程序

（1）設(shè)計(jì)并聲明相關(guān)變量

程序的編寫會用到變量，需要在用之前進(jìn)行聲明，如圖1-3-19所示。

拖動“執(zhí)行模塊〞中電機(jī)控制模塊，通過選擇左右電機(jī)控制管腳號及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，編寫小車不同運(yùn)動模式（直行、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、快速右轉(zhuǎn)、快速左轉(zhuǎn)、停止）的子程序，如圖1-3-20所示。（2）直流電機(jī)運(yùn)行模塊函數(shù)任務(wù)七

請根據(jù)圖1-3-20程序示例，完成機(jī)器人小車左轉(zhuǎn)、快速左轉(zhuǎn)、后退等行駛狀態(tài)的子模塊函數(shù)的編寫。

當(dāng)超聲波傳感器檢測到障礙物與小車的距離小于等于30en時(shí)，小車停止，LED開始間隔0.5s閃爍，其程序示例如圖1-3-21所示。（3）遇障礙提示程序

【直行】當(dāng)只有中間紅外循跡傳感器檢測到黑線時(shí)，小車直行，其程序示例如圖1-3-22所示。（4）邏輯判斷

【快速右轉(zhuǎn)】當(dāng)小車向左脫線，需要小車快速右轉(zhuǎn)回到黑線上時(shí)，其程序示例如圖1-3-24所示。

【右轉(zhuǎn)】當(dāng)小車向左偏離時(shí)，右側(cè)紅外循跡傳感器會檢測到黑線，小車需要右轉(zhuǎn)。但為了預(yù)防小車向左偏離過快而三組紅外循跡傳感器均未檢測到黑線的情況發(fā)生，這時(shí)，設(shè)定“脫線變量〞遞增。同理，若小車向右脫離黑線，“脫線變量”遞減，其程序示例如圖1-3-23所示。（4）邏輯判斷任務(wù)八

請根據(jù)流程圖完成小車向右偏離、向右脫線的邏輯判斷程序的編寫。

【“

”形或“

”形路口的判斷】當(dāng)中間紅外循跡傳感器與右側(cè)紅外循跡傳感器同時(shí)檢測到黑線時(shí)，可視為小車遇到了“

”形路口或“

”形路口，其判斷語句示例如圖1-3-25所示。

結(jié)合如圖1-3-17所示的流程圖，當(dāng)機(jī)器人小車行駛至“

”形或“

”形路口時(shí)的控制程序編寫如1-3-26所示。

【“

”形或“

”形路口的判斷】當(dāng)三個(gè)紅外循跡傳感器均檢測到黑線時(shí)，可能是遇到“

”形路口，也可能是遇到“

”形路口，需要小車再向前直行0.1s，然后再次判斷，其程序示例如圖1-3-27所示。

當(dāng)只有中間紅外循跡傳感器檢測到黑線時(shí)，則判斷為“

”形路口。此時(shí)，小車后退0.1s，并生成了個(gè)隨機(jī)數(shù)，以確定小車的運(yùn)動方向，其程序示例如圖1-3-28所示。

當(dāng)三個(gè)紅外循跡傳感器都沒有檢測到黑線時(shí)，則判斷為“

”形路口。此時(shí)，小車后退0.1s，并生成2個(gè)隨機(jī)數(shù)，以確定小車是向左還是向右轉(zhuǎn)，其程序示例如圖1-3-29所示。任務(wù)九

根據(jù)設(shè)計(jì)，將各功能子程序模塊整合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏的功能。

檢查各條命令是否完整，函數(shù)、變量等命名是否符合要求，通過“編譯”檢查是否成功。（四)、編譯上傳、調(diào)校參數(shù)

通過USB數(shù)據(jù)線將Arduino控制器連接電腦，選擇對應(yīng)的板卡和串口端口上傳控制程序。通過校準(zhǔn)紅外循跡傳感器檢測距離和左右電機(jī)速度參數(shù)，完成機(jī)器人小車的調(diào)校。記錄機(jī)器人小車的運(yùn)動情況，完成程序中各參數(shù)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)城市安防機(jī)器人小車“定線不定向”巡邏的主要功能。下課啦！城市建設(shè)機(jī)器人九年級下

