小Q与Scratch教材参考
小Q机器
人与Scratch
教
学
参
考
广州中鸣数码科技有限公司
2015年3月
目录
前言 (3)
第1课认识机器人 (4)
1.1 小Q机器人简介 (5)
1.2 动作器官 (7)
1.3 感应器官 (7)
1.4 思维器官——机器人的大脑（机器人控制器） (8)
1.4.1控制器系统菜单 (9)
1.4.2控制器系统设置 (9)
1.4.3 机器人的思想——控制器程序 (10)
第2课认识Scratch2 For JMD 软件 (11)
第3课 Scratch2快速入门一踩到狗尾巴 (18)
第4课小Q机器人眨眼睛 (22)
第5课聪明的眨眼睛小Q机器人 (25)
第6课会走路的小Q机器人 (28)
第7课会避障的小Q机器人 (30)
第8课智能汽车小Q机器人 (32)
第9课聪明的小Q运动员 (35)
第10课忠实的小Q巡逻员 (38)
第11课噪音监控小Q机器人 (41)
第12课淘气的小Q机器人 (44)
第13课报火警的小Q机器人 (47)
第14课智能楼梯灯 (49)
第15课智能风扇 (52)
第16课闹钟 (55)
附录：中鸣小Q机器人Scratch教学套件扩展模块 (58)
前言
机器人曾经一度只是人类的幻想，但现在已经越来越多地走进我们的现实生活。机器人即将像电脑一样走进千家万户是一个必然的趋势。
由于个人智能机器人不但具备知识性、实用性，而且还有极强的娱乐性，因此，学习机器人的制作和控制方法无疑是一个非常吸引人的活动。本书与其配套的小Q机器人及编程软件Scratch2 For JMD是一套学习机器人基础知识和传感器控制方法的入门套件。
Scratch是由美国著名的麻省理工学院媒体实验室于2007年开发的一个专门为八岁以上青少年设计的编程软件，是一种图像化的程序语言。学习者只需要按图示拼接的方式就可以进行故事、动画等创作和设计，是一种门槛低、效率高的学习工具。目前，已经翻译成了50多种语言，在40多个国家和地区学习和使用。
Scratch作为一项内涵丰富的教学工具，Scratch提供一个以学生为中心的教学环境，学生通过操作与制作的动手实践，实现自主学习。运用Scratch，孩子们可以很容易地去创造交互式动画和游戏，然后把自己的创作共享到网站上去，是未来孩子利用多媒体表达自己创意的一个便捷的工具。
中鸣Scratch2 For JMD是在Scratch基础上开发的一款配合中鸣小Q机器人使用的专用软件，学生使用Scratch2 For JMD创作作品时经历想象——创造——游戏——分享——反思的过程，是创新意识的培养过程。Scratch For IQ-Robo操作简单，趣味性强又能有效地训练学生的发散思维。
中鸣小Q机器人及编程软件Scratch2 For JMD让学生在手脑并用解决实际问题的过程中，有效地提高逻辑思维能力、判断能力、动手能力和创新能力，是实施素质教育的良好平台。
本教材参考共分16课，可供老师在开展机器人教学时参考。若在教学过程中遇到困难或有所体会，欢迎到我们的网站
https://www.360docs.net/doc/7516325975.html,
发表您的意见和建议。
第1课 认识机器人
什么是机器人? 各国科学家对它的定义都有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。
中国的科学家们把机器人定义为：“机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”
你好，我是智能机器人小Q ，让我们交个朋友吧！ 一、先来认识一下吧，也许我和你想象中不一样哦
!
