单光感巡线教学设计

光电传感器巡线原理
《光电传感器巡线原理》
嘿，今天我来给大家讲讲光电传感器巡线原理，这可真是个有趣的玩意儿！
就说我有一次玩遥控小车吧，我特别想让小车沿着地上我画的那道线跑。

这时候光电传感器就派上用场啦！这光电传感器就像小车的小眼睛，它能“看”到地上的线。

你想想啊，它就那么小小的一个东西，却能这么神奇地分辨出线在哪里。

当小车跑起来的时候，光电传感器就开始工作啦。

它不断地检测着地面的情况，如果它“看到”自己在线上，那就继续往前跑，如果一不小心跑偏了，跑到线外面去了，它就会马上给小车发出信号，哎呀，就好像在说：“嘿，跑偏啦，快回来快回来！”然后小车就会调整方向，乖乖地回到线上继续跑。

就像我们人走路一样，如果走歪了，我们的眼睛看到了就会自动调整步伐。

光电传感器就是小车的“眼睛”，帮助小车准确地沿着线前进。

这光电传感器巡线原理其实也不复杂嘛，就是靠它的“小眼睛”来指引方向，是不是很有意思呀！以后我还要用光电传感器玩更多好玩的呢！哈哈！。

《巡线机器人》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次《巡线机器人》第一课时的作业设计，期望达到以下教学目标：1. 使学生掌握巡线机器人的基本概念和原理。