在前一單元的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)認(rèn)識了機(jī)器人，知道了機(jī)器人的強(qiáng)大能力。機(jī)器人具備智能、高效的特性，能更好地建設(shè)城市，服務(wù)人類，是未來城市的組成部分。本單元我們將以案例的形式進(jìn)一步探索機(jī)器人在未來城市多場景下的應(yīng)用，從而更深入地理解它。

歡歡和同學(xué)對“末來城市”主題廳進(jìn)行了深入探索，主題廳里展示了各式各樣的機(jī)器人，這些機(jī)器人建設(shè)著城市，保護(hù)著城市，關(guān)愛著城市里的每個(gè)人。

自動化是指機(jī)器或裝置在無人千預(yù)的情況下，按預(yù)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程。在生產(chǎn)和生活中，你見過哪些機(jī)械自動化的案例？（一）、項(xiàng)目分析，方案確定

1.需求分析

通過對未來城市建設(shè)機(jī)器人的深人了解、分析，歡歡組也想制作一個(gè)機(jī)械臂，以實(shí)現(xiàn)簡單搬運(yùn)物品的功能，即將機(jī)械臂右側(cè)的物體夾持后，移動到機(jī)械臂的左側(cè)，如圖2-1-3所示。

（1）機(jī)械臂結(jié)構(gòu)機(jī)械臂根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同分為多關(guān)節(jié)機(jī)械臂、直角坐標(biāo)系機(jī)械臂、極坐標(biāo)機(jī)械臂、柱坐標(biāo)機(jī)械臂等。圖2-1-4為常見的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。2.技術(shù)選型

（2）驅(qū)動機(jī)構(gòu)舵機(jī)可以作為機(jī)械臂的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動器，用于需要角度不斷變化并保持相應(yīng)位置（角度）的控制系統(tǒng)。在飛機(jī)模型、潛艇模型、遙控機(jī)器人等模型中應(yīng)用普遍。2.技術(shù)選型

舵機(jī)主要是由外殼、電路板、馬達(dá)、齒輪與位置檢測器構(gòu)成，轉(zhuǎn)動的角度是通過調(diào)節(jié)PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號控制的，其轉(zhuǎn)角范圍為10~1800。因?yàn)橐褂肞WM信息控制轉(zhuǎn)動角度，所以在接線時(shí)舵機(jī)的引腳只能接Arduino上帶“~”標(biāo)志的3、5、6910、11號端口。

在你見到的機(jī)械臂中，除了使用舵機(jī)驅(qū)動外還有其他驅(qū)動結(jié)構(gòu)嗎？說說它們的使用場合。3.方案確定

在了解機(jī)械臂的相關(guān)知識后，按設(shè)計(jì)目標(biāo)制作一個(gè)簡易的三自由度機(jī)械臂，確定的方案如下。（二）、系統(tǒng)搭建，功能實(shí)現(xiàn)

1.結(jié)構(gòu)構(gòu)建

機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)可以選用亞克力板為材料，借助CAD設(shè)計(jì)圖和激光切割機(jī)制作實(shí)現(xiàn)。

三自由度機(jī)械臂主要由機(jī)械爪、前擺臂、后擺臂和底部轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，由四個(gè)舵機(jī)控制。夾持舵機(jī)控制機(jī)械爪的開合；左側(cè)舵機(jī)控制前擺臂的擺動，主要影響機(jī)械爪的前后移動；右側(cè)舵機(jī)控制后擺臂的擺動，主要影響機(jī)械爪的上下移動：底盤舵機(jī)控制底部轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，影響機(jī)械爪水平方向的轉(zhuǎn)動。2.系統(tǒng)接線

根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建，設(shè)計(jì)出電路連接圖，如圖2-1-10所示。將舵機(jī)與Arduino控制器連接好，并記好器件針腳對應(yīng)表，如表2-1-2所示。3.程序編寫與角度調(diào)試

在Mixly里面，舵機(jī)控制模塊有兩個(gè)控制參數(shù)，分別是轉(zhuǎn)動的角度和延時(shí)時(shí)間。

掌握了舵機(jī)的使用方法后，對機(jī)械臂各個(gè)“關(guān)節(jié)”轉(zhuǎn)動的角度進(jìn)行調(diào)試和校對。圖2-1-12以夾持動作閉合為80°、放開為160°作為轉(zhuǎn)角范圍舉例，設(shè)計(jì)機(jī)械臂的夾持動作函數(shù)。任務(wù)一

