Giáo án điện tử chuyên đề Khoa học máy tính 10 kết nối Bài 10: Điều khiển robot nhận biết vật cản

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Nếu trên đường đi robot gặp vật cản thì sẽ như thế nào? Làm thế nào để robot nhận ra được vật cản và làm gì để tránh vật cản đó?

Robot có thể dừng lại hoặc đổi hướng di chuyển tùy thuộc vào chương trình lập trình điều khiển của con người.

BÀI 10: ĐIỀU KHIỂN ROBOT NHẬN BIẾT VẬT CẢN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Cảm biến siêu âm

01

Robot nhận biết và tránh vật cản

02

01

a. Lệnh lập trình của cảm biến siêu âm

Đọc thông tin mục 1.a SGK và cho biết: Em hãy nêu cấu trúc câu lệnh và ý nghĩa câu lệnh lập trình cảm biến siêu âm.

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến siêu âm: Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lí phát sóng và phản xạ sóng siêu âm.

Câu lệnh lập trình cảm biến siêu âm luôn trả về giá trị là khoảng cách từ cảm biến siêu âm đến vật cản phía trước.

Bảng 10.1. Lệnh lập trình cảm biến siêu âm

Khung kiến thức

Mỗi cảm biến siêu âm chỉ đo được khoảng cách trong một giới hạn nhất định, nếu vật cản nằm trong khoảng đo được của cảm biến thì giá trị trả về là khoảng cách lớn nhất mà cảm biến đo được.

b. Lập trình với cảm biến siêu âm

Đọc thông tin mục 1.b SGK và trả lời câu hỏi:

• Để robot nhận được tín hiệu cảm biến siêu âm liên tục với thời gian thực, cần đưa lệnh điều khiển cảm biến siêu âm vào trong nhóm lệnh nào?
• Em hãy trình bày sơ đồ chung của việc xử lí thông tin cảm biến siêu âm của robot.

Gợi ý

Để robot nhận được tín hiệu cảm biến siêu âm liên tục với thời gian thực, chúng ta cần đưa lệnh điều khiển cảm biến siêu âm vào trong nhóm lệnh thứ hai, tức là lệnh lặp vô hạn trong chương trình.

Sơ đồ chung của việc xử lí thông tin cảm biến siêu âm của robot

THẢO LUẬN NHÓM

Câu 1. Nếu câu lệnh xử lí tín hiệu cảm biến siêu âm đặt trong vòng lặp không vô hạn thì sẽ như thế nào?

Câu 2. Vì sao không thể đặt lệnh kiểm tra nhận biết vật cản của cảm biến siêu âm ở khoảng cách quá ngắn, ví dụ dưới 1 cm?

Gợi ý câu 1

• Robot giáo dục chỉ nhận được tín hiệu và thực hiện câu lệnh xử lí cảm biến siêu âm với số lần tương ứng với số lần của vòng lặp không vô hạn.
• Khi hết số vòng lặp đó, robot sẽ không phát hiện và tránh được vật cản nữa.

Gợi ý câu 2

• Vì như thế khoảng cách giữa các cảm biến siêu âm và vật cản quá ngắn nên robot chưa kịp thực hiện câu lệnh xử lí mà đã chạm phải vật cản.
• Khoảng cách đo tối thiểu khuyến cáo là 10 cm.

02

a. Cách điều khiển chung để robot xử lí khi gặp vật cản

Đọc thông tin mục 2.a SGK và cho biết: Em hãy viết chương trình điều khiển robot gặp vật cản thì xoay phải để tránh vật cản.

C1

Khởi động chương trình forever

Đi thẳng (100)

Đợi 1 giây

Xoay trái (100)

Đợi 0.5 giây

C2

Khởi động chương trình forever

Đi thẳng (50)

if Tín hiệu siêu âm (cổng) < 15

Đi lùi (50)

Đợi 0.5 giây

Xoay phải (50)

Đợi 0.5 giây

b. Cách điều khiển robot tránh nhiều vật cản trên đường đi

Đọc thông tin mục 2.b SGK và thực hiện nhiệm vụ: Hãy phân tích các ví dụ với yêu cầu phức tạp hơn của robot khi gặp và tránh vật cản.

Nếu gặp vật cản thứ nhất thì rẽ trái.

Nếu gặp vật cản thứ hai thì rẽ phải.

Nếu gặp các vật cản tiếp theo thì lặp lại yêu cầu như trên: robot sẽ rẽ trái và sau đó rẽ phải nếu gặp vật cản tiếp theo.

Hình 10.1. Hướng di chuyển của robot

b. Cách điều khiển robot tránh nhiều vật cản trên đường đi

Phương án thực hiện

c. Ví dụ minh họa cho chương trình trên G-Robot

Trên robot G-Robot, cổng mặc định của cảm biến siêu âm là port 3. Chương trình minh họa lập trình trên phần mềm GaraBlock.

Gợi ý thực hiện

Em hãy viết đoạn chương trình điều khiển robot chuyển động thẳng, nếu gặp vật cản thì quay lại đi theo chiều ngược lại.

KẾT LUẬN

Trong thực tế, cần điều chỉnh chi tiết các tham số về tốc độ, khoảng cách và thời gian để chương trình đạt được hiệu quả như ý muốn.

Khi sử dụng các biến nhớ trong lập trình, cần chú ý các giá trị thay đổi của biến để chương trình lập trình được chính xác và tối ưu nhất.

LUYỆN TẬP

Câu 1. Vì sao luôn phải đặt lệnh nhận tín hiệu

cảm biến siêu âm trong một vòng lặp vô hạn?

Robot sẽ luôn nhận được tín hiệu trả về từ cảm biến siêu âm để biết được phía trước đang có vật cản hay không và kịp thời xử lí nếu có vật cản.

Câu 2. Nếu có hai cảm biến siêu âm kết nối với robot thì làm thế nào để phân biệt được tín hiệu của 2 cảm biến khi lập trình?

Cần cắm mỗi cảm biến siêu âm ở một cổng khác nhau trên robot và chú ý phân biệt tên của hai cổng đó trong lúc lập trình.

Ví dụ

VẬN DỤNG

--------------- Còn tiếp ---------------