2. 培养学生利用Scratch编程软件设计巡线机器人的基本技能。

3. 提高学生的逻辑思维能力和创新能力，培养其对信息技术的兴趣。

二、作业内容本课时的作业内容主要包括巡线机器人的设计与制作。

具体内容如下：1. 设计阶段：学生需利用Scratch编程软件，设计一个能够沿黑线行进的巡线机器人。

要求机器人能够根据黑线进行自动转向，并能够记录行驶的轨迹。

2. 编程实现：学生需编写合适的程序代码，使机器人能够按照设计的轨迹进行巡线。

在编程过程中，需注意代码的逻辑性和可读性。

3. 作品完善：学生可自行添加音乐、动画等元素，使机器人更具趣味性和观赏性。

同时，要确保机器人的稳定性和可操作性。

三、作业要求为保证作业的完成质量和效果，提出以下具体要求：1. 设计思路清晰，程序逻辑严谨。

2. 作品需在规定时间内完成，并保证质量。

3. 作品需符合安全规范，不得使用危险材料或工具。

4. 作品需有明确的说明文档，包括设计思路、程序代码及运行效果等。

5. 鼓励学生在作品中加入创新元素，提高作品的趣味性和实用性。

四、作业评价作业评价将从以下几个方面进行：1. 设计思路的创意性和实用性。

2. 程序的逻辑性和可读性。

3. 作品的完成度和稳定性。

4. 作品的创新性和趣味性。

评价结果将分为优秀、良好、一般和需改进四个等级，作为学生信息技术课程学习成果的一部分。

五、作业反馈1. 教师将在课堂上对每位学生的作品进行点评，指出优点和不足，并给出改进建议。

2. 学生需根据教师的反馈，对作品进行修改和完善。

3. 鼓励学生在课后互相交流作品，分享经验和技巧，共同提高信息技术水平。

4. 教师将把学生的作业完成情况和评价结果记录在学生的学业档案中，作为学生学习过程和成果的重要参考。

通过以上就是《巡线机器人》第一课时作业设计方案的主要内容。

PID非常好的光感巡线思路在这篇文章里所有的代码都不是真正的程序代码，只是作者对编程的示意，或者说是用类似程序代码的方式对编程的内容进行解释。

作者希望读者能自行选择程序语言，自己完成PID控制器的编程。

PID控制器是一种常用的控制技术，常用于多种机械装置（如车辆、机器人、火箭）中。

用数学方式来描述PID 控制器是非常复杂的。

本文描述了如何在使用NXT-G编程的LEGO机器人上创建PID控制器。

文中将以实例来说明如何创建PID来完成机器人巡线任务。

PID创建完成后，经过简单的修改就可以应用到其他地方，如，让机器人跑直线，做两轮平衡机器人。

其实学过微积分的人很容易理解PID的典型描述，本文是写给那些对PID几乎没有任何概念的读者，比如参加FLL比赛的3~8年级的孩子们。

考虑到大家可能不了解微积分，因此我尽量不使用微积分，从非常低的起点开始建造整个概念。

先来看看一个适于巡线的机器人是什么样的结构。

看下图，这个机器人用两个马达驱动，分别与车轮A、C连接，前端装有垂直向下的光电传感器，红圈标出的部分就是光电传感器能“看到”的部分。

带箭头的大长方形表示机器人的其余部分，箭头指示机器人的运动方向。

巡线是机器人的基本技术，也是大家学习机器人时最先要做的。

能够巡线的自动装置具有机器人的全部特点：使用传感器收集周围环境的信息，并据此调整机器人的运动状态。

巡线机器人可以使用1个光电传感器、2个光电传感器、一打光电传感器或者装上你所有的光电传感器。

实际上，你使用的光电传感器越多，巡线的效果越好。

只使用1个光电传感器也可以让机器人精确的巡线（即使线条是有弧度的），但是机器人移动过快时容易“飞线”（“飞线”——指机器人脱离线条，不能继续沿着线移动）。

一般来说，使用的传感器越多，巡线的速度越快。

《巡线机器人》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业旨在帮助学生进一步理解和掌握巡线机器人的基本操作，提高他们的编程能力和团队协作能力。

通过完成作业，学生将能够：1. 熟练掌握巡线机器人的基本操作和调试方法；2. 了解并能够解决巡线机器人运行过程中的常见问题；3. 学会如何进行团队合作，共同解决作业中的难题。

二、作业内容1. 学生需完成对巡线机器人的基础调试，确保机器人在指定路径上正常运行；2. 要求学生通过团队协作，共同设计一套巡线机器人的最优路径规划方案，并进行实际操作；3. 完成一份关于巡线机器人运行过程中的常见问题及解决方法的小报告。

三、作业要求1. 作业需按时完成，并在规定时间内提交；2. 作业内容应真实有效，不得抄袭或代写；3. 提交作业时应附带相关图片或视频以辅助说明；4. 遇到问题应及时向老师请教，寻求帮助。

四、作业评价1. 作业评价将根据学生的完成度、正确率以及团队协作表现进行综合评定；2. 评价标准包括：路径规划的合理性、机器人的运行稳定性、报告的完整性和清晰度等；3. 评价结果将作为学生平时成绩的一部分，以激励学生更加认真地对待作业。

五、作业反馈1. 学生应认真对待作业中的问题和错误，及时寻求老师和同学的帮助，以便更好地掌握知识和技能；2. 老师将及时对学生的作业进行反馈，指出存在的问题和改进建议，帮助学生更好地提高；3. 学生可以通过反馈渠道（如电子邮件、班级群等）与老师进行交流，共同探讨学习中的问题。

在《巡线机器人》课程中，作业是一个非常重要的环节，它不仅可以帮助学生巩固所学知识，提高技能水平，还可以促进师生之间的交流和互动。

因此，设计一份高质量的作业方案至关重要。

本节课的作业方案涵盖了作业目标、内容、要求、评价和反馈等方面，旨在为学生提供一个全面、系统的学习环境。

在作业内容部分，我们要求学生完成对巡线机器人的基础调试，确保机器人在指定路径上正常运行；同时，要求学生通过团队协作，共同设计一套巡线机器人的最优路径规划方案，并进行实际操作。

光世界巡行教案教案标题：光世界巡行教案教案目标：1. 了解光的基本概念和特性；2. 探索光的传播和折射规律；3. 了解光的反射和色散现象；4. 培养学生的观察和实验设计能力。

教案步骤：引入活动：1. 向学生介绍光的重要性和应用领域，例如光的传播在通信中的作用，光的折射在眼镜制造中的应用等；2. 引导学生思考光是如何传播的，以及光的传播是否有规律。

实验活动1：光的传播目的：通过实验，观察光的传播规律。

步骤：1. 准备一束激光笔和一张白纸；2. 将激光笔对准白纸，观察光线的传播路径；3. 移动激光笔的位置，再次观察光线的传播路径；4. 让学生记录实验结果，并进行讨论。