請將機(jī)械臂舵機(jī)轉(zhuǎn)角的范國調(diào)試出來，填寫在表2-1-13中。4.功能實(shí)現(xiàn)

在搭建好機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)和調(diào)試完舵機(jī)的轉(zhuǎn)角范圍后，根據(jù)圖2-1-13的任務(wù)模型，設(shè)計(jì)程序，完成搬運(yùn)任務(wù)。任務(wù)二

請完善如圖2-1-13所示的流程圖，編寫程序，調(diào)試機(jī)械臂以完成任務(wù)。（三）、功能豐富與改進(jìn)

1.使用電位器控制機(jī)械臂

電位器是阻值隨電刷滑動變化的電阻，通常由三個(gè)引腳、電阻體和可移動的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動時(shí)，在輸出端即獲得與電刷的位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。

歡歡他們用程序完成了抓取物品的任務(wù)，伹機(jī)械臂只能按既定程序重復(fù)執(zhí)行一個(gè)動作。在此基礎(chǔ)上，歡歡組進(jìn)一步研究使用信號輸人器件控制機(jī)械臂運(yùn)動。

電位器的輸人值可以作為舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度的依據(jù)，如圖2-1-15所示選用一個(gè)電位器來控制機(jī)械臂底部轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動。機(jī)械臂其余部件的控制方法與之類似。

Arduino通過模擬端口（A0至A5）讀人電位器的模擬數(shù)值，讀取的模擬數(shù)值的取值范圍為0~1023。

因?yàn)殡娢黄鬏斎说臄?shù)值范圍為0~1023，而舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度范圍為0°~180°，所以用電位器控制能機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，需要使用map()映射兩數(shù)，將讀取的電位器的值映射為舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度范圍。任務(wù)三

請你根據(jù)圖2-1-17的程序示例，增加3個(gè)電位器，以操控機(jī)械臂的另外3個(gè)舵機(jī)。2.使用其他器件控制機(jī)械臂任務(wù)三

請使用其他控制器件（如雙軸按鍵搖桿）替換電位器，以更加靈活地控制機(jī)械臂。下課啦！安全消防機(jī)器人九年級下機(jī)器人可以替代或輔助人類在特殊崗位從事危險(xiǎn)度高、工藝復(fù)雜的活動。如在極端環(huán)境、自然災(zāi)害、火災(zāi)、?；繁?、核泄漏等安全事件中，機(jī)器人可以進(jìn)人危險(xiǎn)環(huán)境，憑借遠(yuǎn)程通信、定位、防爆、防水、防病毒以及人工智能等功能，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)，最大限度地保障人員及財(cái)產(chǎn)安全。思考

請說說在城市生活中，存在哪些安全問題，面對這些問題，你有解決的思路嗎？

1、需求分析（一）、項(xiàng)目分析，方案確定

歡歡組在進(jìn)一步探索末來城市時(shí)，發(fā)現(xiàn)消防機(jī)器人功能強(qiáng)大。于是，通過對未來城市消防員的了解與學(xué)習(xí)，他們準(zhǔn)備著手搭建一個(gè)城市消防員——消防機(jī)器人。

通過老師的講解和查閱材料，歡歡組了解到可以使用火烙傳感器檢測火源是否存在，使用超聲波測距模塊檢測障礙物的距離。2.技術(shù)選型

火焰?zhèn)鞲衅魇抢没鹧姘l(fā)出特定波長的紅外線（波長760~1100nm）來檢測光源的傳感器。它把火焰的亮度轉(zhuǎn)化為高低變化的電乎信號輸人到控制器里，控制器根據(jù)信號的變化做出相應(yīng)的程序處理。

根據(jù)器材的基本特性，可以把消防機(jī)器人模型分成控制器、檢測裝置、運(yùn)動裝置和滅火裝置四個(gè)部分。3.功能分析

為了模擬消防機(jī)器人檢測火源和滅火的過程，建立問題模型：在一定空間里尋找火源，并用風(fēng)扇吹滅火源。4.問題建模5.方案確定（二）、系統(tǒng)搭建，功能實(shí)現(xiàn)

