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案例04 还能跑多久

简介​

在本课程中，我们将指导学生掌握通过编程来控制 XGO Rider 的移动及监测其电池电量的方法。学生不仅会学到如何编程设定 XGO Rider 的不同行进速度，还将了解如何编写代码来读取电量信息，从而为后续的编程任务打下坚实的基础。

教学目标​

  • 学会通过编程方式获取 XGO Rider 当前电量。
  • 了解电机的基本原理。
  • 学习通过编程方式设置 XGO Rider 前后运动。

教学准备​

在开始教学之前，请确保您已经准备好以下必要的材料：

micro:bit V2
XGO-Rider 整机
USB 数据线
个人电脑（PC）

这些材料将为您提供一个完整的体验，确保您可以顺利地进行后续的操作和学习。如果您已准备好以上内容，我们可以继续进入下一步。

XGO Rider 开机后，为保持机身平衡，需要小幅度来回移动，请不要将 XGO Rider 放在桌子边缘或者危险的地方，避免损坏。

教学过程​

课程引入​

在先前的学习过程中，我们已经熟悉了如何使用编程语言与 XGO Rider 建立连接并执行基本指令。正如驾驶者需要了解车辆的状态一样，在操控 XGO Rider 时，掌握其运行状态也同样关键。本节课，我们将带领大家探索如何通过编程来调整 XGO Rider 的移动速度，并实时监测其电池电量。这将使你能够更精确地控制你的机器人伙伴，并确保它始终处于最佳的工作状态。现在，让我们一起踏入这段充满挑战与乐趣的学习旅程。

探究活动​

  • 如何通过编程获取 XGO Rider 的电量数据，并绘制电量消耗曲线？
  • 如何利用编程控制 XGO Rider 的运动？
  • 如何测量 XGO Rider 的运动速度？

开始编程​

添加 XGO Rider 软件库​

1. 进入“makecode.microbit.org”，点击新建项目。​

2. 在弹出窗口输入项目名称并点击创建。​

3. 点击代码抽屉中的扩展，在弹出界面的搜索框中输入 XGO Rider 并点击搜索图标，在显示 XGO Rider 软件库后点击。​

示例程序​

参考程序链接：https://makecode.microbit.org/_FKt9pHT1iRUr

因为 XGO Rider 的表演模式中有前进和后退，请将 XGO Rider 放置在宽敞的平地上运行。

下载程序​

1. 使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。​

2. 连接成功后，电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。​

3. 点击左下角的，选择Connect Device。​

4. 点击。​

5. 点击。​

6. 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。​

7. 点击下载程序。​

团队合作与展示​

  • 学生分成小组，共同完成 XGO Rider 运动控制以及获取电量的程序编写。
  • 鼓励学生之间相互合作、交流和分享经验。
  • 每个小组有机会向其他小组展示他们编程完成的 XGO Rider，并演示。

预期效果：

总结与反思​

  • 回顾课程内容，提醒学生掌握了哪些知识和技能？

  • 引导学生讨论他们在制作过程中遇到的问题和困难，以及如何解决这些问题。

  • 引导学生思考并共同讨论如何编程实现 XGO Rider 的速度在每一段固定时间内逐步提升。

扩展知识​

XGO Rider 采用的是 FOC 轮毂一体化电机。 FOC 轮毂一体化电机是指将 FOC （Field-Oriented Control，场向控制或矢量控制）技术与轮毂电机相结合的一种电机类型。 FOC 技术是一种先进的电机控制方法，它通过对电机磁场的精确控制来优化电机性能，使得电机可以更高效、更平滑地运行，并能提供更好的动态响应。

FOC 轮毂一体化电机的特点​

  • 集成度高： FOC 轮毂一体化电机将电机直接安装在轮毂内，减少了传动系统的复杂性和重量，提高了整体的集成度。
  • 直接驱动：由于电机直接安装在轮毂内部，因此不需要链条、皮带或齿轮等传统传动组件，实现了直接驱动。
  • 高效节能： FOC 技术的应用使得电机在运行时能保持较高的效率，减少了能量损失，从而达到节能的效果。
  • 响应迅速： FOC 控制能够快速调整电机的输出，使得电机对速度和扭矩变化的响应更快。
  • 平稳运行：由于 FOC 技术可以精确控制电机的磁场，所以电机运行更加平稳，噪音更低。

技术优势​

  • 控制精度： FOC 技术允许对电机的转矩和磁场进行解耦控制，这意味着可以独立控制电机的磁场和转矩，从而获得更高的控制精度。
  • 适应性强： FOC 控制算法可以很好地适应负载变化，即使在负载变化较大的情况下也能维持良好的性能。

应用领域​

FOC 轮毂一体化电机因其上述优点，在电动车、电动自行车、电动滑板车、机器人等领域得到了广泛应用。特别是在追求高性能、轻量化设计的产品中，这种类型的电机提供了显著的优势。

总之， FOC 轮毂一体化电机结合了先进的电机控制技术和结构设计上的创新，为现代电动交通工具带来了更高的性能表现和用户体验。