实验活动2：光的折射目的：通过实验，观察光的折射现象。

步骤：1. 准备一个透明容器和一张白纸；2. 在容器中倒入适量的水，使水面平整；3. 将容器放在白纸上，让学生观察容器中的水面和纸上的图案；4. 缓慢倾斜容器，观察水面的变化；5. 让学生记录实验结果，并进行讨论。

实验活动3：光的反射目的：通过实验，观察光的反射现象。

步骤：1. 准备一面平整的镜子和一束激光笔；2. 将激光笔对准镜子，观察光线的反射路径；3. 移动激光笔的位置，再次观察光线的反射路径；4. 让学生记录实验结果，并进行讨论。

实验活动4：光的色散目的：通过实验，观察光的色散现象。

步骤：1. 准备一个三棱镜和一束白光；2. 将白光通过三棱镜，观察光线的色散现象；3. 让学生记录实验结果，并进行讨论。

总结与评价：1. 回顾本次实验活动，总结光的基本概念和特性；2. 鼓励学生分享他们在实验中的观察和发现；3. 对学生的实验设计和观察能力进行评价，并提出改进建议。

延伸活动：1. 邀请学生进行更多有关光的实验，如光的干涉和衍射实验；2. 要求学生制作一份关于光的小册子，记录他们的实验结果和观察。

教案评估：1. 观察学生在实验中的参与程度和表现；2. 检查学生完成的小册子和书面记录；3. 与学生进行讨论和互动，评估他们对光的理解程度。

一、冃U 言在机器人竞赛中，“巡线”特指让机器人沿着场地中一条固定线路（通常是黑线）行进的任务。

作为一项搭建和编程的基本功，巡线既可以是独立的常规赛比赛项目，也能成为其他比赛项目的重要技术支撑，在机器人比赛中具有重要地位。

二、光感中心与小车转向中心以常见的双光感巡线为例，光感的感应中心是两个光感连线的中点，也就是黑线的中间位置。

而小车的转向，是以其车轮连线的中心为圆心进行的。

很明显，除非将光感放置于小车转向中心，否则机器人在巡线转弯的过程中，探测线路与做出反应之间将存在一定差距。

而若将光感的探测中心与转向中心重合，将大幅提升搭建难度并降低车辆灵活性。

因此，两个中心的不统一是实际存在的，车辆的转向带动光感的转动，同时又相互影响，造成机器人在巡线时对黑线的反应过快或者过慢，很多巡线失误由此产生。

所以在实际操作中，一般通过程序与结构的配合，在程序中加入一定的微调动作来弥补其中的误差。

而精准的微调，需要根据比赛场地的实际情况进行反复调试。

三、车辆结构巡线任务的核心是让机器人小车按照场地中画出的路线行进，因此，根据任务需要选择合适搭建方式是完成巡线任务的第一步。

1、前轮驱动前轮驱动的小车一般由两个动力轮和一个万向轮构成，动力轮位于车头，通过左右轮胎反转或其中一个轮胎停转来实现转向，前者的转向中心位于两轮胎连线中点，后者转向中心位于停止不动的轮胎上。

由于转向中心距离光感探测中心较近，可以实现快速转向，但由于机器人反应时间的限制，转向精度有限。

2、后轮驱动后轮驱动的小车结构和转向中心与前轮驱动小车类似，由于转向中心靠后，相对于前轮驱动的小车而言，位于车尾的动力轮需要转动较大的幅度，才能使车头的光感转动同样角度。