1、結(jié)構(gòu)搭建

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，搭建消防機(jī)器人的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并安裝好火焰?zhèn)鞲衅?、超聲波測距模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊等。

基于消防機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)電路連接圖（如圖2-2-7所示）將Arduino控制器與運(yùn)動裝置、檢測裝置、滅火裝貴連接好，并記錄好器件針腳對應(yīng)表，如表2-2-2所示。2.系統(tǒng)接線3.程序編寫

在設(shè)計(jì)較復(fù)雜的程序時(shí)，程序員往往會將一個(gè)復(fù)雜的程序按照功能劃分為若干個(gè)小的程序模塊。每個(gè)小的程序模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)確定的功能，并在這些模塊之間建立必要的聯(lián)系。通過模塊的互相協(xié)作完成整個(gè)功能，這種程序設(shè)計(jì)的方式稱為模塊化的程序設(shè)計(jì)。

問題模型中，消防機(jī)器人在一個(gè)封閉的空間內(nèi)運(yùn)動，消防機(jī)器人行進(jìn)的動作分為直行、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止。應(yīng)用模塊化的編程思想，編寫子模塊函數(shù)。（1）消防機(jī)器人避障

超聲波測距模塊用于檢測障礙物與消防機(jī)器人的距離，在調(diào)試時(shí)可以使用串口打印功能測試超聲波測距模塊的運(yùn)行情況，如圖2-2-9所示。任務(wù)一

請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測超聲波測距模塊的靈敏度，以及它在不同場景和障礙物存在的情況下測量距離的精度情況。

在能正確檢測障礙物的距離后，歡歡他們就開始著手設(shè)計(jì)機(jī)器人小車的避障功能，下面是一種簡單的避障算法，如圖2-2-10所示。

小提示：障礙物距離參數(shù)和后退、左轉(zhuǎn)的時(shí)間參數(shù)需要根據(jù)電機(jī)和環(huán)境情況反復(fù)調(diào)試與優(yōu)化。任務(wù)二

你認(rèn)為上面的避障算法有需要政進(jìn)的地方嗎？請根據(jù)設(shè)計(jì)的算法畫出相應(yīng)的流程圖，并編寫程序上傳到消防機(jī)器人以驗(yàn)證算法的正確性與避障效率。

滅火動作由風(fēng)扇吹滅火焰來模擬，可以將滅火動作設(shè)計(jì)為啟動電機(jī)帶動風(fēng)扇滅火和停止風(fēng)扇滅火兩個(gè)函數(shù)。（2）消防機(jī)器人滅火

火源用火焰?zhèn)鞲衅鳈z測：火焰?zhèn)鞲衅鱀O針腳輸出為數(shù)宇信號，信號為“0”時(shí)表示檢測到火焰，為“I〞時(shí)表示未檢測到火焰。那么火源的檢測及滅火動作的程序如圖2-2-13。

圖2-2-13中的程序使用了循環(huán)語句和條件語句，當(dāng)檢測到火源時(shí)（8號管腳讀人的數(shù)值為“”時(shí)）則循環(huán)執(zhí)行“outFire”函數(shù)，直到?jīng)]有檢測到火源時(shí)（8號管腳讀人的數(shù)值為“1”時(shí)）則執(zhí)行“stopOutFire”函數(shù)。

在前面程序模塊設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試之后，將消防機(jī)器人按原先設(shè)計(jì)的算法流程圖（如表2-2-1中所示）進(jìn)行整合。（3）程序整合

（三）、程序調(diào)試、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

將程序上傳至Arduino控制器，并將消防機(jī)器人放在實(shí)際模擬場景中，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)消防機(jī)器人的主要功能。任務(wù)三

通過實(shí)踐，觀察消防機(jī)器人是否存在問題，記錄遇到的問題，并提出解決方案。下課啦！跌倒救助機(jī)器人九年級下

歡歡組來到了城市護(hù)衛(wèi)主題展廳進(jìn)行探索，看到了很多種陪伴機(jī)器人。未來人們真的需要這些機(jī)器人嗎？

我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人來解決這個(gè)問題：準(zhǔn)確、快速地檢測老年人跌倒的發(fā)生并及時(shí)予以救助，以降低跌倒對老年人造成的傷害。

