美术迷宫教学设计(精选8篇)
课题:迷宫 领域:设计.应用 课时:1课时
一、教材分析
迷宫,本来是指结构复杂、道路难辨,进去后不容易找到出路的建筑物。据说世界上最古老的迷宫是古希腊神话中的米诺斯王官。迷宫的另一种含义是指一种锻炼人类智慧的游戏。本课题的出发点是引导学生大胆想像与创造,运用描绘、设计、制作等多种造型活动,表现出自己独特的平面的或者立体的迷宫,借以释放学生对奥秘领域的好奇之心、探索之愿。
本课题属于设计·应用领域,有两个学习活动。一是平面作业,设计一幅有趣的迷宫图。二是立体作业,尝试用多种材料,运用切挖、涂绘、插接、粘合等多种方法制作一个独具个性的迷宫,并和同学一起玩一玩,看看谁的制作更巧妙。
二、教学目标
◆能大胆想像与创造,注意设计与功用的关系,运用多种造型方法表现出一个平面的或立体的迷宫。
◆收集有关迷宫的资料,了解它的文化和历史以及造型特点。◆收集多种材料,掌握不同材料和工具的使用方法。◆养成有序地制作的习惯,培养学生的合作精神。
三、教学重难点
重点:运用多种造型方法表现出一个立体的迷宫。难点:收集多种材料,掌握不同材料和工具的使用方法。
四、教学准备
各种纸箱、水彩笔、彩纸、工具刀等
五、教学过程
1、谈话导入
学生说一说对迷宫的了解:
师:同学们,你们见过迷宫么?谁愿意向大家说一说你对迷宫有哪些了解? 知道多少就说多少。
学生自由发言,谈一谈自己对迷宫的了解。
2、了解迷宫
(1)结合课件,介绍迷宫的起源:
迷宫起源于古希腊,这就是古希腊最早的迷宫——米诺斯迷宫。这是欧洲最早最著名的迷宫——汉普顿迷宫,位于英国伦敦。
欣赏各种迷宫:麦田迷宫、镜子迷宫、向日葵迷宫、气球迷宫、万花阵迷宫、水上迷宫、紫杉树迷宫、树篱迷宫等。
(2)古今中外迷宫的发展和演变:
举世闻名的万园之园——我国的圆明园是一座气势恢宏的皇家园林,它也 是一座庞大的迷宫。这是它的遗址公园结构图。这是圆明园的废墟一角,多么典型的迷宫结构。这是当年外国人拍摄到的圆明园观水法的实景照片,气势磅礴,巧夺天工。
人们为什么要修建迷宫呢?据说修建迷宫最初是为了藏宝。传说金字塔中 藏有珍宝,这就是古埃及金字塔,为了防盗,里面就建成了迷宫结构,这就是古埃及金字塔的内部结构图,实际上里面比这可复杂多了。
再后来,人们把迷宫移植到纸上,使它成为了一种纸上游戏。有研究表明,经常玩迷宫游戏可以提高专注力,增强逻辑思维能力,对学习数学很有帮助!
3、玩玩迷宫
每组同一种迷宫, 游戏比赛。
4、破解迷宫
(1)认识简单的迷宫图,展示各组迷宫图,你从迷宫图上看出了什么?有什么规律?(起点、终点、一条正确的线路)
(2)教师小结 a先定起点和终点,b单线画正确通道 c单线添画迷惑人的错路 d将道路改为双线
(3)学生练习
5、立体迷宫
(1)教师展示立体迷宫,学生走一走,说说感受。(2)讨论交流立体的迷宫是怎样做的?
a构思主题,启发学生想像能形成一定路线、与空间位移相联系的内容作为主题,如:蚂蚁找家。
b用铅笔勾画路径单线,暂定为迷宫的唯一通道。
c在单线的基础上再添画一些迷惑视线的岔路。注意道路的曲折。d将所有单线修改为双线。
e在岔道上确定障碍物的位置,使之成为死路,并检查路线的确定是否合理。f添画相关景物、障碍物和背景,使画面具有一定意境和情趣。g给画面上色,注意路径的颜色与背景要有对比。(3)展示其他材料和方法制作的迷宫
6、创作迷宫
7、展示学生迷宫作品,小组间互相走一走、玩一玩。
8、小结
迷宫机器人实际上是一个由微处理器控制的, 集感知、判断、行走功能于一体, 能够自动寻找最佳路径到达目的地的小型机器人。它可以在“迷宫”中自动感知并记忆迷宫地图, 通过一定的算法, 寻找一条最佳路径, 以最快的速度到达目的地。迷宫机器人走迷宫竞赛是一项综合性十分强的竞赛, 它涉及的学科包括了计算机学、机械学、电工学、嵌入式开发知识以及算法的实现等。迷宫路径设置是随机的, 竞赛难度较大, 极富挑战性。可以更好的培养学生的创新精神和提高学生的实践能力。
本文以山东省某年大学生机器人大赛题目为基本, 设计制作了一种迷宫机器人。
1比赛任务及比赛场地
1.1制作一个微型机器人, 在最短的时间内穿越迷宫到达终点, 并最优路径返回起始点。比赛总时间为15分钟。
1.2迷宫由8×8个18cm×18cm大小的正方形单元所组成 (如图1) 。迷宫的隔墙高5cm, 厚1.2cm, 因此两个隔墙所构成通道的实际距离为16.8cm。外墙将整个迷宫封闭。
1.3迷宫隔墙的侧面为白色, 顶部为红色。迷宫的地面为木质, 使用油漆漆成黑色。隔墙侧面和顶部的涂料能够反射红外线, 地板的涂料则能够吸收红外线。
1.4迷宫的起始单元可选设在迷宫四个角落之中的任何一个。终点在迷宫中央5、在每个单元的四角可以插上一个小立柱, 其截面为正方形。立柱长1.2cm, 宽1.2cm, 高5cm。小立柱所处的位置称为“格点”。除了终点区域的格点外, 每个格点至少要与一面隔墙相接触。
2总体设计与硬件实现
迷宫机器人主要解决的问题:
1) 感知外界环境, 用一定的算法使机器人选择可以前进的路径, 并记忆走过的路径。
2) 环境测试, 当机器人将要发生触碰时, 能修正微调机器人前进方向。
3) 在完成从起始点到达终点的前提下, 尽量优化机器人运行轨迹。
根据以上几个问题设计出迷宫机器人的总体设计框图 (如图2) 。
本机器人总体设计成圆形结构, 以使得机器人在迷宫中运转自如。降低触碰墙壁的可能。 (如图3)
传感器模块进行环境测试, 感知外界环境, 为路径算法提供依据。本设计选用5对光电传感器进行环境测量。其安装方式如图3所示, 各传感器调整好适合的测量距离。前、左、右三个传感器负责感知三个方向的障碍物 (即墙壁) 。左前、右前两个传感器负责防止触碰, 调整修正机器人的前进方向。
控制芯片负责接收传感器传来的信号, 并根据一定的算法, 确定下一步的行动指令。同时记忆路径并计算最佳路径。本设计采用常用的单片机芯片AT89S52来进行算法计算并发出各种控制指令。
电机驱动模块接收并执行行动指令。本设计采用育松电子28BYJ-48 5VDC步进电机, 并带动两个同轴轮。选用步进电机可以对机器人每个时刻的位置及行进的距离进行较好的控制, 并具有较高的精确度, 更好的完成各项任务。当两个电机一正一反转动时可实现前进或后退动作, 两个电机都正传或都反转时可完成原地左转或原地右转动作。
电源模块负责提供机器人需要的电能源, 本设计主要模块都是5VDC, 所以采用三节5号充电电池供电即可。
人机交互模块主要为人控制机器人的开启停止等指令提供接口。
机器人安装一个万向轮用于支持车体, 并能使转动灵活。
3程序与算法设计
最优路径必须要求把迷宫所有单元格全部搜索一次, 但每场竞赛只有15分钟的时间, 因此是不可能的。所以只探测迷宫的一部分, 从中找出次最佳路径。
3.1机器人基本动作
左微调、右微调:当左前 (右前) 传感器检测到障碍时, 机器人原地右转 (左转) 直到检测不到检测不到障碍信号。左右微调程序贯穿机器人探测迷宫的全过程, 防止触碰墙壁。
原地左转900、原地右转900、原地掉头1800:这几个动作为前进道下一个做准备。
前进一格:机器人从一个单元格前进到下一个单元格。通过计算并依据步进电机每一步转过的角度和轮的直径可精确控制机器人转过的角度和前进的距离。
3.2机器人程序设计流程 (图4)
3.2.1判断前左右传感器选择下一步行动方向
机器人所处的第一个位置设定为坐标起始点 (0, 0) 开始规则设定为右手规则 (目的是让机器人往右侧行驶) (0代表有障碍, 1代表无障碍)
3.2.2按选择好的规则及下一步方向执行, , 并按调整好后的方向机器人前进到下一格。
同时记忆转过的方向 (用i、j、k、l分别作为原地左转900、原地右转900、原地不动、原地掉头1800四个转向标志。当相应转向发生时, 对应的标志记为1, 其余三个清零。)
3.2.3调整并记忆机器人的车体方向及当前所在单元格的坐标 (方向规则见图5) 。
3.2.4最优路径识别记忆。由于比赛时间限制, 本机器人仅仅探测部分迷宫区域, 所以这里的最优路径仅仅是探测部分的最优路径, 或者叫最佳路径。
用数组a[N]记忆每一个走过的单元格的地址, 一个地址用一个字节来记忆存储, 前四位记忆x, 后四位记忆y。当后续走过的单元格和前面走过的单元格地址相同时, 删除相同地址之间的单元格记忆数据。例如图5走过的地址数组数据为
则实际数组记忆为
3.2.5规则调整
机器人的最终目的是进入目标区域, 当贴近目标区域时, 这时应更改左右手规则, 如果不变, 机器人将围绕迷宫外围, 而永远无法到达目标区域。左右手规则变更条件为当机器人进入其中的任何一个单元格时, 右手规则变为左手规则。如图5M单元格, 在之前走过是右手规则, M格以后变更为左手规则,
3.2.6到达目的地的判断。当车体所在单元格坐标为[3, ]3[3, 4][4, 3][4, 4]时, 说明此时机器人已达目的地。为返回初始地点做准备
3.2.7返回初始点
根据最优路径记忆数组记录的数据, 机器人按照数组记忆的单元格返回起始点。当数组记忆的相邻单元格的x坐标相同, y坐标a[i+1]比a[i]大1时, 通过机器人旋转至3方向前进一格;当x坐标相同, y坐标a[i+1]比a[i]小1时, 通过机器人旋转至1方向前进一格;当y坐标相同, x坐标a[i+1]比a[i]大1时, 通过机器人旋转至2方向前进一格;当y坐标相同, x坐标a[i+1]比a[i]小1时, 通过机器人旋转至0方向前进一格。直至x, y坐标都到达[0, 0], 机器人返回到初始位置。
4结论
本文详细介绍了一种迷宫机器人的设计与实现, 实践表明该设计基本满足迷宫竞赛的要求。迷宫机器人的设计与算法实现方法有很多, 本文仅针对8*8迷宫提出了一种机器人的设计实现方法, 不当之处请批评指正。
参考文献
[1]张新宜, 一种电脑鼠走迷宫的算法[J].单片机与嵌入式系统应用, 2007, 05:84-85.
