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《教育机器人（WER）巡线和转弯》教学设计
执教：
学校：
年级：初中
时间：2016年10月16日上午10:00
课时：45分钟
【学情分析】
世界教育机器人（WER，以下简称机器人）巡线包括机器人走直线和机器人走弧线，机器人转弯包括直角转弯和非直角转弯。
本节课的教学内容是基于学生已经对教育机器人的物理架构、传感器、电机等基本构成要件有了很好的掌握，对教学场地、编程环境、机器人初始化、机器人环境检测这些基本内容有了很好的掌握，进而学习本节课的内容。
本节课的教学内容是至关重要的，要求学生必须完全掌握。
【教学目标】
1、知识与技能
（1）知道控制机器人巡线和转弯的机械原理
（2）掌握编程环境里的“按时巡线”、“路口巡线”、“转弯”模块参数设置的含义
（3）能够灵活设置参数的数值
（4）掌握编程环境里流程图编写方法
2、过程与方法
（1）通过教师的实例讲解演示，与学生的亲自演练，掌握机器人走线的基本技能（2）通过作业练习，加深对本课内容的掌握程度
3、态度、情感与价值观
（1）通过教师讲解演示，激发学生实际操作的欲望，提供学生实际动手能力（2）通过学生的亲自演练，获得学习的满足感和成就感
（3）通过学生动手动脑相结合，包容机器人的不足之处
【教学重、难点】
重点：机器人的路口巡线、机器人转弯
难点：机器人走弧线
【教学过程】。
巡线教程巡线教程1、引言1.1 简介巡线是一种基于视觉识别技术的自动导航方法，常用于工业生产线、仓库管理等场景。
本教程将介绍如何搭建一个巡线系统，并进行线路规划、路径规划等操作。
2、硬件准备2.1 平台选择在选择平台时，需考虑巡线的精度要求、工作环境等因素，并选择适合的平台。
2.2 视觉传感器选择常用的视觉传感器如摄像头、激光雷达等，需要根据实际需求选择合适的传感器。
2.3 控制电路巡线通常需要控制电路来实现传感器数据的采集和运动的控制。
可以选择开发板或自行设计电路。
3、软件配置3.1 操作系统选择根据平台的要求和开发者的熟悉程度，选择合适的操作系统，如Linux、ROS等。
3.2 视觉识别库选择选择合适的视觉识别库，如OpenCV、TensorFlow等，用于图像处理和目标识别。
3.3 巡线算法实现根据巡线的具体要求，实现巡线算法，包括图像处理、目标检测、轨迹规划等功能。
4、线路规划4.1 地图建立首先在巡线区域内建立地图，可以使用激光雷达或其他传感器获取地图信息，并进行地图构建。
4.2 路径规划根据巡线任务的要求，使用路径规划算法的巡线路径。
5、控制策略5.1 速度控制根据巡线任务的需求，设定的速度控制策略，包括加减速、转弯等操作。
5.2 线路跟踪根据视觉识别结果，实现的线路跟踪功能，保持在巡线路径上行驶。
6、实验与优化6.1 环境调试将放置在巡线区域中，调试视觉传感器、巡线算法等，确保系统正常运行。
6.2 巡线精度优化通过对巡线系统的各个模块进行优化，提高的巡线精度。
7、结论通过本教程，您已了解如何搭建一个巡线系统，并进行线路规划、路径规划等操作。
附件：无法律名词及注释：无。
机器人巡线教程范文一、材料准备二、巡线原理三、巡线模块设计四、巡线算法实现五、巡线实验验证六、巡线优化一、材料准备在进行机器人巡线过程中，我们需要以下材料：1.一台具备图像处理功能的单片机或者嵌入式主控板；2.一个摄像头模块；3.一套电机驱动系统；4.一个巡线赛道；5.其他常规使用的硬件组件。