當(dāng)前，很多國家都面臨人口老齡化的問題，老齡人口不斷增加。而很多老年人都有跌倒的經(jīng)歷，據(jù)統(tǒng)計(jì)跌倒是造成傷害死亡的第四大因素，在65歲以上的老年人中則為首要因素。造成死亡的主要原因是老年人在跌倒后沒有及時(shí)得到救治，耽誤了最佳搶救時(shí)間。

1.項(xiàng)目分析（一）、項(xiàng)目分析，方案確定

本項(xiàng)目研究的問題是檢測跌倒的發(fā)生，并在人跌倒后及時(shí)發(fā)出告警信號并及時(shí)救助。那么，如何檢測到跌倒的發(fā)生呢？

（1）跌倒檢測

分析后發(fā)現(xiàn)，人的跌倒是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動過程，且速度會發(fā)生快速變化。在運(yùn)動學(xué)中，描述速度改變快慢的物理量稱為加速度；重力對自由下落的物體產(chǎn)生的加速度，稱為重力加速度。人在跌倒時(shí)，在豎直方向受重力影響，其加速度會發(fā)生變化，可以通過檢測加速度的突變來檢測跌倒事件的發(fā)生。

思考：請和小組同學(xué)們一起分析，人的跌倒是怎樣的運(yùn)動過程，在跌倒過程中還有哪些物理量發(fā)生了變化？

為了監(jiān)測跌倒情況的發(fā)生，可以將跌倒檢測設(shè)備穿戴在人體上。當(dāng)人體跌倒時(shí)，發(fā)出告警聲音提醒周圍人群及時(shí)救助。還可以通過無線通信方式發(fā)出求救信號，等待機(jī)器人救助。所以可以將跌倒救助機(jī)器人分成兩個(gè)部分。（2）功能分析

用加速度傳感器檢測跌倒事件的發(fā)生，用蜂鳴器發(fā)出告警聲音，用藍(lán)牙模塊傳輸告警信號。2.技術(shù)選型3.方案確定（二）、系統(tǒng)搭建，功能實(shí)現(xiàn)

1.結(jié)構(gòu)搭建

根據(jù)設(shè)計(jì)方案穿戴端主要組成有Arduino控制器、MPU6050模塊蜂鳴器、藍(lán)牙模塊和背帶。為便于封裝和穿戴，可以使用Arduino擴(kuò)展板進(jìn)行器件集成。

基于跌倒救助機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和模塊的使用方法，將Arduino控制器與MPU6050模塊、藍(lán)牙模塊和蜂鳴器模塊進(jìn)行系統(tǒng)接線，如圖2-3-4所示。器件的針腳對應(yīng)表，如表2-3-3所示。2.系統(tǒng)接線3.程序編寫

（1）數(shù)據(jù)分析

穿戴端的主要功能是檢測跌倒事件的發(fā)生，可以利用MPU6050模塊獲取加速度的突然變化來檢測跌倒。MPU6050模塊可以獲取三維空間中X、Y、Z三個(gè)軸向的加速度值，MPU6050的程序模塊在“傳感器”分組中可以找到，如圖2-3-5所示。

在Mixly中，MPU6050的使用比較簡單，可以通討串口監(jiān)視器將加速度值顯示出來，以供研究，如圖2-3-6所示。任務(wù)一

設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)，模擬跌倒事件的發(fā)生，并且獲取跌倒過程中三軸加速度變化的數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)分析軟什進(jìn)行分析，寫出你認(rèn)為可行的跌倒檢測的算法。

歡歡組設(shè)計(jì)了跌倒實(shí)驗(yàn)，將穿戴端設(shè)備穿戴在模特身上，模擬人類跌倒。（2）跌倒檢測算法的設(shè)計(jì)

圖2-3-9展示跌倒實(shí)驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)，并使用Excel軟件將數(shù)據(jù)用折線圖表示出來。任務(wù)二