这个例子说明,人的生命活动,尽管是大自然中非常复杂的生物现象,实际上也无非是一系列生物化学反应的结果。人体的构成只是60多种元素的搭配、变化,而其中最主要的只有十几种元索,即氧、碳、氧、氮,钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁、碘、氟、硅等。不过,别看轻这60多种元素,它们化合、分解,发生各种反应,使每个人体成为一座不分白天黑夜都在不停进行化学反应的化学迷宫。在这些化学迷宫里,现在最引人注目的魔术师是蛋白质和核酸。它们变的许多魔术,至今对人还是谜,等待我们击探索。
蛋白质是生命的基础
提起蛋白质,人们就会想到鸡蛋白。’其实,鸡蛋白只是蛋白质的一种,据研究,人体的蛋白质有十万多种;每种都有各自的特殊性质,极少相同。蛋白质的化学成分,在100多年前已经弄清楚了,它主要由碳、氢、氧、氮、硫以及其它一些化学元素组成。但是,认识了它的成分并不等于认识了蛋白质的全部。为了探索蛋白质的秘密,科学家已花了一个半世纪的时间。人们认识到,地球开始有了蛋白质就同时有了生命。拿人体来说,无论外表所见到的皮、毛、发,甲,还是体内的肌肉,骨骼、五脏六腑、血液脑髓,都是由蛋白质组成的;人体的新陈代谢、循环、呼吸、消化、运动等一切活动都有蛋白质参加,所以,可以毫不夸大地说,蛋白质是生命的基础。
蛋白质有两种,一种单由氨基酸组成,叫单纯蛋白质,包括血浆中的白(清)蛋白、球蛋白;另一种是氨基酸与其它一些非蛋白成分结合在一起的结合蛋白质,如与核酸结合的核蛋白,与血红蛋白结合的血红蛋白,与糖结含的糖蛋白。
蛋白质在人体中,有时不叫蛋白质,但实质没有什么改变,如酶、激素、抗体就是。
酶在蛋白质这支魔术师队伍里又算是头号魔术师了,人体的一切化学反应,几乎都有一种特定的酶给它起催化、媒介怍用。有了它,不要高压、高温,反应就可以做到快速、有效,专一,一点不乱。比如咀嚼馒头觉得有甜味,这是唾液里淀粉酶与麦芽糖酶的作用;蛋白质、脂肪进入人体,要消化它们,蛋白酶和脂肪酶就立即动员起来;出现了伤口,血很快凝固了,这是血里凝血酶的作用,等等。在医疗上现在愈来愈重视酶的作用,不过遗憾的是酶的许多工作原理目前还弄不清楚。
激素是内分泌腺产生的蛋白质,数量虽少,作用却很大,如甲状腺索、生长索、催乳索、催产索、甲状旁腺素、胰岛素、胸腺素等,有30多种,它们对人体的新陈代谢、生长发育、免疫功能都有重要影响。
抗体是在细菌、病毒等外来物质(叫抗原)侵袭人体时,体内迅速形成的专与这种外来物质相对抗的蛋白质。它们是人体的卫士。有的抗体在敌人消灭、身体恢复健康以后仍然保留在体内,以后如果同样的细菌,病毒侵入,它们立即可以进行抵抗,因此,人们也不会再得这种病了,这就是免疫功能,种过牛痘不再得天花的道理就在这里。
但是,并非所有抗原抗体反应对于人体都是有益的,比如可以致命的青霉素过敏反应就是一种抗原抗体反应。在蛋白质这个家族里,实际有许多成员都是对人体有害的。如病菌分泌的有害蛋白质,蛇毒也是一种蛋白质。
蛋白质受到高温、高压、强酸、强碱等影响,分子结构就会被破坏,从而失去生命力。用高温、高锰酸钾消毒,就是破坏细菌和病毒体内的蛋白质。
遗传的信息——核酸
100多年以前,人类已经发现了核酸,但真正认识它的作用才只有30年。核酸的重要作用在于它是遗传信息的唯一贮存者和传递者,也是合成蛋白质的主角。你可能司空见惯了,比如头发脱落后长出来的是头发,而不会是指甲;猪生下的是猪,而不会是羊,子女象自己的父母。所以能这样,是因为除非碰到突变刺激,新生的蛋白质可以继承旧蛋白质所有的结构,化学成分以及新陈代谢的功能;新一代的蛋白质也能继承上一代蛋白质的这种遗传信息。这就是代代相传的秘密。而这套魔术的主持者就是核酸,是它参与了蛋白质的合成,从而使蛋白质能够保持其不变的性质。
根据核酸中所含的核糖不同,核酸分为两类,含核糖的称为核糖核酸(RNA),它大部分存在于各种细胞器的核蛋白中,少量溶于细胞体内,它主要参与蛋白质的合成工作;还有一种含脱氧核糖,称为脱氧核糖核酸(DNA),它绝大部分存在于细胞核的染色质中,是遗传的物质基础。这两种核糖核酸的秘密已是人类遗传工程研究的重点。
化学迷宫的其它部分
有人把生命活动此作一只燃烧反应的炉子,而燃烧反应的燃料就是糖和脂类,是它们供应了燃烧的能量。这种能量如此巨大,有人计算,即使在静止状态下,一个成年人每昼夜也要消耗掉2400大卡的热量,这热量可以把24公升水从0℃煮到沸腾,全世界40亿人口要消耗9万亿大卡,这样的热量几乎可以把10个西湖的水煮得滚开。这还是指静止状态,如果大家仅仅鼓一下掌,能量消耗就还要增加1/8~1/4。糖类主要由碳、氢、氧合成,其中的“氢二氧一”即是水,所以又称碳水化合物。人吃了植物身上的淀粉(淀粉贮藏了植物光合作用吸收的太阳能),经肠胃消化,将淀粉的多糖变成简单的糖(葡萄糖),被小肠吸收进入血液成为血糖。一部分血糖为细胞利用,氧化成二氧化碳、水,放出能量;另一部血糖以糖元形式贮存于肝与肌组织,作为能源的贮备。糖类在一定条件下可以转化为脂肪,所以,肥胖者要少吃糖。脂肪可以分解为甘油和脂肪酸,这些物质经过氧化,也变成二氧化碳、水和能量。但脂肪只是脂类的一种,脂类还包括各种各样的类脂,如胆固醇与磷脂等,它们的作用以后还要提到。糖与脂类不但是人体的重要能源,而且也是形成结合蛋白质的重要成分。
