與機器人共融在教學中的應用與實踐以中小學機器人教學為例文／王同聚是麻省理工學院媒體實驗室為普通公眾開發的電腦程序語言采用圖形化編程界面通過類似積木的編程環境構建互動多媒體環境利用它可輕松地創建自己的互動故事動畫游戲音樂藝術和在網絡上分享作品中鳴E2教育機器人是由E2-RCU控制器多種傳感器帶編碼盤的直流減速馬達等硬件設備組成帶觸屏功能的RCU控制器具有數據顯示時間控制USB通訊藍牙通訊和WiFi通訊等功能軟件編程支持圖形化編程和C語言代碼編程同時也具備利用操控E2機器人積木套裝的功能能夠讓與機器人完美融合可以實現即時編寫程序即時運行與機器人之間可以通過有線USB無線藍牙或WiFi等多種方式進行連接獲取電子傳感器信息控制電子執行模塊使動畫與電子模塊完美結合進行一系列的創作實現所見即所得的教學效果與機器人交互平臺進行虛實結合讓學生經歷想象一創造一游戲一分享一反思的過程培養學生的創新意識為中小學創客教育開辟了一條新途徑與機器人硬件的配置1．硬件設備準備安裝需要準備電腦1臺電腦需配有USB接口藍牙模塊和WiFi模塊中鳴E2教育機器人積木套裝l套由E2-RCU控制器光電傳感器觸碰傳感器聲音傳感器火焰傳感器紅外傳感器嗡鳴發聲器LED燈帶編碼盤的直流減速馬達積木套件等硬件設備組成帶觸屏功能的RCU控制器具有數據顯示時間控制USB通訊藍牙通訊和WiFi通訊等功能2．-JMD軟件平臺的安裝運行軟件平臺需要的支持需要先安裝最新版本的安裝包的下載地址安裝包的文件名是-下載完成后雙擊安裝即可為開源程序經過二次開發完成的-JMD軟件可以實現與機器人進行無縫鏈接接下來需要下載安裝-JMD軟件該軟件的網盤下載地址安裝包的文件名是-JMD-系統可以直接安裝運行而或系統安裝時需要右鍵點擊安裝包點擊以管理員身份來安裝即可軟件界面依然保留了原版本的基本風格有工程舞臺角色腳本造型聲音和編程區等稍有不同的是-JMD軟件把原腳本菜單中的更多積木換成了電子模塊軟件窗口右上角的登入換成了E2--JMD軟件運行后界面如圖l所示3．-JMD軟件平臺與E2控制器的連接-JMD軟件平臺與E2機器人控制器有三種連接方法有線USB藍牙和WiFi連接等這里以有線USB連接為例介紹-JMD軟件平臺與E2機器人控制器的連接方法E2教育機器人積木套裝里面有一條USB連接線方形的一頭連接到E2控制器另外一頭連接電腦的USB接著給E2控制器安裝好電池按下Power按鈕E2控制器的屏幕出現了如圖2所示的界面在-JMD軟件平臺菜單點擊連接E2有線固件點擊E2控制器觸摸屏上的USB下載提示下載成功后重啟E2控制器在-JMD軟件平臺菜單中點擊連接再單擊E2控制器選擇程序運行E2-USB程序-JMD軟件界面右上角可以看到USB已連接到E2-RCU至此便完成了-JMD軟件平臺與E2機器人控制器的連接從而實現了用在線控制E2教育機器人之間進行數據傳輸的功能運用藍牙和WiFi實現與機器人連接的操作方法與此類似在此不再贅述與機器人共融在教學中的應用1．用編程控制機器人完成相關任務用-JMD軟件在電腦上編好程序通過USB連線把電腦和E2機器人連接起來用電腦就可以控制機器人完成一系列任務這里以控制機器人邊運動邊閃燈的實例來介紹其實現方案氣瓶 現場處置方案中鳴機器人編程實例。
pdf氣瓶 現場處置方案中鳴機器人編程實例。doc見習基地管理方案。doc關于群訪事件的化解方案建筑工地揚塵治理專項方案下載1機器人的搭建搭建邊運動邊閃燈的機器人需要E2控制器1個LED燈2個帶編碼盤的直流減速馬達2個各種連接件和連線若干2個馬達分別連接在Ml和M2端口2個LED燈分別連接在P7和P8端口最后搭建的機器人如圖3所示程序的編寫打開-JMD軟件選擇腳本的事件菜單把圖標拖到編程區在控制菜單中把圖標拖到編程區把次數改為3再分別從電子模塊菜單中將設置彩燈顏色和設置馬達轉速圖標拖到編程區分別設置設置彩燈顏色端口為P7和P8兩組LED燈顏色分別為紅色綠色關關分別把設置馬達轉速