我们身边的机器人，有的长得像人一样，也有的长得不像人一样，但它们有一个共同特点，就
是有一个实体（结构或躯体），并且能自动工作（能模仿人类的某个动作）。我们可以把长得像人一样的机器人叫做人形机器人，长得不像人一样的机器人叫做非类人机器人。 二、认识小Q 机器人
找找我的脚、眼睛和大脑，也许会让你有意外的发现。
机器人的大脑
1.1 小Q机器人简介
机器人作为一种具备一定智能的自动化机器，有如下3个基本的机能：
1.对外界产生作用:就像人的手和脚一样，我们可称之为动作器官。
2.获取外界信息:就像人的眼、耳、舌头和皮肤一样。我们可称之为感应器官。
3.规划作业:就像人脑及其思想一样，我们可称之为思维器官及其思想。
以下各章节将以小Q机器人为例，分别描述以上各机能的实际应用。
小Q机器人各部件的位置如下图所示：
1.LED彩灯模块（左、右各一）11.下载按键
2.火焰传感器（左、右各一）12.运行按键
3.红外测障传感器（左、中、右各一）13.外接电源接口（内正外负）
4.碰撞传感器（左、右各一）14.电源指示灯 USB
5.灰度传感器（左、中、右各一）15. 蓝牙模块指示灯
6.传感器扩展端口（P1 P2）16. USB下载接口
7.马达扩展端口（M3 M4）17.电池盒（锂电池或5号充电电池）8积木扩展接口（接其他积木件）18. 万向转动轮
9.2.4寸彩色触摸显示屏
10.电源开关19. 马达（带编码盘）（左、右各
内置喇叭、音量测量、蓝牙（选配）
1.2 动作器官
小Q机器人的动作器官和作用分别如下：
1.表情器官——发光眼(LED彩灯模块)
小Q机器人的这双发光眼是用发光二极管，又称LED的发光半导体做成的。在对LED加载正向的通电电流时，它就会发出可见光线。目前，这类器件广泛应用于指示灯及各类信息显示板，并在不久的将来，有替代传统日用照明灯的趋势。
2.表情器官——表情显示 (2.4寸彩色触摸显示屏)
2.4寸TFT彩色触摸屏，可以显示65万色。
3.发音器官——嘴巴（喇叭模块）
像人的嘴巴一样，小Q机器人也有一个发声嘴巴，它能像盛夏的蝉一样，发出声音。
小Q机器人的嘴巴是由一种称为喇叭的电子器件来实现的。
4.行动器官——马达
像人的双脚一样，小Q机器人也有一双分别置于其左右侧的驱动轮。驱动轮是分别独立驱动的，因此你可单独地控制每一个轮的运动状态（前进、停止、后退）及其运动时间和速度，这样小Q机器人便可实现前进、后退、左右转，以及原地自转等各种带方向性的动作。静止到最高速的运动过程中有0—100级速度可调，支持PWM信号控制。
1.3 感应器官
小Q机器人的感应器官和作用分别如下：
1.接触感应器官——碰撞传感器
小Q机器人的前面有两个触碰传感器，它能够识别前方的障碍物。当碰到前方的障碍物时，它会做出相应的动作。例如它会停下来，看一下，然后慢慢的走开。它的动作是由您的程序来设定的。
最简单的电子触觉可由简单的开关替代，正如我们日常用到的电灯开关原理一样，只是所需触发它闭合成开启的压力不一样，小Q机器人是使用轻触开关，具有体积小，灵敏度与响应速度快，响应时间小于50ms,无锁,50gf。当小Q机器人的轻触开关碰到障碍物体时，开关合上，从而令电子系统感知其变化。
2.非接触感应器官——红外测障传感器
小Q机器人的前面有3个红外测障传感器，它能够通过非接触识别前方的障碍物。红外测障传感器是专为机器人设计的测障传感器。它通过发射红外线并检测红外线有无被反射来确定是否有物体在检测范围内，有效距离1～80厘米。
3.听觉感应器官——耳朵（音量测量传感器）
在电子控制系统中，我们通常使用麦克风（也称为咪头）的声音传感器作为机器人的耳朵。小
Q机器人也不例外，其身上装备的麦克风能够通过执行程序捕捉到声音产生的空气振动，并发出电信号，使机器人做出相应的动作。声音传感器范围：40-100db。
小Q机器人也有一点懒惰，在玩累了以后它会懒洋洋的睡在那里，一动也不动。这时候您可以拍一下手掌，小Q机器人就会醒过来，懒洋洋的动几下,分别做出不同的动作。小Q机器人的耳朵内部是一个能够识别声强和频率的声控电路，有较高的灵敏度，但是走动的时候，它是听不见您的掌声的，要注意哦。
4.视觉感应器官——感光眼（火焰传感器）
可爱的小Q机器人还有一对感光眼-火焰传感器，它能够发现蜡烛等发出的光或红外线，然后就会根据您教它的知识做出相应的反应。火焰传感器是测量可见光、红外线光强弱的电子部件模块。检测范围：0cm-80cm,探测角度60度，分辨率4096。
