在《微型机器人设计》的教学教案中，我们关注的是嵌入式微型机器人直线运动的控制，这一部分涵盖了嵌入式系统、电机控制以及传感器应用等多个重要知识点。我们需要理解微型机器人的基本工作原理，它是如何通过接收和处理外界信息来控制自身的运动。
1. **嵌入式微型机器人直线运动控制**：
- 这一环节的核心在于控制电动机的转动，以实现机器人的直线运动。例如，MicroMouse615-1 型微型机器人使用了2个步进电动机，它们由BA6845芯片驱动。该芯片内含两个独立的H桥电路，通过主控制器向IN端口输入高低电平，可以控制电动机的正向、反向和停止。具体控制逻辑可以通过真值表来确定，例如，当IN11和IN12为低电平，IN21和IN22为高电平时，电动机会停止转动。
2. **传感器信息获取与姿势修正**：
- 为了确保机器人在直线路径上的精确移动，必须通过传感器获取环境信息并进行实时的姿态修正。在MicroMouse615-1型机器人中，使用了5个IRM8601S红外一体传感器，它们可以检测机器人周围的障碍物。传感器分为两组，一组检测左右两侧，另一组用于姿态修正。
- 当左侧传感器（如U1、U3、U5）信号强于右侧时，机器人需向右转，反之则向左转。姿态修正的关键在于控制转向速度，以使机器人快速回到中心线并减少震荡。这里，PID算法被引入，它包括比例、积分和微分三个部分，分别负责快速响应当前状态、考虑历史状态和预测未来状态，从而实现更准确的控制。
3. **任务实施与学习过程**：
- 教学过程中，教师会通过讲解和实际演示来帮助学生理解这些概念。学生会被鼓励参与讨论，通过模仿和互动来深化理解。
- 任务评价包括学生的自我陈述和互相评价，以检查他们是否掌握了知识。教师会总结课堂内容，并对学生的理解和表现给出反馈。
- 课后作业则是理论与实践的结合，要求学生将课堂所学应用到实训环境中，通过实物操作进一步巩固知识。
总结，这个教学教案不仅涉及嵌入式系统（如ARM架构的硬件）的原理，还涵盖了电机控制技术和基于传感器的智能决策，这些都是构建和控制微型机器人的重要技术。通过理论学习和实践操作，学生可以深入理解并掌握微型机器人直线运动控制的各个环节。
