Giải chuyên đề học tập Tin học 10 KNTT định hướng khoa học máy tính bài 6: Chương trình điều khiển robot

Khởi động

Câu hỏi: Em đã biết muốn điều khiển robot thì cần phải viết chương trình. Một chương trình điều khiển robot có đặc điểm gì? Cấu trúc một chương trình như thế nào? Bài học này sẽ giúp các em thiết lập được chương trình điều khiển robot.

Em đã biết muốn điều khiển robot thì cần phải viết chương trình. Một chương trình điều khiển robot có đặc điểm sau: Chương trình điều khiển phải thường xuyên chờ để thường xuyên tiếp nhận thông tin vào (tín hiệu thu được từ cảm biến, nút nấm…) và xử lý để điều khiển các cơ cấu chấp hành (động cơ, tay nâng…) và phụ kiện tiếp nhận điều khiển (còi, màn hình, ...) gần như tức thời, cho nên cấu trúc và thực hiện chương trình khác chương trình thực hiện trên máy tính.

Cấu trúc của chương trình thường có 2 khối lệnh: Khối lệnh thực hiện khi khởi động chương trình và chạy một lần; khối lệnh thực hiện lặp vô tận dùng để xử lý tín hiệu nhận từ bên ngoài.

Hoạt động 1. Cách thiết lập chương trình điều khiển robot.

Đọc, quan sát, tìm hiểu các bước đầu tiên thiết lập chương trình điều khiển robot.

Hình 6.1 là giao diện phần mềm GaraBlock lập trình điều khiển cho bảng mạch điều khiển G-Robot.

Chúng ta sẽ thiết lập một chương trình đơng giản bằng cách kéo thả vào màn hình để tạo hai khối lệnh như Hình 6.2. Khối thứ nhất bao gồm các lệnh được thực hiện bốn lần phía sau khối lệnh khởi động khởi động chương trình. Khối thứ hai nằm trong vòng lặp vô tận.

Bài tập 1. Trong chương trình ở Hình 6.2, nếu bỏ 5 câu lệnh nằm trong vòng lặp vô tận (trong khối lệnh thứ 2) ra ngoài vòng lặp vô tận thì chương trình sẽ chạy như thế nào?

Bài tập 2. Vì sao 5 câu lệnh trong khối lệnh thứ hai ở Hình 6.2 cần phải đưa vào trong vòng lặp vô tận?

Các câu lệnh cần được thực hiện liên tục cho đến khi ngắt kết nối robot với nguồn pin nên phải đưa vào vòng lặp vô tận.

Hoạt động 2. Tìm hiểu cấu trúc chương trình điều khiển robot

Đọc, quan sát và tìm hiểu cấu trúc chung của các chương trình điều khiển robot.

Câu hỏi: Nếu thay vòng lặp vô tận trong sơ đồ ở Hình 6.3 bằng vòng lặp hữu hạn thì chương trình còn đúng không?

Nếu thay vòng lặp vô tận trong sơ đồ ở Hình 6.3 bằng vòng lặp hữu hạn thì chương trình không còn đúng nữa. Vì khối lệnh thực hiện lặp vô tận dùng để xử lý tín hiệu nhận từ bên ngoài từ cảm biến hoặc phụ kiện.

Hoạt động 3. Tìm hiểu mô hình mã giả chương trình điều khiển robot

Đọc quan sát và tìm hiểu cách viết chương trình điều khiển robot qua hệ thống mã giả (pseudocode).

Để có thể mô tả chung chương trình điều khiển cho các hoạt động robot khác nhau chúng ta sẽ không sử dụng một ngôn ngữ lập trình cụ thể mà thiết lập một hệ thống mã giả đơn giản và dễ hiểu. Bảng 6.1 mô tả các lệnh mã giả cơ bản.

Bài tập 1. Vì sao nhóm lệnh lặp vô tận phải đặt ở cuối chương trình?

Nhóm lệnh lặp vô tận phải đặt ở cuối chương trình vì sau lệnh lặp vô tận sẽ không có lệnh nào có thể thực hiện được nữa.

Bài tập 2. Em hãy viết chương trình bằng giải mã để điều khiển G-Robot luôn đi thẳng với tốc độ 100 trong 1 giây và xoay trái với tốc độ 100 trong 0.5 giây?

Chương trình có thể viết dưới dạng pseudocode như sau:

Khởi động chương trình

forever

Đi thẳng (100)

Đợi 1 giây

Xoay trái (100)

Đợi 0.5 giây.

LUYỆN TẬP

Bài tập 1. Khi robot hoạt động theo chương trình đã nạp chưa đúng như mong muốn thì phải làm gì?

Nếu thấy chương trình chạy chưa chính xác cần mở lại chương trình, dò lỗi, sửa lại chương trình và nạp lại vào robot để chạy thử tiếp.

Bài tập 2. Robot nhận các tín hiệu từ bên ngoài như thế nào? Em hãy trình bày cơ chế nhận các thông tin đó?

Robot nhận tín hiệu từ bên ngoài thông qua các lệnh nhận tín hiệu cảm biến đặt trong nhóm lệnh lặp vô tận của chương trình.

VẬN DỤNG

Câu hỏi: Em hãy viết chương trình bằng mã giả điều khiển G-robot thực hiện:

- Khi bắt đầu chương trình G-Robot sẽ bật còi trong 1 giây rồi tắt còi. Quá trình bật tắt còi lặp lại 3 lần.

- Sau đó, G-Robot luôn đi thẳng với tốc độ 100 trong giây và đi lùi với tốc độ 100 trong 2 giây.

Chương trình có thể viết dưới dạng pseudocode như sau:

Khởi động chương trình

repeat 3

Bật còi

Đợi 1 giây

Tắt còi

forever

Đi thẳng (100)

Đợi 1 giây

Đi lùi (100)

Đợi 2 giây