在人体化学迷宫里,其它还要提到的是水和矿物质。水占人体体重的60%。年龄愈小,水占体重的比例愈大,婴儿可占80%。在体内,水往往以离子状态存在,分别带有正负电荷的电解质结合在一起,称为体液。电解质平衡是维持正常生命活动的条件。水又是很好的溶剂。人体内营养物质的运输,排泄废料,血液循环,新陈代谢和体温调节都必须有水。所以水比食物更为重要,如果失水量占体重的8%,就要血压下降,甚至休克,不及时补液,可以危及生命。
张世锋
一、教学目标:
1、知识目标:收集有关迷宫的资料,了解它的文化和历史以及 造型特点。
2、能力目标:能大胆想像与创造,注意设计与功用的关系,运 用多轴造型方法表现出一个平面迷宫。
3、情感目标:在活动中体验探究、合作的乐趣。
二、教学重、难点:
教学重点:通过游戏、观察,体验迷宫乐趣,学习并掌握设计迷 宫的步骤和方法。
教学难点:引导学生大胆想像与创造,注意设计与功用的关系。
三、教学过程:
(一)、体验迷宫乐趣多
1、师:给每桌学生发一张用信封装好的迷宫图,请同学们看老师手中的图是什么? 生:是迷宫图。师:老师来做这个迷宫的游戏,你们看看用了多长时间走完这 个迷宫的。
2、师:是不是很快啊?你们想不想玩呢?请同学们打开手中的信封。同桌合作玩一玩,看哪一桌最快。我们来比一比好不好? 生:全体学生同时玩老师准备好的迷宫图。
3、请走的快的同学上来演示走法 设计意图:小学生活泼好动,好奇心强,自制力差。成功的导 入是上好一节课的前提。教学中,我通过设计教师演示、打开 信封走迷宫,以玩游戏的方法导入新课,激发学生探究、创新 的欲望,具有牵一发而动全身之妙,收到“课伊始,趣亦生”的 教学效果。
(二)、了解迷宫知识多
1、师:同学们你们知道什么是迷宫吗?
小结:迷宫是对结构复杂、道路难辨,进去后不易找到出口建筑物的总称。
2、教师讲故事:介绍传说中最古老的迷宫建筑(米诺斯王宫),很久很久以前,有一位最伟大的雅典艺术家、雕塑家及建筑师,名叫代达罗斯,他为国王米诺斯修建了一座著名的迷宫,宫中通道 交错,无论谁只要一走进去,就再也找不到出口。更可怕的是里面 住着一个牛首人身的怪物,每隔七年人们都要向它献上七个小伙子和七个姑娘作为祭品。如此过了两个七年,到第三个七年时,有一位英雄主动请缨去迷宫同这个怪物作战。他战胜了怪物。顺着国王 的女儿送给他的那条系在入口处的线,他顺利地找到了返回的路。后来有人仿照这种迷宫建筑创造了平面的迷宫图,就形成了走迷宫的游戏。
(三)、分析迷宫“门道”多
1、师:大家想不想自己设计一个迷宫图呢?
2、比较老师和同学各自玩的不同形式的迷宫图,说说你更喜欢哪种形式的图?
3、迷宫图的构成:通过 6 张不同迷宫图片的对比分析,了解好的迷宫图需要有:起点与终点;复杂的路径(通路、岔路、死路障碍物;相关背景、主题。设计意图:有了设计迷宫的欲望,学生的观察更主动,目的性 也会更强,获得的乐趣也会更多。对比观察法的运用,降低了 学习的难度,提高了学生的学习效率。
4、师生共同讨论如何设计迷宫图(1)构思主题。
(2)用铅笔勾画路径单线,定为迷宫的通道与起终点。
(3)在单线的基础上再添画一些迷惑视线的岔路,注意道路的曲 折变化与美观。
(4)将所有的单线修改为双线。
(5)在岔路上确定障碍物的位置,使之成为死路,并检查路线确 定其是否合理。
(6)添画相关的景物、障碍物和背景,使画面具有一定的意境和 情趣。(7)涂色时注意路径与背景颜色的对比。
5、教师演示设计方法、步骤
6、欣赏教师准备的三张迷宫图,谈谈这些迷宫的独特之处。
7、师:你会设计一幅什么样的迷宫呢?请学生谈谈设计思路。生:交流自由发言。设计意图:通过师生讨论交流,教师演示,充分发挥老 师的引导作用,鼓励学生,表扬学生,促使他们用心观察 思考,拓宽思路,迸发创意的火花。
(四)、设计迷宫创意多
1、设计一幅有趣的迷宫图,学生可以单独创作或小组合作的形式 进行。
2、播放背景音乐,教师巡回指导。设计意图:无论是单独创作还是小组合作,教师都要鼓励学生 创作一幅独一无二的作品,做到“我的迷宫我做主”,体验探究与合作的乐趣。
(五)、我的迷宫“粉丝”多
师:我们每个小组都完成了一幅精美的迷宫图,你们想继续玩迷宫游戏吗? 生:想。
师:接下来每个小组互换作品,在玩的过程中发现他们设计的迷宫是否有问题?一组玩二组的,二组玩三组的,以此类推,我们开始玩游戏吧!
