用ArduBlock编程做一个自动跟踪风扇

（一）方案
方案一：根据传感器检测到的手势方向控制风扇摇头：手势从左到右，风扇则从左到右摇头；手势从右到左，风扇则从右到左摇头。
方案二：利用热释电红外传感器检测人，当检测不到人时，风扇在舵机转动角度范围内（0-180°）反复摇头，直到检测到人后停止摇头。
方案三：根据传感器检测到的手势方向控制风扇摇头：手势从左到右，风扇则从左到右摇头；手势从右到左，风扇则从右到左摇头；手势从上到下，风扇则从上到下摇头；手势从下到上，风扇则从下到上摇头。
这里以方案一为例（适合一节课的教学）
（二）器材
Romeo、数字防跌落传感器×2、风扇、直流电机、SG90舵机
（三）接线

（四）编程
若超声波传感器测得距离小于40cm，则自动变速，否则风扇停止转动。ArduBlock程序如下
思路一：降低了逻辑判断难度，但是增加了嵌套结构

思路二：降低了嵌套结构难度，但是增加了逻辑判断

（五）教学实践

在实际教学中，本课题主要通过以下四个环节完成的：创设情境，导入新课；分析问题，突破重点；分组合作，完成任务；拓展提升，课堂总结。

1、创设情境，导入新课

本环节主要是通过创设情境，鼓励学生“学起于思，思源于疑”，在学习和生活中要善于思考、敢于怀疑，密切学习与生活的联系，做到学以致用。然后引导学生认识到前面做过的风扇在实际生活的应用中仍存在一些不便之处，其中最主要的就是不能摇头。

2、分析问题，突破重点

本节课的重点内容是让学生学会使用舵机实现风扇的摇头，本环节则主要是帮助学生学习舵机的使用。承接上一环节，首先引导学生讨论：如何使风扇摇头。很多学生会想到用电机实现风扇的摇头，可由此引出与电机极其相似的舵机（其实舵机内部结构包含了一个电机），当然如果有接触过的学生已经想到了舵机，这里就可以让学生教学生了。然后简单讲解舵机的结构——它是由电机和许多齿轮构成的复杂机械结构，可以实现旋转角度和转动速度的控制。接下来介绍一下本课题用到的180°舵机，此时要特别强调舵机的接线，即棕色线接GND，红色线接5V，橙色线接数字针脚，并且只能连接数字针脚9或10。

在认识了舵机之后，请学生将设备线路连接好。然后向学生讲解在ArduBlock中舵机相关的模块。ArduBlock中控制舵机的模块主要有两个，即“伺服”模块和“360度舵机”模块，而本节课用到的是前者。“伺服”模块的使用非常简单，向学生讲解的时候可以类比常用的“设定针脚数字值”和“设定针脚模拟值”模块，它们的使用几乎一样。这里要继续强化学生，与设定针脚值不同的是舵机只能连接数字针脚9或10。另外，提示学生模块中的角度既可以是常量也可以是变量。这时，学生们会跃跃欲试来控制舵机了，适时地提出本课题的基础任务一：尝试控制舵机，使其从0度缓慢转动到180度，仍然要提示学生，可以通过舵机角度的缓慢递增（即延时）实现。经实践，学生的完成率还是较高的，下图是基础任务一的程序。

3、分组合作，完成任务

本环节主要是让学生通过小组内部的分工合作完成自动跟踪风扇的创作。首先向学生讲解本节课的自动跟踪风扇是通过检测人手的运动方向，实现摇头跟踪。而小组内部的分工可分为搭建和编程。提醒学生：第一，舵机一定要固定好，因为承重比较大，可借鉴直流电机的固定方式，用3D打印机打印固定件（其实上课时笔者已准备了这样的固定件，只是没有直接提供给学生，以激发其更多的想法）；第二：检测人手的运动方向，可以使用前面学过的手势识别技术，即通过手势识别使舵机跟随手势方向旋转。然后布置本课题的基础任务二：制作自动跟踪风扇。同时请学生小组内部合理分工，共同完成任务。当完成任务后，经小组内部讨论不再做修改后，请每个小组展示自己的作品。展示中穿插小组间的互评，以及教师的简单点评。

4、拓展提升，课堂总结

学完本课题，为鼓励学生更多关注生活问题，在生活中寻找创意，笔者为学生提供了一些创意实例供学生参考。同时提示学生，这份表格只供参考，任何有创意的想法都可以，也可以通过网络手段查询，但是必须要做的是把创意作品的设计思路写下来。

创意维度	描述	举例
传感器	通过改变传感器的方式控制风扇摇头的应用	利用温湿度传感器检测温湿度，当达到一定值时启动摇头功能，实现降温除湿功能
	……	……
驱动器	通过改变驱动器（舵机）的方式控制风扇的应用	为自动跟踪风扇再增加一个舵机，使其不仅可以左右摇头，还可以上下摇头，实现全方位摇头
	……	……
执行器	通过改变执行器（风扇）的方式实现的其它控制	通过手工制作将LED改装为探照灯，利用舵机实现模拟探照灯
	……	……

最后对本课题进行总结：Arduino机器人不仅可以制作一些有趣的“小玩具”，还可以制作一些有实际生活价值的作品。我们的学习不仅为了满足大家的求知欲和好奇心，也希望大家可以将学习和生活有机结合，做到学以致用，希望大家在以后的生活和学习中积极思考，想想还可以制作哪些机器人为我们的生活带来方便。
注：本课题为  《自动跟踪风扇》教学实践与反思   的文章，预计将会发表在《教育科学与研究》2015年第3期，感兴趣的老师可以等发表之后去下载，主要是课程教学，并非技术应用。

好厉害，可惜自己没有板子，哈哈

楼主设计内容很8错，教师们的福利。

hnyzcj 发表于 2015-7-12 05:58
楼主设计内容很8错，教师们的福利。

:victory:谢谢

丄帝De咗臂 发表于 2015-7-12 09:45
谢谢

好期待项目照片啊~~

luna 发表于 2015-7-13 15:30
好期待项目照片啊~~

我能说这个照片中的传感器是红外的吗（本来应该是防跌落）

丄帝De咗臂 发表于 2015-7-13 15:40
我能说这个照片中的传感器是红外的吗（本来应该是防跌落）

不错不错！！看到miniQ小车平台了，是不是还可以到处开着跑;P

luna 发表于 2015-7-13 17:17
不错不错！！看到miniQ小车平台了，是不是还可以到处开着跑

不是到处开着跑，是到处跑着开

丄帝De咗臂 发表于 2015-7-13 17:25
不是到处开着跑，是到处跑着开

souga

好创意，赞一个