請你認(rèn)真分析圖2-3-10，提煉出圖像的信息特征并加以解釋。

從數(shù)據(jù)分析可以看出，在跌倒情況發(fā)生時(shí)，三個(gè)軸向的加速度都發(fā)生了劇烈波動。為簡化檢測，我們可以運(yùn)用在單個(gè)軸向上（以Y軸為例），在跌倒時(shí)間內(nèi)(按1s計(jì)算）求極值的方式來檢測跌倒的發(fā)生。

思考：結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，思考和探究如下問題：①基于實(shí)驗(yàn)，你們小組確定的告警國值為多少？②圖2-3-11所示的算法有沒有可以改進(jìn)的地方？請?zhí)岢瞿愕南敕?。③除了用極值的方式檢測跌倒事件，還有其他算法嗎？

基于上面的分析，首先設(shè)計(jì)告警兩數(shù)alarm(）。用于跌倒后偉用蜂鳴器發(fā)出現(xiàn)場告警求救聲音，如圖2-3-12所示。對于發(fā)出藍(lán)牙信號的功能將在后面補(bǔ)充。（3）程序編寫

依據(jù)圖2-3-11所示算法設(shè)計(jì)跌倒檢測與告警程序，如圖2-3-13所示。（三）、功能拓展與實(shí)踐

1.結(jié)構(gòu)搭建

根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)程救援端主要由藍(lán)牙模塊和機(jī)器人小車構(gòu)成。

跌倒救助機(jī)器人遠(yuǎn)程救援端的基本結(jié)構(gòu)與小車類似，可在小車的基礎(chǔ)上增加藍(lán)牙模塊，接好系統(tǒng)線路，如圖2-3-15所示。器件的針腳對應(yīng)表，如表2-3-4所示。2.系統(tǒng)接線3.程序編寫

（1）藍(lán)牙通信

跌倒救助機(jī)器人分為穿戴端和遠(yuǎn)程救援端。在藍(lán)牙通信中，主機(jī)只有一個(gè)，從機(jī)可以有多個(gè)。所以將穿戴端設(shè)置為主機(jī)，遠(yuǎn)程救援端設(shè)置為從機(jī)，它們的指令傳輸關(guān)系如圖2-3-16所示。

將Arduino主控板的Rx引腳連接藍(lán)牙模塊的RX引腳，Tx引腳連接藍(lán)牙模塊的TX引腳，此時(shí)藍(lán)牙模塊與計(jì)算機(jī)串口直連。此狀態(tài)下，可使用串口監(jiān)視器的輸人對藍(lán)牙模塊進(jìn)行直接配置。第1步使用串口模式直連藍(lán)牙模塊

對藍(lán)牙模塊進(jìn)行配置時(shí)，先要進(jìn)人AT模式。按下藍(lán)牙模塊正面的一個(gè)圓形按鍵，按住的過程中給藍(lán)牙模塊加電，藍(lán)牙模塊的指示燈慢閃（1~2s亮一次），說明已經(jīng)進(jìn)人AT模式，這樣就可以對藍(lán)牙模塊進(jìn)行配置。第2步進(jìn)入AT模式

打開Mixly的串口監(jiān)視器，將監(jiān)視器的換行模式選擇為“\r\n”，波特率選擇為“38400”，在輸人框輸人配置指令。每條指令配置成功時(shí)會返回“oK〞響應(yīng)，如圖2-3-17所示。第3步配置藍(lán)牙模塊

按如下配置程序?qū)λ{(lán)牙信號名稱、密碼等參數(shù)進(jìn)行配置，數(shù)值可以根據(jù)霱要進(jìn)行調(diào)整。

配置好主、從機(jī)后，在密碼一致的情況下，接通電源后即可自勁配對。藍(lán)牙模塊發(fā)送和接收信息是通過串口輸出、輸人方式進(jìn)行的。圖2-3-18是串口通信的程序示例。第4步配對及通信測試任務(wù)三藍(lán)牙通信實(shí)驗(yàn)：

請將下面程序片段，分別上傳至接好藍(lán)牙模塊的Arduino控制器，調(diào)試藍(lán)牙之問的通信，觀察從機(jī)上的LED燈的亮滅情況。

穿戴端的另一項(xiàng)功能是發(fā)送藍(lán)牙告警信號，需要對穿戴端的告警函數(shù)alarn（）（參見圖2-3-12）進(jìn)行功能拓展，讓它具備發(fā)送藍(lán)牙告警信號的功能。（2）改進(jìn)穿戴端告警兩數(shù)