师:同学们都玩的很开心,现在哪个小组愿意带着其他小组的迷宫图上台点评?
生:学生讲解。
师:这位同学对今天学习的迷宫知识讲解的非常深入,我们为他的专业点评鼓掌。这幅作品是哪个小组的?
生:我们。
师:你们同意他们的观点吗?请你为大家来讲解你的创作思路。
师总结:你们小组的作品非常有特色,画面的刻画也很用心,就如刚刚你们小组的同学所说
(六)大千世界迷宫多
主办单位:xx学院土木与建筑工程学院
承办单位:xx学院建筑工程技术管理协会
xx学院学生会学习部
二、活动主题
许我迷途 何人知返 团结奋进 志存高远
三、活动时间 2014.04.08—2014.05.1
5初赛作品收集阶段:(2014.4.14至4.20)
复赛作品收集阶段:(2014.4.21至4.27)
四、活动摆点宣传地点:一食堂外及九号楼外
培训会地点:二教2-1大教室
颁奖仪式地点:二教2-1大教室
五、奖项设置
设计组:一等奖:200 二等奖(两名):100 三等奖(三名):80
参与组:优秀奖(若干名)
迷宫大赛参赛作品要求
一、初赛:
A、参赛者组队(不多于四人)或个人参加比赛,填写报名表。
B、在活动报名阶段主办方会安排一次活动指导,以便活动规则能够准确的传达至各参赛队伍。(具体时间等候通知)
C、参赛团队在初赛时需按时上交设计图,要求:
1、纸张大小为标准A3工程图纸。
2、迷宫最外围尺寸:280mm*280mm(允许误差+-20mm、可手绘也可使用CAD软件制图打印)
3、迷宫道路按每道20mm,即14*14道纵横分布(允许误差+-2mm)
4、迷宫内部结构应布局有序,画线需明晰可见。
5、迷宫的出口和入口必须设置在图纸的两侧,具体位置可自行设计。
6、严禁抄袭:如发现两份雷同的设计图,或者在网络上搜索到相同作品(设计图);则取消参赛队伍(个人)参赛资格,所有已获成绩均视作无效。
二、复赛:
A、经过初赛过后淘汰部分作品,剩余的作品按照之前的设计图制作迷宫模型,继续参加复赛。
B、复赛要求:
1、参赛团队自己准备制作材料(kt板或者硬纸板、木板等)
2、参赛团队必须严格按照之前的设计图进行迷宫制作,如经发现与设计图纸不一致时(或误差太大),取消参赛资格。
3、迷宫模型尺寸按与设计图平面尺寸2:1的比例进行制作;即模型尺寸为:560mm*560mm(允许误差+-40mm)、每条道路尺寸为40mm(允许误差+-5mm)、其中分隔道路高度为40mm(允许误差+-10mm)
4、所选材料(如硬纸板、薄木板等)平均厚度不得超过5mm。
C、参赛团队需按时上交复赛作品,由活动主办方进行初步评测、检查,后报送专业老师进行审批,为各团队评分。按得分排名淘汰部分队伍作品。
三、决赛:
A、进入决赛的参赛队伍需选派代表进行对设计作品的简介及设计理念的传达(可制作相关ppT,包括团队介绍、作品设计构思、设计理念、制作过程等)
B、全部作品由专业老师进行点评,评分完毕后及时整理并汇报比赛结果。
C、活动组织方致辞、领导致辞。
四、笔走迷宫:
A、“笔走迷宫”活动必须在点上报名,填写报名登记表。(活动具体情况在咨询点咨询)
B、活动安排在决赛环节,决赛开始之前由主办方提前选出一幅迷宫作品图纸作为竞赛题目(作品选择标准:按照评分细则里的第3项比分排名选择)
设计意图:
平时,我看到孩子们特别喜欢玩迷宫游戏,走错了再重新开始,乐而不疲,书面上的迷宫游戏最多只能几个人一起玩,如果迷宫游戏能让所有的孩子在一起玩,是不是孩子也能玩得很开心呢!那利用什么样的材料来设计迷宫呢?我选择了可以灵活应变的纸杯,另外,再结合幼儿的游戏兴趣以及年龄特征,我设计了《迷宫乐》这一活动。
活动目标:
1、幼儿会选择几种方法走迷宫,培养幼儿的观察和思维能力。
2、幼儿能根据音乐节奏合拍地做兔跳和熊走的动作,遵守游戏规则,体会游戏的快乐。
3、能积极参加游戏活动,并学会自我保护。
4、遵守游戏规则,体验与同伴合作游戏及控制性活动带来的快乐。
活动准备:
1、场地布置:纸杯迷宫2、《小白兔与大黑熊》音乐(四)活动过程:
1、幼儿观察迷宫,激发幼儿的兴趣。
教师:宝宝们,现在我们来到了哪里?怎么走呢,你们能走出迷宫吗?
