案例07 摇头晃脑
简介
本课程旨在教授学生如何通过编程来精确控制 XGO Rider 的机身倾斜角度。我们将深入讲解如何发送命令调节机器人的左右倾斜角度，并实时获取姿态角度数据，这对于维持机器人的动态平衡至关重要。
教学目标
- 学习 XGO Rider 调节机身倾斜角度编程命令。
- 学习读取 XGO Rider 姿态角度的编程命令。
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
在现代机器人技术中，精确的姿态控制是实现复杂动作和保持稳定的关键。本课程将带你学习如何通过编程来调节其机身的左右倾斜角度。你将掌握发送特定命令来控制机器人的姿态，以及如何获取和解读姿态角度数据，这对于机器人在各种地形上保持平衡至关重要。
探究活动
- XGO Rider 机身倾斜角度范围是多少？
- XGO Rider 机身倾斜角度的极限范围是多少？
- XGO Rider 有哪些姿态角度数据？
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/_8ghXsJWTtEv4
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 机身倾斜和读取姿态角度的程序编写。
- 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确定 XGO Rider 机身倾斜极限角度。
扩展知识
在机器人中，姿态控制是确保机器人能够稳定行走和执行动作的关键技术。Roll、Pitch 和 Yaw 是描述机器人或任何物体在三维空间中旋转的三个基本角度，它们通常用于航空航天、机器人学、航海和虚拟现实等领域。下面是每个术语的具体解释：
Roll（横滚）：
- 横滚是指物体绕其自身的 X 轴旋转。在双足机器人中，这通常指的是机器人身体相对于水平面的倾斜程度。例如，如果机器人的上半身向左或向右倾斜，那么它的横滚角度就会发生变化。
Pitch（俯仰）：
- 俯仰是指物体绕其自身的 Y 轴旋转。在双足机器人中，俯仰通常描述机器人身体的前后倾斜。如果机器人向前倾斜头部或向后仰，那么它的俯仰角度就会改变。
Yaw（偏航）：
- 偏航是指物体绕其自身的 Z 轴旋转。在双足机器人中，偏航描述的是机器人身体的左右旋转。如果机器人向左或向右转动身体，那么它的偏航角度就会相应变化。
这些角度的控制对于双足机器人的平衡和运动至关重要。通过精确地控制这些角度，机器人能够适应不同的地形，避免跌倒，并执行复杂的动作。在实际应用中，这些角度通常由传感器（如六轴惯性测量单元IMU）测量，并由控制算法进行调节，以确保机器人的稳定性和灵活性。