因此，后轮驱动的小车虽转向速度较慢，但精度高于前轮驱动小车。

对于速度要求不高的比赛而言，一般采用后轮驱动的搭建方式。

3、菱形轮胎分布菱形轮胎分布是指小车的两个动力轮位于小车中部，前后各有一个万向轮作为支撑。

双光感机器人巡线一、活动分析1.活动需求：学生可以学习双光感机器人巡线原理，学习一些简单的拼搭技巧。

了解到小车运行时的特点。

学会双光感机器人巡线的程序编写。

2.活动分析：本次活动在让学生学习使用乐高双光感机器人做巡线运动，写出简单的程序流程，可以锻炼学生的逻辑思维能力。

制作双光感机器人，锻炼学生动手能力。

3.学生情况：学生是4--5年级的学生共8人，一部分学生已经学习完成单光感机器人巡线任务。

一小部分学生还未完成以前的课程任务，需要继续努力完成，这类孩子年龄较小无法很快的裂解老师所讲的内容，需要细心并耐心的去讲解知识。

3个学生进展较为迅速，已经提前进行之后的课程（四光感机器人巡线），这节课继续完成该任务。

4.、活动目标1.学生学会使用乐高零如何使用双光感机器人巡线、了解了解机器人巡线的方式以及程序编写，并锻炼其动手能力与逻辑思维能力。

2.学生搭建出双光感机器人，分析指出双光感机器人巡线的运动方式并学会、可以写出简单的运动流程并学会程序编写。

3.学生认识到乐高机器人的功能是十分强大的，觉得机器人课程简单而好玩，对学习相关知识产生兴趣。

4.、活动重点、难点1.重点：学生学会双光感机器人巡线的原理以及运动方式。

如何突出：1.让学生仔细观察老师拿出的双光感机器人。

2.由老师说出该机器人巡线时需要注意的问题（黑线要在双光感之间）。

3.提出问题：对照单光感机器人巡线的方式去想为什么要注意这个问题。

4.由学生进行回答，老师总结出双光感机器人巡线的原理以及运动方式。

2.难点：学生如何理解双光感机器人巡线的原理以及运动方式，如何写出双光感机器人巡线程序的简单流程。

如何突破：1.学生听老师对双光感机器人巡线原理解说，以及运动方式的描述。

2.学生动脑思考为什么要依靠这种运动方式进行巡线。

3.学生说出自己思考的内容，老师进行纠正，学生自主完成程序流程图的简单编写。

4.、活动策略本次活动主要采取的方式是讲授法与分析法。

在老师讲授知识的同时对学生进行提问，让学生自己独立分析并对相应问题进行回答。

巡线就是沿着地面的一条线走的机器人。

而基本原理就是通过检测反射回来的光的强度来判断机器人与线的位置偏差有多少。

偏多了，就要往回走一些，偏少了，就稍微往回走。

没有偏的话就直走。

巡线的逻辑其实就是上面说的，机器人只需要判断自己偏差了多少。

但根据光感个数的不同，判断偏差的逻辑也不太一样。

下文给出的这些逻辑仅仅是一个参考，并不一定就是最好的逻辑。

所以大家千万别以为这个就是标准答案了……单光感：1个光感巡线的逻辑，有2种。

第一种是最简单的，如果测到黑，就往左转。

测到白就往右转。

这样的逻辑效果当然就是一摇一摆的了。

但如何让程序知道光感检测到的是黑色还是白色呢？打开NXT的主菜单，会找到一个叫View的菜单，进入后会找到一个图标像发光的灯泡。

这个就是检测光感数值的地方了。

点进去之后只要选择端口号，NXT就会把自己检测到的光值显示在屏幕上了。

这个时候你要测一下，光感放在黑色上是什么数值，放在白色上是什么数值。

然后取这2个值的平均值，就是程序判断黑还是白的中间值了。

大于这个中间值，NXT就认为测到白色。

小于这个值就认为测到黑色。

另一种，就是通过数据上的一个算法来进行判断。

这需要一个类似“公式”的东西来计算机器人偏了多少。

而这个数据是怎么得来的呢？光感测到黑和白会传回一个数值。

而且测到黑和白之间交界的时候也会得到一个值。

但这个值浮动比较大，如果测的位置偏黑的那边，值就越来越小。

如果偏白的那边，值就越来越大。

所以可以通过这个大小来决定机器人到底偏了多少。

如果这个值是中间值，说明没有偏（其实这个时候我们的机器人是沿着黑和白的交界走的）。

如果这个值比中间值大，就说明偏了。

大的越多，偏的越多。

反之，如果比中间值小，小的越多偏的也越多。

双光感巡线：双光感巡线的逻辑很直接。

如果左边的光感检测到黑，就往左走（说明机器人往右偏了）。

如果右边的光感检测到黑，就说明机器人往左偏了。

如果2个光感都没检测到黑线，说明没偏。

就直走。

但要注意，2个光感巡线会有意外发生的……就是在测到黑线的时候还没来得及转弯，就测到线外面去了……这时侯就要做一些调整了，就是转弯力度变大一些，或者前进力量减小一些。