2023年《机器人灭火——迷宫灭火》教学反思.docx
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1、2023年机器人灭火迷宫灭火教学反思 第一篇:机器人灭火迷宫灭火教学反思 教学反思 机器人灭火迷宫灭火是四川教化出版社九年级信息技术下册第13课,本学期的教材是机器人的系列教学,而这一课也是第8课走迷宫和第12课找寻火源的整合课程,让机器人从起先位置动身,若觉察火焰,则启动灭火程序,灭火,若没有觉察火焰,则接着探寻迷宫,找寻火焰。 本堂课从结果来看,基本完成了教学目标,学生在分小组的学习中,通过探讨、沟通,完成了流程图的设计、机器人的搭建方案和程序的编写。因为有前面课程的铺垫,学生对机器人程序编写已经“游刃有余,所以在引到学生从走迷宫与寻火源的基础上,让他们探究、探讨,找出机器人迷宫灭火的设计
2、方法,他们的思维活跃发散,基本已经“顺理成章地完成各个任务。 当然,我也觉察存在不少问题。第一,原来需要学生探讨、探究、思索,产生自己的想法与设计,再来对比书上的参考,但是个别小组的学生干脆翻看教科书上,跳过自己思维的过程,这样对他们学习编程没有任何好处;其次,学生差异大的状况照旧存在,少数学生在前面的学习中已经落后其他同学,学问代帐,而这节课又是前面课程的整合,虽然前面有稳固的练习,但还是有个别学生还是没能理解,导致整节课“坐飞机的感觉;第三,时间支配照旧需要调整,虽然将学生自行组装机器人、检测光值与火焰值、改良程序等这些环节调至其次堂课进行,但本节课内容照旧繁多,没能给学生足够的时间进行探
3、究、思索。 此外,通过机器人这一系列教学,我觉察对学生的信息技术素养的培育,有很大关心。 1、学生主动性很高。爱好是最好的老师,当学生他自己对机器人很感爱好时,产生内驱力,在结合老师引导和同学间的探讨,能更好的培育学生探究、觉察、解决问题的实力。 2、实践性很强。与学习其他软件相比,学习机器人还会考验学生的动手操作实力:如何搭建实物机器人,如何测得当前环境下的光值与火焰值,机器人不按自己设定编程行走的缘由在实际动手中,会遇见很多很多突发问题,更能充分培育学生分析问题、解决问题的实力。 3、培育规律实力。设计机器人的行动,就要从流程图起先构思,然后将它转化成程序,这是模块化程序编写的基本方式,不
4、仅熬炼了他们程序编写的实力,更是对他们规律思维的进展有很大提高。 其次篇:“灭火机器人教学案例 “灭火机器人培训阅历介绍 和衷小学 苏峻 机器人灭火是中小学机器人竞赛的常规项目,怎样提高机器人灭火的速度和稳定性是我们需要重点解决的问题。我校在近几年中四次参加了该项目的竞赛。现将平常训练及竞赛的阅历总结如下。 一、整体算法 1、第一搜寻方案 我校运用右手法则为主的迷宫搜寻方法,从起点向右走左手法则进4号房间,假如有火,进去扑灭,假如没有,后退走右手法则搜寻3号房间,2号和1号房间做同样处理。假如机器人漏过了有火房间,则进入补救搜寻阶段。 2、补救搜寻方案 补救搜寻方案强调的是胜利率,我们运用了简
5、洁的右手法则,用前面的传感器检测1、2、3号房间,在机器人左侧向左下角方向安装一个火焰检测传感器,在路过4号房间时觉察里面的火焰。假如机器人在1、2、3号房间内觉察火焰,进入0号房间灭火程序。0号房间灭火程序是不区分房间的通用灭火程序,灭火胜利后运用万能回家算法回家,这样的目的是提高稳定性。我们运用首选方案来追求好成果,用补救来处理意外状况。 二、补救算法体系 机器人首先运用无火不进房间的第1搜寻方案,假如没有觉察火焰,运用补救搜寻方案,在没有觉察火焰的状况下机器人不停止动作。搜寻到火焰后机器人进入灭火程序,假如第1灭火方案灭火失败,机器人起先调用第1补救方案。第1补救运用后退,对光,前进的方
6、法,2次尝试还没有灭火胜利,机器人调用第2补救方案,其次补救运用下列图所示的方法: 机器人先走右手法则到白线,停在那里推断前面的火焰强弱,假如火焰强,起先灭火,假如没有火焰,后退,转身,走左手法则到另一条白线,另一白线旁边没有觉察火,又后退转身走右手,这样反复两次,假如还是没有灭火胜利,机器人调用第3补救方案,第3补救类似于补救搜寻方案,机器人前进到墙壁,走右手法则到其他房间搜寻火焰。假如觉察了火焰,又进入灭火程序。这样算法就构成了一个环,也就是说这里运用了困难的递归函数,机器人是不灭火焰绝不罢休,除非内存空间被耗尽。第1补救方案主要解决机器人陷在灭火圈里面或撞在灭火圈旁边的墙壁上等问题,第2