二、巡线原理巡线原理是基于摄像头采集到的图像信息进行分析和处理，从而控制机器人按照线路进行行驶。
巡线的主要思路是：通过图像处理技术，提取图像中的线路信息，确定机器人当前位置和朝向，根据设定的控制算法，使机器人按照预定的线路进行行驶。
三、巡线模块设计巡线模块包括图像处理模块和控制模块。
图像处理模块将摄像头采集到的图像进行处理，提取出线路信息；控制模块根据线路信息控制电机驱动系统，使机器人按照线路进行行驶。
巡线模块的设计需要考虑摄像头的布局、图像处理算法的选择、电机驱动系统的设计等因素。
四、巡线算法实现巡线算法是实现机器人自动巡线的核心，常见的巡线算法包括二值化、边缘检测、Hough变换等。
在实现巡线算法时，需要根据赛道的具体特点进行调试和优化，使得机器人能够准确识别线路并进行相应的行驶控制。
五、巡线实验验证巡线算法实现后，需要进行实验验证。
首先需要安装巡线模块到机器人上，然后通过摄像头采集赛道图像，并将图像进行处理和分析，确定机器人的行驶方向和速度。
在实验中，可以逐步调整巡线算法的参数，优化机器人的行驶效果。
六、巡线优化在巡线实验过程中，可能会遇到一些问题，例如：识别不准确、转弯不稳定等。
针对这些问题，我们可以通过优化算法、调整参数、增加传感器等方式进行改进。
另外，在巡线过程中还可以考虑一些应对策略，例如：遇到交叉路口时，通过识别交通标志或者跳过已识别的线路等。
总结：。
机器人巡线教程机器人巡线是一种在机器人技术中常见的任务，它涉及到使用机器视觉、图像处理和运动控制等领域的知识。
本教程将指导您完成机器人巡线的任务，包括硬件和软件的设置和调试。
机器人平台：为了进行巡线，您需要一个具有轮子的机器人平台。
将控制器连接到计算机，以便您可以在计算机上远程控制机器人。
安装传感器并连接到控制器。
确保传感器能够正确地检测到线条。
安装并配置您的机器人控制软件，例如ROS（Robot Operating System）。
编写或使用现有的巡线算法。
这些算法通常会利用传感器数据来控制机器人的移动，使其保持在线条上。
将算法集成到您的控制软件中，以便实时控制机器人的移动。
测试您的巡线算法，确保它能够正确地检测到线条并控制机器人沿其移动。
根据测试结果调整算法的参数，优化机器人的巡线性能。
例如，调整机器人的速度、转向灵敏度等。
如果需要，您还可以使用更高级的图像处理技术，例如特征检测或深度学习，以提高巡线的准确性和鲁棒性。
本教程提供了关于机器人巡线的基本指导，包括硬件和软件的设置以及调试过程。
完成本教程后，大家将能够掌握机器人巡线的基本技能，并可以根据需要进行进一步的优化和改进。
请注意，这只是一个基本的教程，具体的实现细节可能因大家的硬件和软件环境而异。
机器人巡线比赛是一项基于机器人技术的竞技比赛，旨在培养参赛者对自动化控制理论的理解，检测其编程和操作技能。
在这个比赛中，参赛者需要设计和操作一台机器人，使其能够在规定的赛道上自动巡航。
赛道设定：比赛采用单赛道模式，赛道由黑白相间的直线和曲线组成，复杂程度视参赛队伍的等级而定。
机器人规格：机器人必须是自主设计、编程和制造的，且不能使用任何形式的遥控或人工干预。
机器人必须能够在赛道上稳定运行，并按照规定的路线进行巡航。
操作限制：参赛者只能使用预先安装在机器人上的传感器和执行器进行操作。
在比赛过程中，参赛者不能对传感器和执行器进行任何形式的修改或更换。
《巡线机器人》教学设计
新城区东方小学彭洋
【内容分析】
本课为全国中小学电脑制作活动纳因特IER智能挑战赛培训内容，小学生学习内容以仿生类为主，偏重于结构设计，模拟现实中的形或者动作，并通过模块化编程进行一些简单的程序设计，使机器人能够完成指定任务。