2、第一次走迷宫,轻松体会到走迷宫的成功。
教师:今天,我们比一比,谁能很快走出迷宫。在走迷宫时不能碰倒纸杯或跨过纸杯。
教师小结:有几条路线可以走出迷宫呢?
3、幼儿会选择不同的路线走迷宫,体会迷宫路线的变化。
教师:我们的宝宝都已经顺利走出迷宫,刚才我们都是从一条路线上走出迷宫,现在老师要来考考我们宝宝(教师变化迷宫路线)看,迷宫的路线发生变化了,可以怎么走呢?
幼儿观察迷宫,互相讲述观察结果。
教师:宝宝们,你们能找出几条路线呢?(幼儿尝试走不同路线)教师:有几条路线可以走出迷宫,是不是这样呢?(如遇幼儿有异议,教师可带领幼儿走迷宫,验证结果。)教师:走迷宫时有的时候是一条路线,有的时候是几条路线,只要我们细心观察,就会找出正确的路线走出迷宫。
4、幼儿玩迷宫游戏,体会游戏的快乐。
(1)介绍规则:现在我们要玩迷宫游戏啦!我们都玩过《小白兔与大黑熊》的音乐游戏,听到小白兔的音乐,你们就可以放心地进入迷宫,如果是大黑熊的音乐,你们就要保持不动。大黑熊出场,必须要从反方向进入迷宫,在迷宫里大黑熊能不能吃到小白兔呢?小兔宝宝们可要当心啦!(选出大黑熊角色)先请部分幼儿玩游戏,教师根据情况给予相应的指导,让幼儿更加了解游戏规则。
(2)走出迷宫的小兔宝宝你们想怎么来救被大黑熊抓住的小兔呢?
教师根据幼儿意见提供合适的解救方法。
(3)幼儿游戏练习。
改变路线,轮换角色,让幼儿继续玩游戏,老师可参与幼儿的游戏。
5、小结。
教师:宝宝们,今天我们玩迷宫开心吗?我们平时也可以和老师、爸爸妈妈一起设计迷宫,让我们的迷宫更好玩,好吗!(场地整理)
教学反思:
“纸杯”材料是幼儿生活中常见的物品,利用这一材料,不仅可以丰富幼儿的建构知识,而且还比较方便幼儿建构迷宫,利于幼儿合作与整理材料。因为中班幼儿建构能力相对弱一些,所以选择让孩子来走迷宫,体会迷宫的不同变化,培养幼儿的思考、合作意识。
《迷宫乐》这节活动,教师起着引导作用,第一环节幼儿走迷宫比较容易,能轻松获得成功。于是在第二环节,加大难度,变化迷宫的路线,让幼儿有一定的挑战性,知道迷宫不是单一不变的,它可以变化,让幼儿通过仔细观察,学会尝试选择不一样路线,在这个过程中,有的幼儿他还是原路走,有的幼儿喜欢尝试,他能选择不一样的路线,还能说出有几条路线可以走出迷宫。这一游戏活动,幼儿在真实的迷宫情境中充分体会到对不同路线进行挑战的快乐,从而增强幼儿的思维辨别能力。怎样增加迷宫的趣味性呢?结合平时孩子们喜欢玩“小白兔和大黑熊”游戏,于是在第三环节我增设迷宫障碍“大黑熊”,通过游戏情节,让幼儿遵守游戏规则,充分体会玩迷宫的快乐!
机器人应当具有几个特征:移动功能,执行功能、感觉和智能。目前全世界各国举办的涉及硬件,软件仿真的机器人大赛不下20余类。各种各样的机器人比赛都有一个共同的宗旨:培养科学创新精神,激发思维的想象力,鼓励理论与实践的结合。不仅如此,现在已经有越来越多的自动控制产品已经介入生产,在农业、工业上都有广泛的应用。新的工作方式将大大的缩短了人工作业的时间,并且减轻了人的体力劳动的支出。走迷宫的微型机器鼠主要是基于自动引导小车(Auto Guided Vehicle,AGV)的原理,实现机器鼠识别路线,判断并自动躲避障碍,选择正确的行进路线走出迷宫。在此选择制作一个简易的行进装置,使其能顺利的走避障或是迷宫。为了实现小车识别路线,判断并自动躲避障碍,选择正确的行进路线,障碍判断采用单光束反射取样红外传感器,驱动电机采用直流电机,控制核心采用MCS-51单片机。控制上采用分时复用技术,仅用一块单片机实现了信号采集、线路判断、电机控制等功能。迷宫由16×16个区组成。起点设在拐角处,终点设在中央,占4个区。每个区为180 mm×180 mm大小,间壁高为50 mm,厚度为12 mm,侧面涂白色,底面涂黑色,如图1所示。
1 迷宫车控制系统的总体设计方案
迷宫车由墙壁传感器、单片机控制板、动力及转向系组成的,控制框图如图2所示。
迷宫车采用轮式移动方式。优点是:结构和控制简单而且技术成熟。从选定电动机转速和轮胎直径,可以简单地计算出小车的速度。但是,有关路面的阻力或上坡的驱动转矩等成为重要的因素。考虑这点,在轮胎上使用无线遥控车的塑胶轮胎。如图3所示,前轮1为万向脚轮或球形轮,后轮2和后轮3为独立驱动轮,利用它们的转速差实现转向。这种组合的特点是机枢组合容易,而且当2个驱动轮以相同速度、相反方向转动时车体能绕2个驱动轮连线的中点自转,值得注意的是自转中心与车体中心不一致。
迷宫车车身材料的选择。迷宫车使用的材料大部分用于结构,一般应采用金属材料。迷宫车承载和运动不应产生严重的变形和断裂,从力学角度讲即具有足够的强度。迷宫车负载小,自重轻,对寿命的要求不高。因此,选用铁皮。
1.1 迷宫车控制电路的设计
控制电路主要由电机驱动电路,单片机接口电路,电源电路和传感器电路组成。控制框图如图4所示。