中端口設置為Ml和M2三組馬達轉速分別為2020-20-200O彩燈和馬達等待時間均為1秒把各個模塊依次連接起來最后完成的圖形化程序如圖4所示程序在線控制機器人運行用USB連接線將電腦和E2機器人連接好打開E2機器人電源單擊E2觸屏控制器上的運行待-JMD軟件界面右上角出現USB已連接到E2-RCU時代表可以與E2機器人能夠進行通信了這時單擊工程區的綠色小旗子就發現E2機器人邊前后往返運動2個LED燈分別發出紅色和綠色亮光后熄滅反復三次后自動停止從而實現了在線控制機器人完成一系列任務的功能程序下載到機器人脫機運行如果要讓機器人脫機單獨運行只需把原程序中的圖標換為圖標即可在該圖標上單擊右鍵選擇編譯在彈出菜單中選擇下載按下E2-RCU控制器的按鈕即可將-JMD編好的程序下載到E2-RCU控制器拔下USB連線重啟機器人在E2-RCU控制器上運行該程序機器人即可實現脫機單獨運行完成反復前后運動和閃燈任務2．用中的小貓在線控制機器人完成相關任務1小貓活動場景的設置和機器人的準備首先在角色區用繪制新角色新增加一個角色在的造型區用繪畫工具在小貓的正下方畫出3個實心圓分別設為紅綠藍三種顏色2個角色的位置如圖5所示機器人需要一個E2控制器和1個LED燈插在Pl端口即可程序的編寫打開-JMD軟件選擇腳本的事件菜單把圖標拖到編程區在控制菜單中把重復執行圖標和3個如果那么圖標拖到編程區從偵測菜單中把3個碰到顏色圖標分別放在如果的后面顏色分別取紅綠藍從電子模塊菜單中把3個設置彩燈顏色圖標拖到編程區4個設置彩燈顏色端口設置為Pl顏色分別設為紅綠藍無再把多個圖標按圖6連接起來就完成了小貓控制機器人的程序編寫3測試小貓在線控制機器人完成任務E2機器人控制器與通過USB連接完成通信后點擊綠色小旗子運行程序用鼠標分別把小貓移動到紅綠藍三個實心圓上時會發現機器人的LED燈分別會發出紅綠藍三種顏色的亮光小貓移到空白處燈又熄滅從而實現了小貓在線控制機器人完成任務的功能3．用機器人在線控制中的小貓完成相關任務1小貓活動場景的設置和機器人的準備首先在角色區用繪制新角色新增加一個角色在的造型區用繪畫工具在小貓的正下方畫出1個實心的藍色矩形框2個角色的位置如圖7所示機器人需要一個E2控制器和1個光電傳感器插在P1端口即可程序的編寫打開-JMD軟件選擇腳本的事件菜單把圖標拖到編程區在控制菜單中把重復執行圖標和如果那么否則圖標拖到編程區從數字和邏輯運算菜單中拖出大于圖標從電子模塊菜單中拖出讀取光電傳感器放到大于圖標左邊空格內光電傳感器端口設置為P1大于圖標右空格值設為1100經檢測白色光值為1800左右藍色光值為600左右把小貓在白色區和藍色區時分別從動作菜單拖出在1秒內移動XY位置圖標分別放在那么和否則的后面把1秒改為Q1秒再把多個圖標按圖8連接起來就完成了機器人控制小貓的程序編寫3機器人在線控制小貓運動演示E2機器人控制器與通過USB連接完成通信后點擊綠色小旗子運行程序準備一張一半為白色另一半為藍色的紙板經測試發現當機器人移到藍色紙板處時屏幕上的小貓也移到舞臺的藍色方塊上當機器人移到白色紙板處時小貓也馬上回到舞臺的白色區從而實現了機器人在線控制小貓運動的功能與教育機器人融合為刨客教育開辟了新的發展空間通過以上三個簡單教學案例讓大家認識到能夠與E2教育機器人進行無縫連接發揮了和教育機器人各自優勢二者融合拓展了其應用范圍和創新功能隨著互聯網熱潮和3D打印技術微控制器開源硬件日益成熟創客教育正在掀起一股全球的教育變改浪潮目前全世界已建立1400多個創客空間隨著創客空間的普及創客精神越來越多地引起了教育者的思考和共鳴為順應互聯網時代教育和社會發展要求發揮創客教育在培養青少年創新思維中的作用擴充創客教育資源把智能機器人設計制作創意設計和3D打印技術應用作為創客教育的三劍客將與教育機器人進行有機融合充分發揮青少年開拓創新的精神完成更加精彩的創意作品從而拓展創客教育的發展空間注本文系全國教育信息技術研究十二五規劃2012年度重點課題子課題《微課在中小學機器人教育中的應用研究》立項號-0037和廣東省教育科學十二五規劃2012年度教育信息技術研究課題《中小學智能機器人科技教育教學模式的構建與評價研究》立項號研究成果1