本节课设计内容为让学生初步体验编程软件，设计简单的巡线机器人。
【学情分析】
小学四年级学生已具备基本的计算机操作能力，对信息技术以及机器人都有较大的兴趣。
部分学生有过其他机器人培训经历，有简单的逻辑意识。
学生乐于动手，积极性高，但是操作上还有所欠缺，需要通过实际操作体验进行练习。
【教学目标】
知识与技能：
1. 了解机器人的各部件名称，能够参照示意图搭建机器人。
2. 掌握编程软件的使用方法，能够用其中的模块编写简单的巡线程序并进行调试。
过程与方法：
在探究过程中培养学生观察能力和发散思维，培养学生在实践中的综合运用能力和创新精神。
情感态度与价值观：
培养学生对信息技术和机器人的兴趣，培养学生动手能力、综合运用知识的能力、逻辑意识和创新意识，让学生体验到运用掌握的知识与技能进行创造的乐趣。
【教学重难点】
教学重点：能搭建机器人，编写简单巡线程序
教学难点：巡线程序的编写
【教学方法】
演示法探究学习法任务驱动法
【教具准备】
机房，展示用机器人，纳茵特机器人及编程软件
【教学过程】。
机器人巡线任务教学方法探究作者：陈锐来源：《科教导刊·电子版》2019年第22期摘要机器人竞赛中，巡线就是让机器人沿着给定的线路（一般是白底黑线）行驶的过程。
巡线能力是机器人的基本能力，也是难点之一，如何把这部分内容教好？本文以初次参赛的青少年为教学对象，从基本技能培养、巡线方法讲解、实践练习三个方面对如何做好机器人巡线任务教学的方法进行了探究，重点研究了针对中小学生特点的教学流程和训练办法。
提出了在教学中夯实学生的基本技能培训、由浅入深地探究、有针对性地自主练习是完成巡线教学任务的有效方法。
关键词机器人竞赛巡线教学乐高中图分类号：G424 文献标识码：A在机器人竞赛中，巡线就是让机器人沿着给定的线路（一般是白底黑线）行驶的过程。
无论在WER还是乐高系列机器人竞赛中，巡线既可以是一项单独的竞赛内容，同时也是完成其它竞赛任务的基础。
因此，让参赛的学生学会巡线任务是机器人竞赛培训的一项基础内容。
机器人实现巡线的基本原理一般是通过测量机器人的光传感器数值，据此判断机器人与线路的相对位置，再通过一定的算法调整机器人左右马达的动力，从而实现让机器人沿规划线路移动。
机器人的巡线从原理上来说起来并不复杂，但完成这项任务的学生大多是第一次把软件与硬件的结合起来完成任务，第一次从机器的角度思考问题，要让他们理解这里面的逻辑原理，学会用程序自动控制机器人完成巡线任务还是有很大的难度。
要让学生快速准确地掌握机器人巡线技术，我认为在教学过程中要做好以下几点：1夯实学生的基本技能学生的能力发展往往是从简单到复杂，因此在完成巡线任务教学前，要做好学生基本技能的培训。
学生有了一定的基础，在学习巡线任务时就会得心应手。
基本技能主要包括机器人小车的搭建、小车转向的原理、传感器的使用、马达的控制、常用编程语句的使用等方面。
其中，最直观的就是机器人小车的搭建。
在教学过程中可以从小车搭建过程入手，在机器人不断成型过程中，学生的成就感，兴趣会得到逐渐提高。
机器人巡线
一、教学目标
1．通过小组讨论、实践，熟悉巡线小车的工作原理，培养自主学习能力。
2．通过层层递进的三个任务，掌握用单片机编写程序控制传感器、电机协同工作的方法，感受制作完成预设项目的喜悦，激发探索热情。
3．通过假设、提出方案、调试实践、修改论证方案，提升灵活运用现有知识解决实际问题的能力以及综合设计能力，培养主动参与的意识以及胜不骄败不馁的意志品质。