遠(yuǎn)程救援端需要接收穿戴端發(fā)出的藍(lán)牙求救信號，收到信號后發(fā)出警報(bào)聲音并且啟動機(jī)器人小車前往救援。對項(xiàng)目方案中救援算法進(jìn)行細(xì)化，如圖2-3-21所示。（3）編寫遠(yuǎn)程救援端程序編寫程序如下：

在Mixly中，MPU6050的使用比較簡單，可以通討串口監(jiān)視器將加速度值顯示出來，以供研究，如圖2-3-6所示。任務(wù)四

請將上述代碼編譯上傳至Arduino控制器，配合穿戴端再次做模擬跌倒實(shí)驗(yàn)，調(diào)試、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，并記錄下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和寫出改進(jìn)建議。下課啦！確定項(xiàng)目規(guī)劃機(jī)器人方案

在科技館里，我們看到凝聚人類智慧結(jié)晶的機(jī)器人在未來城市的方方面面發(fā)揮著巨大的作用，它們是我們末來生活的好朋友。

在本單元的學(xué)習(xí)中，我們將以小組為單位，以未來城市綠化為主題采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程，制作一個(gè)用于城市綠化的機(jī)器人。

隨著對科技館〝未來城市〞主題廳的深入?yún)⒂^，歡歡組又一次被一組“奇怪”的建筑吸引了，展現(xiàn)在眼前的是各種美麗的“未來城市”。這些全球設(shè)計(jì)師們的創(chuàng)想——未來城市模型，讓同學(xué)們贊嘆不已。

人類對生態(tài)和環(huán)境保護(hù)日漸重視，在未來城市的建設(shè)中也不例外。未來城市中的綠地，像衣服一樣“披”在建鏡物的外面，提供了更多的綠化面積?？吹竭@些美麗叉環(huán)保的建鏡，大家盡情暢想著人類未來的“綠色”生活，但又不禁生出疑問：這些綠植長在摩天大樓外，如果植物上堆積了灰塵該如何清理呢？人類又將如何按需要對綠植進(jìn)行養(yǎng)護(hù)呢？

未來，形色各異的機(jī)器人將成為這項(xiàng)繁雜而危險(xiǎn)工作的主力軍。能否制作一個(gè)機(jī)器人用于我們現(xiàn)在生活的城市綠化呢？

和未來城市一樣，現(xiàn)代城市中，人們?yōu)榱烁纳骗h(huán)境或維特生態(tài)平衡，也做了很多綠化，常見的有道路綠化、園林景觀、公園綠地、小區(qū)綠化等。這此綠化區(qū)城的大量工作是否可以由機(jī)器人來完成呢？研討問題確定項(xiàng)目01PART

功能不同的綠化，其養(yǎng)護(hù)方式不同。歡歡組決定研究一下這幾類常見的綠化在養(yǎng)護(hù)中有何不同的需求，再根據(jù)需求，制作不同類型的機(jī)器人，幫助人們完成綠化養(yǎng)護(hù)等工作。為此，有同學(xué)設(shè)計(jì)了以下表格，以便分析研討。請討論并完善表格內(nèi)容。020103經(jīng)過研討，大家發(fā)現(xiàn)這些綠化養(yǎng)護(hù)所面臨的問題各不相同，需要不同類型的機(jī)器人來完成這些工作。比如注重剪枝的園林景觀，需要機(jī)械臂幫助完成或高大或矮小的植株的修剪；通常有著大面積草坪的公園綠地需要機(jī)器人隨時(shí)探測土壤濕度、天氣溫度等從而進(jìn)行自動澆灌……歡歡組對道路綠化最感興趣，他們發(fā)現(xiàn)，目前道路綠化帶的日常養(yǎng)護(hù)和澆灌基本是靠人工作業(yè)，于是決定以此作為小組的研究項(xiàng)目，制作機(jī)器人來幫助人們完成相關(guān)工作。一、研討問題，確定項(xiàng)目組建團(tuán)隊(duì)合理分工02PART合理分工選擇一個(gè)最感興趣的綠化主題作為研究項(xiàng)目，組建小組，共同研究、制作綠化機(jī)器人。組建團(tuán)隊(duì)二、組建團(tuán)隊(duì)，合理分工