7、补救方案解决机器人离火焰较远的问题,第3补救是为了解决机器人把无火房间当有火的问题。这样有支配地运用不同的补救方案,搜寻时间慢慢增加,搜寻范围慢慢扩大,有效地处理了速度与稳定之间的平衡。 三、万能回家算法 一个比较完善的灭火机器人一般把迷宫搜寻分为两个阶段,首先运用第一方案,第一方案大多运用无火不进房间的方法,假如第一时间没有觉察火焰,则机器人自动进入补救搜寻阶段,补救搜寻一般运用简洁的“左手法则或“右手法则,由于机器人离开启动的时间比较久,机器人已经行走了很大一段路程,这时候假如还想通过计算白线的数目来知道自己处于哪个房间是很难的,错误的推断将导致机器人回家失败。所以开发一种不管哪个房间都能
8、够胜利回家的算法是很有必要的,据悉,新疆的两位中学生已经找到了这一算法,但他们并没有发表论文,在这里我们向大家公开自己的探讨成果,以利于互相促进、共同提高。 本算法的关键是要找到一种能够计算是否到家,又不影响迷宫行走的方法,假如机器人推断自己已经回家则停止全部动作,假如到了一条白线,但又不是家,则机器人要越过这条白线接着走迷宫。万能回家算法适合用右手法则来实现,这一算法应用在1、2、4号房间效率很高,在这里我们首先来探讨3号房间的回家问题,如下列图所示: 机器人首先走一段时间右手,再走出房门,以后都依据下面的方法处理:走迷宫始终到白线,向左转弧线并进行到家推断,假如到家则停止动作,假如没有到家
9、则再向右划弧线直到看到墙壁,接着走迷宫并依据上述方法处理,下面对最主要的到家推断进行具体描述。 int djqr()/到家确认模块 int bs=120;/白线的灰度值 float md;/白线密度 int n=0;/检测次数 int bssm=0;/白线数目 long qst;/时间变量,限制转左弧线 long qtt;/时间变量,限制地面灰度测量 motor(0,80);/前进1小段 motor(1,80);sleep(0.03);qst=mseconds();qtt=mseconds();while(mseconds()-qst10l)/每10毫秒收集1次地面灰度值 qtt=msecon
10、ds();n+;/检测地面的次数 if(analog(2)0.6)/假如白线比例很高 return(1);/表示到家了 else return(0);/ 表示没有到家 上述回家算法已在本校试验室验证通过,本算法应用在1、2、4号房间同样正确,并且可以取得很高的效率。 四、防止30秒静止不动的算法 上面介绍了补救算法和万能回家算法,似乎机器人灭火回家的胜利率就会很高,但在测试过程中机器人还是会出现30秒静止,转5个相同的圈,撞倒蜡烛等导致任务失败的状况。为此,我们有必要在程序中加入防止上述状况出现的代码,提高稳定性。关于防止30秒静止不动,我们已经找到比较稳定的算法,介绍如下。 通过试验,我们觉
11、察导致机器人静止不动的主要缘由有下面两点,一种状况是代码进入了死循环。例如,为了让机器人前进到墙,假设前面安装了13号红外避障传感器,下面的代码: while(digital(13)!=1)/前进到墙模块 motor(0,60);motor(1,60); 看上去没有任何错误,但当机器人走的不好,如上图位置时,由于前面的传感器恒久不会检测到墙壁,那么,上面的循环条件恒久得到满意,这里就成了死循环代码,这样机器人就会秒静止不动为此我们可以做以下改良: st=mseconds();/登记起从前进时间 while(digital(13)!=1)/假如看不到墙壁 motor(0,60);/前进 moto
12、r(1,60);if(mseconds()-st1000L)/秒后退出循环,1000毫秒时间根据需要可以 /修改,比实际需要长一点 break;/退出循环 通过时间变量的引入,确保秒后退出循环,这类死循环机器人经常发生,我们要留神应用循环语句,我们把这一状况叫机器人特色的死循环。 第2种经常发生的状况是机器人做出自相冲突的微动作,从人的视觉上来说是静止不动,例如纳英特机器人在走左手法则,在位置不好的时候。 机器人前面的传感器看不到墙壁,根据左手法则,它要左转,转了一点以后,前面的传感器看到了墙壁,根据法则又要右转,这样循环往复,机器人就在这里停步不前,对此我们可以运用类似下面的算法,下面的算法
13、是走到一条白线的平安方法,这里是为了走回家。Daojia=0;while(daojia=0) gst=mseconds(); while(mseconds()-gst5000l)/每5秒种调整姿态1次 i=migong_right();/走右手同时检测白线的函数 if(i=1)/检测到白线 daojia=1;stop();break; if(daojia=0)/还没有到家,调整机器人姿态1次。 motor(0,-100);/后退1点 motor(1,-100);sleep(0.03); motor(0,100);/左转1点 motor(1,-100);sleep(0.08); 从某点动身走左手