二、教学重点与难点
【重点】传感器、制动器的控制。
【难点】合理选择传感器及设计合适的算法
三、教学技术与学习资源应用
【教师准备】
机器人小车
多媒体设备
【学生知识与能力准备】
编程软件的使用
C语言基础
会用控制器控制单独的传感器、电机
四、教学过程
《机器人巡线》任务单
小组成员：
一、你们小组准备使用号传感器（从左到右分别为1，2……8）
二、画出巡线示意图
根据你们所使用的传感器，思考小车在行进过程中可能会出现的状况以及在此状况下如何及时纠正小车的动作。
参照图一示例图在图二中画出巡线示意图。
图一、巡线示意图示例
图二
三、根据示意图画出流程图或写出关键代码
四、编程调试
五、如果是直角甚至锐角的巡线，在程序上如何修改？（在图三画出示意图，根据示意图进行程序修改）。
图三
六、活动评价
小组活动评价表。
机器人巡线任务教学方法探究
陈锐
（镇巴县电化教育中心陕西·汉中723600）
摘要机器人竞赛中，巡线就是让机器人沿着给定的线路（一般是白底黑线）行驶的过程。
巡线能力是机器人的基本能力，也是难点之一，如何把这部分内容教好？本文以初次参赛的青少年为教学对象，从基本技能培养、巡线方法讲解、实践练习三个方面对如何做好机器人巡线任务教学的方法进行了探究，重点研究了针对中小学生特点的教学流程和训练办法。
提出了在教学中夯实学生的基本技能培训、由浅入深地探究、有针对性地自主练习是完成巡线教学任务的有效方法。
关键词机器人竞赛巡线教学乐高
中图分类号：G424文献标识码：A
在机器人竞赛中，巡线就是让机器人沿着给定的线路（一
般是白底黑线）行驶的过程。
无论在WER还是乐高系列机器
人竞赛中，巡线既可以是一项单独的竞赛内容，同时也是完成其它竞赛任务的基础。
因此，让参赛的学生学会巡线任务是
机器人竞赛培训的一项基础内容。
机器人实现巡线的基本原理一般是通过测量机器人的光传感器数值，据此判断机器人与线路的相对位置，再通过一定的算法调整机器人左右马达的动力，从而实现让机器人沿规划线路移动。
机器人的巡线从原理上来说起来并不复杂，但完成这项
任务的学生大多是第一次把软件与硬件的结合起来完成任务，第一次从机器的角度思考问题，要让他们理解这里面的逻辑原理，学会用程序自动控制机器人完成巡线任务还是有很大的难度。
要让学生快速准确地掌握机器人巡线技术，我认为在教学过程中要做好以下几点：
1夯实学生的基本技能
学生的能力发展往往是从简单到复杂，因此在完成巡线任务教学前，要做好学生基本技能的培训。
学生有了一定的基础，在学习巡线任务时就会得心应手。
基本技能主要包括机器人小车的搭建、小车转向的原理、传感器的使用、马达的控制、常用编程语句的使用等方面。
其中，最直观的就是机器人小车的搭建。
在教学过程中
可以从小车搭建过程入手，在机器人不断成型过程中，学生的成就感，兴趣会得到逐渐提高。
教师要充分利用学生的兴趣，在搭建过程中讲解各部分的原理，特别是要着重讲解如何利用左右轮的差速来实现小车的转弯。
程序是机器人的灵魂，学生的机器人小车搭建好后，就可
以让他们学习简单编程语句。
首先，可以利用驱动马达语句
实现机器人小车的移动。
然后，让学生探究左右电机输出不同的功率与转向的关系。
一般先让学生实现左右转向，再练习180度调头和其它精确度数转向，逐步掌握转向的方法。
基本技能训练里面传感器的使用是难点，为了破解这个难点，不同的机器人可以采用不同的教学方法。
这里我们以乐高机器人为例，设计了三个任务，把传感器的使用和基本程序模块调用结合在一起进行教学。
第一个任务是利用程序控制显示屏。
