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第 5 周
让机器人作出反应
把传感器与循环、条件结合起来，让机器人自己对周围的世界作出反应。
70 至 85 分钟
要点
循环：不用重写也能重复
第 3 周你是把每一步一条条排着写下来的。这样也行得通，但要是想让机器人查一百次传感器，你总不能把同一步写上一百遍。循环就是那种替你重复步骤的积木块。
无限循环和「重复直到」循环
无限循环会把里面的步骤一遍遍地重复下去，自己永远不停：一直跑到你把程序停掉。机器人靠无限循环来持续观察世界，比如「一直循环：读传感器并作出反应」。
条件非真即假（布尔）
条件是一个关于外界的问题，答案只能是「是」或「否」；在编程里我们说「真」或「假」。一个只可能是真或假的值，就叫布尔值。
「如果」和「如果/否则」：选择该做什么
「如果」积木块只有在条件为真时才执行里面的步骤。「如果墙很近，就向右转」的意思是：只有真的有墙靠近了机器人才转弯，否则就跳过这个转弯。
避障 = 循环 + 传感器 + 如果/否则
现在把这些拼到一起。避障就是一个无限循环：读距离传感器，再用「如果/否则」来决定，有东西靠近就避开，否则继续往前开。由于这个循环每秒重复很多次，障碍物一出现，机器人立刻就有反应。
循线：不停查看、随时调整方向
循线要用一个朝向地面的光线或颜色传感器。深色的线比浅色的地板反射的光更少，所以传感器能分辨出「在线上」和「离开线」。机器人一遍又一遍地查看，并调整方向，让自己始终压在线上。
要认识的词
- 循环:
- 一种积木块，它替你把一个或多个步骤重复执行，省得你一遍遍地把它们写出来。
- 无限循环:
- 一种一直重复下去的循环，直到你把程序停掉为止。
- 重复直到:
- 一种循环，它会一直重复，直到某个条件变成真，然后停下来继续往下走。
- 条件:
- 一次关于外界情况的判断，比如「墙近不近？」，答案永远非真即假。
- If:
- 一种积木块，只有条件为真时才执行里面的步骤，条件为假时就跳过。
- 如果/否则:
- 一种积木块：条件为真时执行一组步骤，为假时执行另一组步骤。
- 布尔值:
- 一种只能取两个值之一的数据：真或假。条件给出的答案就是布尔值。
- 避障:
- 一种行为：机器人不断循环、读取距离传感器，一旦有东西靠近就避开。
- 循线:
- 一种行为：机器人不停查看光线或颜色传感器，并调整方向，始终压在标出的线上。
- 反应式行为:
- 机器人根据自己实时感知到的情况改变做法，而不是照着一张固定的清单走。
你的活动
避障程序
目标：编程让机器人不断循环、读取距离传感器，并用「如果/否则」在有东西靠近时转弯、在前方畅通时前进。
- 套路始终一样：无限循环，读距离传感器，然后「如果/否则」：有东西靠近就转弯，否则就往前走。
- 先定好你的「靠近」规则（比如「小于 10 厘米就算近」）。然后把循环搭起来，让机器人在整个运行过程中一直都在作出反应。
写下发生了什么：
循线探索
目标：用光线或颜色传感器，配合「重复直到」和「如果」，让机器人始终沿着标出的线行进。
- 循线是一种不停查看的行为：一遍又一遍地读光线或颜色传感器，并调整方向，让自己始终压在线上。
- 一条简单的规则就够用了：如果传感器在线上，就往一边打弯；否则就往另一边打。再把它包进一个「重复直到」循环里，等机器人到达终点标记时结束。
写下发生了什么：
预测
动手测试之前，先写下你的猜测。
运行避障程序之前：机器人碰到墙时，你预测它会怎么做？为什么？
预测一下：如果把读传感器从循环里拿出来，机器人的反应会有什么变化？
测试并记录
避障可靠性测试
把机器人摆在一个障碍物前面，运行程序。记录它有没有及时避开。从同一个起点重复三次。
记录：三次尝试里，机器人成功避开障碍物的有几次
| Try | 有没有避开障碍物？（是/否） | 它做了什么 |
|---|---|---|
知识检测
逐题作答。选择题请把最合适的答案圈出来。
判断这句话是对还是错。
“无限循环过几秒钟就会自己停下来。”
圈出一个： 对 / 错
循环在程序里起什么作用？
- A.它让机器人跑得更快
- B.它把一个或多个步骤重复执行，省得你一遍遍地写出来
- C.它让机器人停下来
- D.它给机器人加一个新传感器
无限循环和「重复直到」循环有什么区别？
- A.无限循环跑一次；「重复直到」循环跑两次
- B.无限循环会一直重复到你停掉程序；「重复直到」循环会一直重复到某个条件变成真
- C.它们完全一样
- D.无限循环需要传感器，「重复直到」循环不需要
像「墙近不近？」这样的条件，答案只能是：
- A.一个以厘米为单位的数字
- B.真或假（一个布尔值）
- C.一种颜色
- D.一个电机转速
「如果/否则」积木块是干什么的？
- A.条件为真时执行一组步骤，为假时执行另一组步骤
- B.它把一个步骤重复十次
- C.它总是把两组步骤都执行一遍
- D.它读取传感器
避障是怎么工作的？
- A.机器人按照事先一次性告诉它的固定路线行驶
- B.一个循环读取距离传感器，如果有东西靠近机器人就转弯；否则就往前走
- C.机器人等着人来操控它绕过每一个障碍物
- D.机器人一看到障碍物就关机
反思
你的机器人反复在作什么判断？它靠的是什么信息？
为什么会作出反应的机器人要在传感器检查外面套一个循环，而不是只查一次？
描述一台会对世界作出反应的真实机器人，并说出它检查的是什么条件。