14、,假如在正常状况下4秒可以回家,但如今5秒还没有回家,那么调整动作就会起作用。只要我们选择合适的参数,就可以防止机器人30秒静止不动,又不影响正常行走时的效率。 第三篇:机器人灭火竞赛规则 机器人灭火竞赛规则 一、任务 机器人灭火是模拟现实家庭环境中处理火警的过程。 制作一个由计算机程序限制的机器人,在一套模拟平面结构的房间里运动,找到代表房间里火灾点的正在燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。 二、标准 1.竞赛场地 竞赛场地平面结构示意图附后。竞赛场地的实际尺寸与示意图给定尺寸基本相同,但允许有1cm范围内制作误差。 模拟房间的墙壁高33cm,材质为木质。墙壁为白色。竞赛场地地板为黑色的光滑木制外表。
15、地板允许有接口,接合处平整并为同样的黑色。有一些机器人可能接受泡沫、粉末或者其他物质来扑灭蜡烛火焰,所以每一场竞赛后应清理场地。但不保证每一个机器人在该次竞赛过程中,地板都能保持完全黑色。 竞赛场地模拟房间里的整体地面是水平的,但在场地固定位置门框所在地面上设置有4根木条(长46cm、宽1cm、高1cm)。场地平整度要求:在不连续区域小于0.3cm水平误差木条处除外。 房间全部走廊和门框的宽度均不小于46cm。门框上没有门,在门框所在地面上用一条2.5cm宽的白线表示房间入口和门,白线本身的面积属于房间内的区域。 机器人必需从竞赛场地中代表起始位置的白色正方形中起先启动,如示意图中标有“H的正
16、方形实际竞赛场地并不标记“H。代表起始位置的白色正方形为30cm30cm边长,正方形的对角线交点将设在46cm走廊的纵向中心线上。 参赛选手可以用一些装置来校正机器人在正方形中的位置。一旦启动,它可以在竞赛场地中向所盼望的方向横向或纵向运动。 最终竞赛场地以当天现场供应为准。2.场地照明 竞赛场地四周的照明根据竞赛实际场地条件确定。 参赛者在竞赛前将有时间了解场地及四周环境灯光。竞赛期间的照明条件是相对稳定不变的。灭火用机器人应能够在一个含不确定照明、阴影、散光等实际状况的环境中运行。 3.机器人 机器人整体外形尺寸在静止和运动状态下,都应保持在30cm30cm30cm之内,包括机器人的触角、
17、探测物及装饰物。 对机器人的重量、制作材料、产品型号等不作限制。4.蜡烛 蜡烛的火焰代表房间内机器人试图找到并扑灭的火源。火焰位置有效高度指火焰底部距场地外表的距离在15cm至20cm之间,火焰本身高度将限制在2cm至3cm之间。否则,将会调整或更换蜡烛。 蜡烛是直径1-2cm的白蜡烛。 当蜡烛的火焰位置在上述的有效高度范围内,机器人启动之后,不管此后其具体高度是多少,要求机器人能觉察火焰。 蜡烛被安装在一个7cm长7cm宽3cm高的半光泽黄色的木质基座上。 5.传感器 在没有与其他规则和规范有抵触的状况下,对传感器的型号没有限制。 6.家具 竞赛场地内有一件模拟家具。由抽签确定房间之后,这件
18、模拟家具将摆放在该房间的示意位置。机器人可以接触模拟家具。模拟家具是一个小于12cm直径的半光泽黄色的木质圆柱,柱高30cm、重大于3公斤。 三、规则 1.机器人运行 机器人一旦启动必需是由计算机程序限制,而非人工现场限制。机器人在运行过程中可以碰撞或接触墙壁,但是事先不能标记和破坏墙壁。当机器人经过竞赛场地时不能把任何东西留在后面,并且不能在竞赛场地留下任何可以关心它运行的标记。假如裁判认为机器人编制的程序是在有意冲撞竞赛场地包括墙壁和模拟家具,将被取消参赛资格或成果。机器人搜救:在中学组竞赛中,将列入搜救模式和回家模式。机器人灭火后才能进行搜救。 搜救对象放在火源房间中。在房间中靠墙壁,有
19、一条内侧直径为15cm、半圆形、宽2.5cm的白线,搜救对象是一个位于半圆圆心位置的白色直立的胶卷盒。机器人在进入白圈后,必需做出搜救动作,捡起胶卷盒完全离开地面并离开房间才算作有效搜救。在“回家途中假如搜救对象没有被携带或中途丢失,则判回家模式失败。 2.熄灭蜡烛 机器人可以运用水、空气、CO2等物质,或者运用机械方式来熄灭蜡烛,但是禁止运用任何危险的或可能破坏竞赛场地的方法或物质,如,不能通过燃放爆竹产生冲击来使蜡烛熄灭,也不能通过碰倒蜡烛而使蜡烛熄灭。 蜡烛在燃烧时不允许被撞倒,否则,按未完成灭火任务处理。假如机器人在进行灭火动作的过程中碰撞蜡烛,机器人运行成果照旧有效。 机器人扑灭蜡烛
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