此任务的目标是让
学生显示自己的名字在显示屏上。
第二个任务是让学生读取颜色传感器的反射值。
学生通过操控颜色传感器，能够学会传感器与控制器的连接方法，并能体会到颜色传感器就是机器人的“眼睛”，要让它来感知环境就要靠学生设计的程序。
完成了这项任务，学生在学会了传感器的使用同时还初步掌握了循环语句的使用。
第三个任务则是读取颜色传感器看到的颜色，并用文字显示在显示屏上。
此任务对颜色传感器的使用进行了更深入的探究，更为重要的是，在这个任务里的程序还用到了判断逻辑，也就是乐高编程里面的切换模块。
通过这三个任务，学生基本能掌握机器人巡线的基础技
术，当教师在进行下一步教学时，学生能较易理解各种巡线技
术的原理，而不再是照抄网上的或者老师的程序。
2由浅入深地学习各种巡线方法
机器人巡线有多种多样的方法，但一般都要先要侦测自
己的位置，确定和线的关系，然后驱动马达调整位置并前进。
从使用传感器数目上来分类可以分为：单传感器巡线、双
传感器巡线以及更多的传感器巡线。
从巡线效果上来说，当
然是传感器越多效果越好。
但是，一方面中小学生所参加的竞赛活动大部分都限制颜色传感器数目；另一方面，传感器使用得越多，设备购置费用越高，所以参赛时以3个以下的颜色传感器为主。
从巡线所使用的逻辑上来说有两段式、三段式、斜率式、PID巡线。
这几种巡线逻辑难度是逐步递增，当然巡线效率、机器人行走的平滑度也是依次提高。
从多次培训的经验上看，要想取得良好的培训效果，一定要让学生按从单传感器到多传感器，从两段式巡线到其它高级巡线的方式进行培训。
如果一开始就讲最难的巡线方法，学生往往只能听得一头雾水。
在培训中，让学生在学会先利用一个传感器读取反射值，根据反射值的大与小，来调节AB电机的转动，其伪代码如下：While没到终点do
Begin
If传感器在黑线上then
驱动A电机离开黑线
Else
运动B电机靠近黑线
End
这样就可以控制机器人沿着黑线左摇右摆地前进，这就是二段式巡线法。
虽然机器人还很慢，但总归是开始巡线了。
学生学会了二段式巡线，在实践中就会发现这种巡线方式很慢，不能通过虚线和一些复杂的路口。
此时引导学生探究，引入三段式巡线，即机器人不仅只能左右摆动，还有直行的机会。
其伪代码如下：
Begin
While没到终点do
Begin
If传感器在黑线上then
驱动A电机离开黑线
Else
If传感器靠近黑线Then
同时驱动AB电机直行
Else
驱动B电机靠近黑线
End
学会三段式巡线后，应逐步增加传感器，可以提高巡线的精度。
传感器增加后就会形成判断语句嵌套，因为学生编程接触的少，教师要在这里对逻辑进行重点讲解。
有了前面的基础，对于有能力的学生还可继续研究斜率巡线和PID巡线。
3在实践中不断练习，锻炼学生的逻辑思维
学生学会了巡线的基础知识，更重要的是要让他们多练习。
学生在实践过程中一定会遇到多种多样的情况，比如各种路线：直线、S弯、大折线、虚线、左路口、右路口、T字路口、十字路口。
比如环境光线的变化、路面摩擦力的改变、机器人电力的大小等。
指导教师一定要让学生多发现问题，先让其尝试自行解决，当他们实在没有办法时再给出思路提示。
以上是对竞赛机器人巡线任务教学方法一些经验总结，巡线任务是机器人一项基础功能，虽然对于初学者有一定的难度，但只要教师按文中所提的方法施教一定能取得良好的教学效果。
作者简介：陈锐（1979-），男，陕西人，一级教师，主要从事教育信息化和中小学STEM课程研究。
课|程|教|学
—科教导刊（电子版）·2019年第22期/8月（上）—123。
