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        基于STEM理念的VEX機(jī)器人創(chuàng)客作品設(shè)計(jì)*
        ——以智能停車系統(tǒng)為例

        2019-06-03 10:33:18何文思
        讀與寫 2019年12期
        關(guān)鍵詞:智慧模型

        何文思

        (廣東省廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)雅居樂(lè)小學(xué) 廣東 廣州 511442)

        創(chuàng)客一詞來(lái)自英文單詞Maker。《Make》雜志發(fā)行人 Dale Dougherty 認(rèn)為那些愿意通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐,努力將各種想法變成現(xiàn)實(shí)的群體就是“創(chuàng)客”[1]。小學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)就是培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,而訓(xùn)練發(fā)散思維是培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵與核心[2]。開(kāi)展創(chuàng)客教育,制作創(chuàng)客作品,讓學(xué)生在做中學(xué),學(xué)中做,做中創(chuàng),能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

        1.創(chuàng)作背景

        對(duì)于司機(jī)而言,在市區(qū)停車是一件比較困難的事情,一是停車位難找,二是有些車位比較小,對(duì)于新手司機(jī)而言比較難停進(jìn)去。有時(shí)候,我們?nèi)ゴ笮唾?gòu)物商場(chǎng)購(gòu)物完后,會(huì)忘記自己的車停在哪個(gè)位置,往往要花一些時(shí)間來(lái)找車。這些都是現(xiàn)實(shí)生活中困擾我們的問(wèn)題,而智能停車系統(tǒng)就能夠很好地解決以上的問(wèn)題。智能停車系統(tǒng)主要有以下三大功能。第一:自動(dòng)精準(zhǔn)停車。車主只需要將車停在停車場(chǎng)門口,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)尋找合適的空車位,并幫助小車完成倒車入庫(kù)的操作。第二:自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi),節(jié)省人力。第三:預(yù)約取車功能。當(dāng)車主需要用車時(shí),只需要在停車場(chǎng)門口預(yù)約,小車就能夠自動(dòng)從車庫(kù)行駛至停車場(chǎng)門口,供車主使用。整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,智能化,無(wú)需人工干預(yù)。

        2.智能停車系統(tǒng)的搭建

        2.1 搭建車庫(kù)模型。利用VEX IQ機(jī)器人器材,如結(jié)構(gòu)件、連接件、鏈條、履帶、齒輪、軸等,搭建出車庫(kù)模型,并根據(jù)需要在車庫(kù)內(nèi)墻安裝超聲波傳感器,用于感知是否有小車靠近。安裝一個(gè)智能電機(jī)和一個(gè)碰撞開(kāi)關(guān),用于控制車庫(kù)門的開(kāi)閉。超聲波傳感器、智能電機(jī)和碰撞開(kāi)關(guān)都連接到主控器中。主控器負(fù)責(zé)控制整個(gè)車庫(kù),以及顯示停車場(chǎng)費(fèi)用等。車庫(kù)模型如下圖所示:

        圖1 車庫(kù)系統(tǒng)(正面) 圖2 車庫(kù)系統(tǒng)(反面)

        2.2 搭建智慧門閘模型。利用結(jié)構(gòu)件、連接件、軸等機(jī)器人器件,搭建出智慧門閘模型。其中,在門閘兩端分別安裝一個(gè)超聲波傳感器,用于檢測(cè)入口及出口是否有車輛需要通行。智慧門閘模型如下圖所示:

        圖3 智慧門閘模型

        2.3 搭建智慧小車模型。利用機(jī)器人零件搭建小車模型,并在小車前后各安裝一個(gè)超聲波傳感器,用于感知小車與前后方物體的距離,幫助小車進(jìn)行自動(dòng)停車操作。在小車上安裝一個(gè)陀螺儀傳感器,統(tǒng)計(jì)小車旋轉(zhuǎn)角度,幫助小車精準(zhǔn)停車。智慧小車模型如下圖所示:

        圖4 智慧小車模型 圖5 智能停車系統(tǒng)模型

        3.智能停車系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

        3.1 智慧車庫(kù)的程序設(shè)計(jì)。功能簡(jiǎn)述:當(dāng)沒(méi)有小車停入車庫(kù)時(shí),超聲波傳感器沒(méi)有感知到小車的存在,車庫(kù)門會(huì)常開(kāi);當(dāng)有小車停入車庫(kù),超聲波傳感器感知到有小車的存在,就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉車庫(kù)門,并開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)功能。

        圖6 智慧車庫(kù)的程序設(shè)計(jì)流程圖

        3.2 智慧門閘的程序設(shè)計(jì)。功能簡(jiǎn)述:當(dāng)入口處有小車需要駛?cè)霑r(shí),入口處的超聲波傳感器感知到有車要進(jìn)入停車場(chǎng),就會(huì)打開(kāi)入口門閘,讓小車進(jìn)來(lái),并自動(dòng)將停車場(chǎng)的空車位數(shù)量減一,當(dāng)空車位數(shù)量為0時(shí),不允許其他車進(jìn)入停車場(chǎng)。當(dāng)出口處有小車需要駛出時(shí),出口處的超聲波傳感器感知到有車要駛出停車場(chǎng),就會(huì)打開(kāi)出口門閘,讓小車出去,并自動(dòng)將停車場(chǎng)的空車位數(shù)量加一。

        圖7 智慧門閘入口程序設(shè)計(jì) 圖8 智慧門閘入口程序設(shè)計(jì)

        3.3 智慧小車的程序設(shè)計(jì)。功能簡(jiǎn)述:根據(jù)停車場(chǎng)模型進(jìn)行路線定制。當(dāng)小車開(kāi)啟自動(dòng)停車程序后,直行一段距離,當(dāng)小車前面的超聲波傳感器發(fā)現(xiàn)前方檢測(cè)范圍內(nèi)有墻時(shí),就會(huì)自動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(利用陀螺儀傳感器),然后繼續(xù)前行,直到前面的傳感器再次發(fā)現(xiàn)前方有障礙物時(shí),會(huì)自動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°(利用陀螺儀傳感器),然后倒入車庫(kù),與此同時(shí),車庫(kù)門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,小車除了前面的超聲波傳感器繼續(xù)工作外,其他器件會(huì)停止。當(dāng)車主按下門口的碰撞開(kāi)關(guān),車庫(kù)門會(huì)自動(dòng)打開(kāi),小車前方的超聲波傳感器發(fā)現(xiàn)車庫(kù)門打開(kāi),會(huì)自動(dòng)從車庫(kù)駛出至停車場(chǎng)門口,供車主使用。

        圖9 智慧小車程序設(shè)計(jì)

        3.結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)客教育,制作創(chuàng)客作品,讓學(xué)生在做中學(xué),學(xué)中做,做中創(chuàng)。學(xué)生們進(jìn)行創(chuàng)作的過(guò)程,就是將自己的想法和創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的過(guò)程。將創(chuàng)客教育理念引入小學(xué),全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,為社會(huì)提供更多的創(chuàng)新型人才!

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