(1) 红外线光感电路传感器通过发光二极管发出红外线,若有障碍物在前方,红外线会被反射回来,被感光三极管接收, 单片机程序对信号进行比较处理,按设定的动作要求向后轮的两个电机发出控制命令,控制小车行进。
(2) 电机驱动电路采用89S51单片机,通过L293D芯片来控制两个驱动电机动作。89S51根据红外传感器对外界进行探测后反馈回来的信号,依据迷宫车探路算法,判定迷宫车行进方向,分别向左右两个驱动电机发出控制指令,该信号经L293D芯片驱动后,直接控制相应电机动作,使迷宫车按既定动作进行前进、后退、转向。
1.2 迷宫车控制程序设计
控制算法:
迷宫车一般有四种控制算法:
(1) 靠左算法
① 默认靠左走法。
即一直沿着左墙壁走,左边有墙时一直沿着左边墙壁前进,当左边没有墙时左转,然后继续靠左边墙壁运行。该算法使用于最简单的迷宫走法。如图5所示,其中虚线表示小车前进的路线。
② 算法流程图如图6所示。
③ 靠左算法的弊端。
按照该算法,小车在走第二遍迷宫的时候,可以一次性的走出迷宫,但是这条道路不一定是最短的道路;如果迷宫本身存在“孤岛”,那么小车很有可能走不出迷宫。如图7所示。图7中两个圆点分别表示入口和出口,小车从入口进入迷宫,靠左前进则会导致小车一直按照虚线所描绘出的路线一直在迷宫里循环,终走不出迷宫。
(2) 靠前算法
① 靠前算法即一直沿着前方道路前行(前方没有任何障碍时一直前进),当前边没有墙时判断左边,左边没墙左转,左边有墙则判断右边。然后重复该循环。该算法使用于最简单的迷宫走法。
② 算法流程图如图8所示。
③ 程序思路:前边没墙靠前走,前面有墙判断左边,左边没墙靠左转,左边前边都有墙再判断右边,右边没有墙靠右转,三面都墙直接后退转180°,继续靠前走。0表示有墙,1表示没墙,p3.0表示左传感器;p3.1表示前传感器;p3.2表示右传感器。
转角控制思路:计算轮子的转速,测出小车转90°时每个轮子所行的路程,用路程来除速度,求出一个时间作为小车转弯时的延迟时间,再通过调试进一步精确转角。
(3) 洪水算法
洪水算法即使用256 B额外内存,会大幅提高性能。该算法比一般迷宫算法的有效率高20~50倍。同时可以在内存中建立一个区域,与实际中的迷宫格数一一对应。在实际使用时算法并不太复杂。该额外内存区域称为“浪头”,它将体现在内存区域的实际状况中如图9所示。当迷宫被淹没的时候,一个波浪的前头从目标格向外扩展。在内存区域中这种单元格是惟一需要处理的,当浪头到达开始的单元格子,机器人已经被淹没。 通常来说,开始的单元格可以是任何一个格子。但是为了方便起见,把开始点设在迷宫的第一个单元格,终点任意。反过来也可以把出口放在第一个单元格,把开始点设在中间或希望的位置。 一旦到达了起点即搜索完成,最短的路径可以使机器老鼠移动到周围的格子中数值比较小的那个格子去,依次类推机器老鼠就能走到终点。
洪水算法的优缺点:
① 按照该算法小车在第一次走迷宫的时候,必须把迷宫中所有的道路都走一遍。但是该算法可以让小车走任何迷宫,即使迷宫本身有“孤岛”小车一样可以顺利的走出迷宫。
② 当小车再走第二遍迷宫的时候小车可以1次性走正确的路线走出迷宫,并且该路线一定为最短的路线。
(4) 铺路算法
在内存中建立一个区域与实际中的迷宫格数一一对应,并将所有走过的路进行记忆,如果发现前方是死胡同或走过的路就转回前一个岔道口;在行走过程中遇岔道口默认靠左。因为有了记忆功能,就可以走第二遍。
铺路算法的优缺点:
① 运用该算法可以走复杂的迷宫,不存在走不出来的问题。
② 运用该算法在小车第二次走迷宫的时候可以一次性的走出迷宫,但是不能保此条道路走的是最短的线路。
这几种算法各有优缺点,经权衡比较,最终选择靠前算法。
1.3 系统运行及调试
程序运行时遇到的问题及解决方法:
(1) 小车的外壳及轮子是纯手工安装的,精度不是很高,小车在行驶过程中不能一直走直线,很容易发生擦墙事故影响小车走迷宫。若是手工制作时所引起的,可通过给行驶时较落后的轮子上绕一些胶带来增加轮子的周长来解决。也可通过在电路中加入A/D转换器,对程序进行相对的改进,不断的测小车与周围墙壁的距离,保持小车与周围墙壁保持一定距离来解决。
(2) 采用ST188型红外线传感器,易受外界干扰不能准确地检测墙壁信号,尤其是在强光下无法正常运行,对某些材料反射的光无法接收,易受阳光干扰,导致小车不能无误地走出迷宫。引起干扰的原因是阳光所发出的红外线与红外传感器所发出的红外线是一样的,都是连续的,无法区别,所以易受周围光线的干扰。对于该问题的解决办法是利用无线遥控基本原理使红外传感器所发出的红外是一种有固定频率有别于周围红外的信号。对于接收方也进行电路处理,使有辨别能力直接收有固定频率的红外信号。这两处的改进都是通过改进电路来实现的。若是反射面所引起的,通过限制反射面的材料可以解决。根据555定时器原理,改进传感器电路如图10所示。其工作原理是555电路发出频率为100 Hz的方波,驱动ST188放射端发光二极管以100 Hz的频率闪动,发出闪烁的光波,当有障碍物接近时,反射光引起ST188接收端的光敏电阻以相同的频率变化,使得图10中A点的电压值VA发生相应变化。VA中包含有直流成分V直和频率为100 Hz的交流成分V交,其中后者反映了障碍物的接近情况。为了保留有用的交流信号V交,清除直流成分V直,用隔直电容C1来完成隔直通交的功能,并由第一个运放电路完成对V交进行放大,由第二个运放实现直流到交流的转换。具体来说,当远离障碍物时,运放的输出VO为高电平;当传感器接近障碍物时,VO输出低电平。
