CN112489531B - 一种基于距离的实物编程控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于距离的实物编程控制方法，包括：S1、用户选择实物编程模块，放置在编程板上；S2、读取实物编程模块中的代码信息，判断是否存在设置参数，若存在，则跳转至步骤S3，反之，则跳转至步骤S5；S3、用户控制距离指示物运动并获取距离指示物的运动轨迹；S4、计算距离指示物的运动轨迹的长度，并根据运动轨迹的长度进行设置参数的修正；S5、重复步骤S1～S4，组成实物编程模块序列，完成实物编程的任务。本发明通过时间T内距离指示物的运动轨迹的长度与设置参数的关联实现设置参数的任意修正，扩大了设置参数的调节范围，且无需通过跟换实物编程模块来实现设置参数的调节，操作简单方便。

Description

一种基于距离的实物编程控制方法
技术领域
本发明涉及实物编程技术领域，尤其涉及一种基于距离的实物编程控制方法。
背景技术
实物编程通过触觉、物理感知等技术与实物交互，再将实物逻辑转化为程序逻辑来进行编程。与直接让儿童操控电脑相比，让儿童通过操纵实物来与电脑进行交互，更容易让儿童投入在整个过程当中。通过实物编程系统，儿童可以对程序语言的逻辑有更加直观的理解。程序不再是一行行枯燥的代码，而是一组实物的组合，儿童通过对实物的拼接组合，就可以完成普通程序语言通过键盘输入代码完成的工作。实物编程的特点决定了它更适合儿童进行编程操作。当前现有的实物编程是用户根据所选实物编程的任务及任务执行规则摆放实物编程块，形成一个实物编程块序列，然而每个实物编程模块由于体积的限制，其所包含代表的代码信息有限，即意味着如任务对象的运行时间、运行速度和运行距离等参数能够调节的范围有限，要扩大调节范围则需要制备多个实物编程模块，通过调换实物编程模块来扩大调节范围。
例如，中国专利文献CN201710401894.9公开了“一种实物编程方法”，包括：制作或提供若干实物编程块，实物编程块设有识别标识；建立实物编程显示环境；根据所要实现的程序任务要求在实物编程显示环境中摆放实物编程块以编程生成实物编程块序列；使用搭载有实物编程应用程序的移动终端对实物编程显示环境中的实物编程块序列信息进行识别，实物编程块序列信息包括各实物编程块的识别标识及其逻辑关系；通过实物编程应用程序控制行走装置根据实物编程块序列信息在实物编程显示环境中实施动作。上述专利的不足之处在于在实物编程的过程中，每个实物编程模块由于体积的限制，其所包含代表的代码信息有限，使得任务对象的运行时间、运行速度和运行距离等参数能够调节的范围有限。
发明内容
本发明主要解决原有的实物编程方法对任务对象的运行时间、运行速度和运行距离等参数的调节过程复杂繁琐的技术问题；提供一种基于距离的实物编程控制方法，通过计算时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，可对代码信息中的设置参数进行任意修正，扩大了设置参数的调节范围，且无需通过更换实物编程模块来实现设置参数的调节，操作简单方便。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
S1、用户根据所选实物编程的任务及任务执行规则选择实物编程模块，放置在编程板上；
S2、实物编程处理模块读取实物编程模块中的代码信息，判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5；
S3、用户控制距离指示物运动并获取距离指示物的运动轨迹；
S4、实物编程处理模块计算距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正；
S5、重复步骤S1～S4，组成实物编程模块序列，完成所述实物编程的任务。
实物编程处理模块对实物编程模块中的代码信息进行判断，当存在设置参数时，用户控制距离指示物运动并获取距离指示物的运动轨迹，实物编程处理模块计算距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正，可以对设置参数进行任意的修正，扩大了设置参数的调节范围，且无需通过更换实物编程模块来实现设置参数的调节，操作简单方便，同时也降低了实物编程模块的制作成本。
作为优选，所述的步骤S2具体包括：
S21、电磁信号接收器读取安装在实物编程模块上的磁性件的磁场并上传至实物编程处理模块；
S22、实物编程处理模块根据磁场的大小从系统数据库中选取相对应的代码信息；
S23、判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5，其中，所述设置参数包括运行时间、运行速度和运行距离。
磁性件即可以作为实物编程模块与编程板的连接件，使得实物编程模块拆装较为便捷，也可以用作代码类型的区分，每个实物编程模块由于相对应的代码类型不同，故其底部安装的磁性件的尺寸也不同。
作为优选，所述的步骤S3具体包括：
时间T内，距离指示物在图像拍摄模块所对应的拍摄区域内运动，图像拍摄模块每间隔时间△T进行一次拍摄，N张拍摄图像构成时间T内距离指示物的运动轨迹，其中，T＝△T×N，图像拍摄模块在时间T内固定于一点。
作为优选，所述的步骤S4具体包括：
S41、将图像拍摄模块在时间T内拍摄的N张拍摄图像按时间序列进行排序；
S42、计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，其中i＝1,2,3，…，N，N为时间T内图像拍摄模块拍摄的拍摄图像的总数；