这双感光眼是用一对光敏接收管构成的，光敏接收管是基于半导体光电导效应的光辐射探测器件，在适当波长的光辐射照射下，它的阻值会变小，从而使其流过的电流发生变化，小Q机器人可通过程序控制随时读取该变化值，并执行相应的指令去响应这种变化。
5.视觉感应器官——颜色识别（灰度传感器）
灰度传感器是一个能够区分出不同颜色深浅的电子部件。在环境光干扰不是很严重的情况下，用于区别黑色与其它颜色。它还具有比较宽的工作电压范围，在电源电压波动比较大的情况下仍能正常工作。它输出的是连续的模拟信号，因而能很容易地通过A/D转换器或简单的比较器实现对物体反射率的判断，是一种实用的机器人巡线传感器。还能识别基本的颜色。探测距离0.5cm-3cm，分辨率4096。
6.饥饿感应器官——电子胃（内置电压检测模块）
小Q机器人体内有一个能侦测电池电压的电子线路，其作用相当于人的胃，当电池快用完时，它便会向大脑发出警告。当然，你可以编写相应的处理程序去应付这种情况，例如：让小Q机器人发出某种特定的叫声来提醒你给它更换电池等等。
7.时间感应器官——电子钟（内置时钟模块）
像人体的生物钟一样，小Q机器人体内也有一个电子钟，它能够精确地计算时间，并按你的程序设定在特定的时间内去执行你的指令，完成相关的动作。
1.4 思维器官——机器人的大脑（机器人控制器）
小Q机器人拥有较高的智慧，具有学习的功能。这一切都归功于它有一个好的大脑－机器人控制器。小Q机器人的大脑核心控制芯片是一种功能非常强大的微处理器。
微处理器是一种高度集成的电子控制芯片，正如一台微型的家用电脑一样，它可以执行程序指令，并产生相应的动作行为。就像我们一样，小Q机器人能够对外界的复杂环境进行观察、思考，然后做出反应。
小Q机器人控制器采用ST的高性能32位ARM处理器，主频72MHZ，程序储存器为512K。
1.4.1控制器系统菜单
系统应用：运行下载的程序、选择要运行的程序、无线下载程序、USB下载程序功能。内置测试：各类内置设备及外接设备的状态或数据的测试。
修改数据：手动修改控制器内数据存储的数值。
系统设置：设置系统语言、查看系统信息、重置磁盘的功能。
1.4.2控制器系统设置
1.4.3 机器人的思想——控制器程序
小Q机器人尽管具备了以上的动作、感应和大脑器官，但它只具备了作为智能机器人的物质基础，你还需要为它编写特定的应用程序，然后灌输到它的大脑中，这样，您的机器人才具备真正的智慧。
因此，您必须学习编写机器人程序的方法，才能让您的机器人不但拥有躯壳，还能拥有真正的灵魂。
第2课认识Scratch2 For JMD 软件
一、安装软件
运行Scratch需要 Adobe AIR的支持，所以需要先安装。从下面地址下载最新版本的Adobe AIR安装包安装。下载地址： https://www.360docs.net/doc/7516325975.html,/cn/air/ 下载完成后如下：
，双击开始安装。界面如下：
安装中，稍等一会儿
安装成功了，点击“完成”
接着就可以安装Scratch2-JMD了，可以留意下载官方发布的最新版本。如果你比较忙没空经常去查看有没有最新版本，那也没关系，因为软件有自动检测更新功能。
网盘下载：https://www.360docs.net/doc/7516325975.html,/share/home?uk=3559755876#category/type=0
双击安装程序，Windows7和Windows8系统的点击安装包图标右键，点击“以管理员身份运行”。
运行安装包后可能需要稍等一会儿，出现了这样的界面，点击“继续”就可以完成安装了。
安装程序中，稍等一会儿
安装完成后会自动运行程序，最后出现这样的界面，就说明你已经安装成功。按下图先选择好版本，再将固件下载到IQ－Robot中。
二、 认识Scratch
一）、以下就Scracth 的整个操作界面做一个介绍：
1 标题栏：显示当前文件名
2 菜单栏：主要是与文件有关的选项
3 工具条：控制角色大小及复制、删除
4 显示模式：分为浏览模式和全屏模式
5 脚本指令区：分为十大类
6 角色资料区：显示角色的详细资料
7 程序编辑区：程序的编写区，利用拖曳的方式在此写程序 8 控制按钮：控制程序的播放和停止
9 舞台区：角色演出的地方，作品最后呈现出来的地方
10 新建角色按钮：三种新建角色的方法（自建、导入、随机） 11 角色列表区：角色休息室，所有的角色都在这个地方
8
9
7
6
5
3
2
1
10
11
二）、程序指令分类：
动作：移动、旋转、位置指定、传回...