(3) 小车的速度很难控制,通过程序控制很难把握小车的旋转时间,小车在转90°和180°时,经常转过规定的角度,以至影响小车不能直线走出迷宫。一种解决办法是接入调压电路,在给小车转弯时间一定的情况,调节马达上的电压来改变车轮速度,不断实践直到达到预定的标准。另一种解决办法是,在小车速度一定的情况下,不断通过改变程序中的小车转角时间来改变小车的转角,多次实践,以求达到预定目标。通过实际调试发现这两种办法单独应用很难达到预定目标。因此,将两种结合起来,通过调试,容易达到目标。
2 结 语
机器人迷宫车是大学生电子制作常选项目,是电子电路、机械传动及自动控制等多种知识的综合应用。对小车的转向控制涉及到电机调速,可以先对小车建立控制模型,再应用自动控制原理知识给出具体控制算法,这样就可以使小车转向控制及路径选择更为精确。
参考文献
[1]宗光华.机器人的创意设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[2]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].2版.北京:高等教育出版社,2004.
[3]周世宾,郝静茹,黄民.基于单片机的水下机器人定位系统[J].传感器世界,2008,14(2):25-27.
[4]张裕民.数字电子技术基础[M].西安:西北工业大学出版社,2003.
[5]王化祥.传感器原理及应用[M].天津:天津大学出版社,1999.
[6]西山一郎.自律型机器人制作[M].北京:科学出版社,2001.
[7]王俊峰.电子产品开发设计与制作[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[8]戴雄武.地球上的“新人”:机器人[J].大众机械,1989(3):35-36.
[9]李永存.表演型机器人(小青)的控制方案设计[J].电子机械工程,1989(3):45-46.
有个富翁爱把朋友请到家里来玩,但很少准备酒饭。一天,他又请了几个写诗填词的文士来,聊了大半天,大家都饥肠辘辘,后来,富翁叫人端了两盘水泡藕片,几个人一下子就吃光了。这时,一个客人念起了李白的诗:
客到但知留一醉,盘中唯有水晶盐。
接着,他又说:“这两句诗,倘若删去4个字,就更像今天的情况了。”
聪明的朋友,你知道该删去哪4个字吗?
菜根谭
台湾作家张晓风在一篇散文里讲了这样一个故事:有个人,欠人家钱,一直欠到过年都没有还,因为没有钱还嘛。后来那个债主不高兴了,到了吃年夜饭的时候,就偷偷跑到欠钱的那户人家,躲在门口偷听,想知道他是真没有钱还是假没有钱。听到开饭了,那欠钱的说:“过年了,我们来大吃一顿,你们小孩子爱吃肥肉,还是瘦肉?”
那债主站在门外,听得清清楚楚,气得要死,心里想,你欠我钱,自己原来还有肥肉瘦肉拣着吃哩!他一气,就冲进屋里,要当面给欠债人好看。可是他跑到桌前一看,哪里有肉,只有一碗胡萝卜一碗番薯!
在这个故事里,“肥肉”其实是什么?“瘦肉”又是什么?从这个故事里,你得到了怎样的人生启迪?
凝炼为好
相传古时候有一首《制鼓歌》,说的是制作鼓的过程:
紧紧蒙张皮,密密钉上钉。天晴和落雨,打起一个音。
后来,在流传中,有人将它改成12个字的三言诗:
紧紧蒙,密密钉,晴和雨,一个音。
其实,还可以更凝炼一些,改成8个字。你知道该怎么改吗?
动物成语
人们对一些动物往往是有成见的,比如猪是懒惰、愚笨的象征,乌龟、鹤是长寿的象征,牛给人的印象则是刻苦勤勉、行动迟缓,马给人的印象是积极、快速,狼、狐狸则是狡猾多变的化身。
记得这些原则,有关动物的成语就不难理解了。像“一马当先”“松鹤延年”“兔死狐悲”“丧家之犬”“狐群狗党”等等,很多成语都是取自动物的特性。
我们来练习一下,在下列成语中填入适当的动物名:
千军万( ) 一石二( )
井底之( ) 老( )破车
偷( )摸狗 骑( )难下
如( )添翼 守株待( )
庸医墓碑
前人有为庸医作墓碑者,铭文如下:
先生不知何许人也。好读书,不求甚解,屡试不中,遂绝进取,就歧黄业指从医。先生不求知于人,人亦无知先生者。偶病,自医,一药而卒。呜呼先生不卒,天下之卒者多矣;先生卒,天下不卒者多矣
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