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案例十六:颜色分类器

案例简介

设计一款基于哪吒 Pro 运动套装的颜色分类器,利用颜色传感器精准识别红、蓝两种小球颜色,并通过舵机控制挡板实现自动分类。该装置可模拟运动训练中的器材整理场景,将颜色识别技术与机械传动结合,让球类分拣变得智能又高效。

教学准备

名称图示
哪吒Pro运动套装

教学目标

理解基于 HUE 值的颜色识别原理及传感器数据读取方法。​

掌握舵机角度控制与条件判断编程逻辑。​

培养将传感器技术应用于实际运动场景的创新思维。

课程引入

同学们,运动场上散落着不同颜色的训练小球,一个个分拣太麻烦啦!今天我们要用哪吒 Pro 运动套装制作一个神奇的颜色分类器!它能一眼认出小球颜色,还能指挥挡板自动把球分到不同区域。快来化身科技小能手,让球类分拣变得像变魔术一样有趣!

学习探究

探究颜色传感器如何识别 HUE 值并进行颜色判定,以及舵机根据颜色信号执行分类动作的编程实现。

搭建步骤

硬件连线

将OLED显示屏和颜色识别传感器连接到哪吒Pro扩展板的IIC接口,将两个智能舵机分别连接到哪吒Pro扩展板的M1、M2接口。

代码编程

进入“makecode.microbit.org”,点击新建项目

在弹出窗口输入项目名称并点击创建

点击代码抽屉中的扩展

在弹出界面输入nezha pro并点击搜索图标,在显示nezha pro软件库后点击。同样的方式加载PlanetX软件库。

示例程序

程序链接:https://makecode.microbit.org/_RTJHpJcRkF4P

你也可以通过以下网页直接下载程序。

下载程序

使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。

连接成功后,电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。

点击左下角的,选择Connect Device

点击

点击

在弹出窗口选择 BBC micro:bit CMSIS-DAP,然后选择连接,至此,我们的 micro:bit 就已经连接成功。

点击下载程序

案例演示

将小车放置在启动区的左上角,贴近边缘,按下micro:bit上面的按键A即可让机器人从启动区开始运动,并完成全部任务

总结分享

扩展知识​

颜色传感器工作原理​

颜色传感器利用 HUE(色相)值实现颜色检测。HUE 作为色彩的基本属性,决定了颜色的类别,如红色、蓝色等。传感器通过捕获光线中的光谱信息,并将其转换为相应的 HUE 数值。当物体反射的光线进入传感器时,内部的光电元件将光信号转变为电信号,随后通过算法将电信号解析为 HUE 值,并与预先设定的颜色 HUE 阈值进行对比,以此判断物体的颜色。通过设定不同的 HUE 值范围,能够精确识别红色、蓝色等多种颜色。

舵机控制技术​

舵机是一种角度可控的伺服电机,通过 PWM(脉冲宽度调制)信号控制转动角度:​

  • 信号周期:标准舵机信号周期为 20ms​
  • 脉冲宽度:0.5ms - 2.5ms 脉冲宽度对应 0° - 180° 转动范围​
  • 控制方式:通过编程改变脉冲宽度,实现精确角度控制​

运动场景中的自动化应用​

颜色分类器可延伸至更多运动场景:​

  • 器材整理:自动分拣不同颜色的训练器材​
  • 体能训练:按颜色区分不同重量的哑铃或阻力带​
  • 趣味运动:设计颜色识别闯关游戏,提升训练趣味性