外观：切换造型、背景、显示文字、特效、...
声音：播放声音、乐器音效
画笔：下笔、笔颜色、大小、色调
数据：新建变量、变量加减、新建链表
事件：当键按下、当前景切换、广播(讯息)
控制：等待、重复执行、如果...、停止、克隆
侦测：传回位置值、接触、距离、时间、音量
数字与逻辑运算：加减乘除运算、大小判断、余数、取整数
电子模块：设置IQ－Robot彩灯、马达、蜂鸣器等，读取IQ－Robot光电传感器、火焰传感器、红外测障传感器、触碰等传感器的返回数据。
三）、指令及程序码区(Script)
当我们点选指令分类后，底下的指令区会跟着改变，如图我们点选“侦测”分类，底下就会出现侦测分类的全部指令，点选“电子模块”分类，底下就会出现侦测分类的全部指令。中间的程序码区也就是我们写程序的区块，把我们的指令拖曳至程序码区。
四）、角色：
我们可以自行画出角色的各种造型或者使用导入方式，先使用别的绘图软件绘制作后导入。也
可以载入不同的对象到造型区中。但同一时间只会出现一种造型。点
选
从角色库中选取角色图标，如下图：
左上方对象代表上场角色，可以多个同时出现。角色可以透过复制后编辑来修改其样子，也可以从角色库中选取或是拍摄照片等。下面是角色库中部分角色。
五）、声音：
对象的声音可以从声音库中选取，还可以透过麦克风来录音或导入方式从文件导入来使用(也可使用内键的音效文件
)
六）、工具列及舞台：
选择工具后再点对象，复制、删除、放大、缩小的动作。
程序以按下绿旗键，开始执行程序，红色按钮则是停止。
中间空白大区域则是舞台，物件都会在上表演。
七）、角色及背景：
舞台背景则呈现目前舞台的背景，点选舞台，接着选背景后按导入就可以取自然、户外.等背景，则可以使用自画、导入及随机方式来加入物件角色
第3课 Scratch2快速入门一踩到狗尾巴
狗尾巴动作也是它的一种“语言”。虽然不同类型的狗，其尾巴的形状和大小各异，但是其尾巴的动作却表达了大致相似的意思。一般在兴奋或见到主人高兴时，就会摇头摆尾，尾巴不仅左右摇摆，还会不断旋动；尾巴翘起，表示喜悦；尾巴下垂，意味危险；尾巴不动，表示不安：尾巴夹起，说明害怕；迅速水平地摇动尾巴，象征着友好。狗尾巴的动作还与主人的音调有关。如果主人用亲切的声音对它说，它也会摇摆尾巴表示高兴；反之，如果主人用严厉的声音说，它仍然会夹起尾巴表现不愉快。对于狗来说，人们说话的声音仅是声源，是音响信号，而不是语言。人类的微笑和狗摇尾巴是类似的沟通形式。小狗的尾巴不小心被我们碰到了，它会很生气的朝我们吼叫。
任务：当人们不小心踩到了狗的尾巴，小狗会发出吼叫声。
思考：小狗如何知道被踩到？
知识点：按钮的使用、循环、发音。
一、添加角色1：小狗。从角色中选取动物中的Dog1,如下图：
二、对小狗进行脚本编程。
1、在程序指令区【事件】类中找到【当被点击】开始执行程序。
2、在【控制】中找到【如果】拖动到脚本区。
3、在【电子模块】中找到，放置到【如果】条件的空缺位置。（将一体机左边的触碰当作狗尾巴）
4、在【声音】中找到,放置到【那么】后面。
5、在角色【声音】属性里【从声音库中选取声音】，选取小狗的叫声dog1。
6、将播放声音选择【Dog1】，此时只要我们按下【按钮】并点击，小狗就会发出叫声，若松开
按钮点击，小狗则不会发出叫声。
7、重复执行。在【控制】中找到拖动到程序编辑区。