制作機(jī)器人時(shí)需要考慮它的控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。這就需要以小組為單位完成搭建結(jié)構(gòu)，安裝傳感器、控制器，接線，編程等工作。為了科學(xué)、合理地分工，提高制作效率，可以采用如表3-1-2所示的“成員分工表”做好小組分工記錄。認(rèn)真研討規(guī)劃方案03PART

城市綠化中，根據(jù)綠化場所和功能需求的不同，會面臨不同的問題。1961.綠化帶中的植物需要人工澆灌，澆灌量隨意，澆灌時(shí)間基本固定，很難及時(shí)隨溫度和濕度進(jìn)行調(diào)整，故而影響植物生長。2.人工開車灑水，灑水車行進(jìn)速度通常較緩慢，減緩了該車道車輛行進(jìn)的速度，影響道路通暢。3.綠化帶中的植物上粉塵積累較多時(shí)，會影響光合作用，需要科學(xué)安排清洗次數(shù)。4.綠化帶的澆灌和道路的抑塵采用不同的作業(yè)車，效率不高。5.綠化帶位于交通要道，綠化養(yǎng)護(hù)工人作業(yè)時(shí)，有很大的安全隱患。比如以上城市道路綠化帶，它們都位于交通要道，養(yǎng)護(hù)面臨如下問題：

據(jù)此，歡歡組決定制作一種智能澆灌抑塵機(jī)器人來解決以上問題。除了道路綠化．同學(xué)們也可以洗擇城市綠化的其他方面作為研齊項(xiàng)目，小組討論一下你們選定的項(xiàng)日，在現(xiàn)實(shí)中還面臨什么問題，并做好記錄。設(shè)計(jì)思想草圖機(jī)械結(jié)構(gòu)所需材料歡歡組制作了城市道路綠化帶灌溉和道路抑塵項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)思想及草圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)、所需材料（含傳感器）等。二、認(rèn)真研討，規(guī)劃方案1.制作智能澆灌抑塵機(jī)器人，將其置于綠化帶和道路之間。2.當(dāng)傳感器探測到綠化帶中的植物需要洗水時(shí)，在面向綠化帶的一側(cè)實(shí)現(xiàn)自動灌溉。3.當(dāng)傳感器檢測到灰塵濃度大，超過規(guī)定值時(shí)，在面向道路的一側(cè)安裝的高壓噴頭會噴出水霧抑塵，面向綠植一側(cè)的高壓噴頭會沖洗植物。4.履帶帶動噴頭移動。01020304設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想：

設(shè)計(jì)草圖如圖3-1-5所示。

請同學(xué)們根據(jù)自己組的項(xiàng)目，畫出設(shè)計(jì)草圖。要制作智能澆灌抑塵機(jī)器人，歡歡組選擇了以下器材：Arduino控制器1塊，溫度傳感器1個(gè)，土壤濕度傳感器1個(gè)，PM2.5粉坐傳感器（GP2Y1014AU）1個(gè)，步進(jìn)電機(jī)2個(gè)，履帶，杜邦線……

與環(huán)境相關(guān)的傳感器還有很多，表3-1-5是一些常見的傳感器，可供大家的項(xiàng)目選用。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案和草圖，請同學(xué)們討論一下你們小組需要的器材有哪些。

制定好小組的項(xiàng)日方案后，在下一節(jié)中我們就可以動手制作自己的機(jī)器人啦。下課啦！實(shí)踐操作實(shí)施機(jī)器人項(xiàng)目一是搭建硬件二是編寫程序根據(jù)小組的方案制作機(jī)器人，需要從兩個(gè)方面著手新課導(dǎo)入綜合運(yùn)用傳感器搭建機(jī)器人結(jié)構(gòu)01PART

歡歡組需要使用一個(gè)新的傳感器——PM2.5粉塵傳感器，于是他們首先通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、請教老師等辦法了解粉塵傳感器的相關(guān)知識（此處以GP2Y1014A