S43、将步骤S42中计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度；
S44、根据运动轨迹的长度与设置参数的关联公式进行代码信息中的设置参数的修正。
由于图像拍摄模块的拍摄范围有限，将步骤S42中计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，这样可以扩大距离指示物的运动轨迹的长度的值，即可以扩大设置参数的调节范围。
作为优选，所述的步骤S42具体包括：
以第一张拍摄图像中的距离指示物的形心为原点，构建直角坐标系，将构建的直角坐标系放置在除第一张拍摄图像的第i张拍摄图像中，计算除第一张拍摄图像的第i张图像中的距离指示物的形心的坐标位置，通过两点间距离公式计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，其中i＝1,2,3，…，N，N为时间T内图像拍摄模块拍摄的拍摄图像的总数。
以形心作为参考点计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，相比于距离指示物上的其余点，受外界因素的影响较小，提高了计算精度。
作为优选，所述的步骤S44中的关联公式为C＝αx+d，其中，C为设置参数，x为距离指示物的运动轨迹的长度，α和d为关联参数。
本发明的有益效果是：
1)实物编程处理模块对实物编程模块中的代码信息进行判断，当存在设置参数时，图像拍摄模块对时间T内距离指示物的运动轨迹进行拍摄，实物编程处理模块计算时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正，可以对设置参数进行任意的修正，扩大了设置参数的调节范围，且无需通过更换实物编程模块来实现设置参数的调节，操作简单方便，同时也降低了实物编程模块的制作成本；
2)由于图像拍摄模块的拍摄范围有限，将计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，这样可以扩大距离指示物的运动轨迹的长度的值，即可以扩大设置参数的调节范围；
3)以形心作为参考点计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，相比于距离指示物上的其余点，受外界因素的影响较小，提高了计算精度。
附图说明
图1是本发明方法的一种流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于距离的实物编程控制方法，如图1所示，包以下步骤：
S1、用户根据所选实物编程的任务及任务执行规则选择实物编程模块，放置在编程板上；
S2、实物编程处理模块读取实物编程模块中的代码信息，判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5；
S3、用户控制距离指示物运动并获取距离指示物的运动轨迹；
S4、实物编程处理模块计算距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正；
S5、重复步骤S1～S4，组成实物编程模块序列，完成所述实物编程的任务。
实物编程处理模块对实物编程模块中的代码信息进行判断，当存在设置参数时，图像拍摄模块对时间T内距离指示物的运动轨迹进行拍摄，实物编程处理模块计算时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正，可以对设置参数进行任意的修正，扩大了设置参数的调节范围，且无需通过更换实物编程模块来实现设置参数的调节，操作简单方便，同时也降低了实物编程模块的制作成本。
步骤S2具体包括：
S21、电磁信号接收器读取安装在实物编程模块上的磁性件的磁场并上传至实物编程处理模块，在本实施例中，电磁信号接收器安装在编程板上开设的用于放置实物编程模块的插孔底部，磁性件安装在实物编程模块的底部，每个实物编程模块由于相对应的代码类型不同，故安装在其底部的磁性件的磁场大小也不同，电磁信号接收器为霍尔传感器，磁性件为磁铁；
S22、实物编程处理模块根据磁场的大小从系统数据库中选取相对应的代码信息，代码信息和磁场大小关联存储在系统数据库中；
S23、判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5，其中，设置参数包括任务对象的运行时间、运行速度和运行距离等。
磁性件即可以作为实物编程模块与编程板的连接件，使得实物编程模块拆装较为便捷，也可以用作代码类型的区分，每个实物编程模块由于相对应的代码类型不同，故其底部安装的磁性件的尺寸也不同。
步骤S3具体包括：
时间T内，距离指示物在图像拍摄模块所对应的拍摄区域内运动，图像拍摄模块每间隔时间△T进行一次拍摄，N张拍摄图像构成时间T内距离指示物的运动轨迹，其中，T＝△T×N，在整个拍摄过程中，图像拍摄模块固定于一点。
步骤S4具体包括：
S41、将图像拍摄模块在时间T内拍摄的N张拍摄图像按时间序列进行排序；
S42、计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离：
以第一张拍摄图像中的距离指示物的形心为原点，构建直角坐标系，将构建的直角坐标系放置在除第一张拍摄图像的第i张拍摄图像中，计算除第一张拍摄图像的第i张图像中的距离指示物的形心的坐标位置，通过两点间距离公式计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，其中i＝1,2,3，…，N，N为时间T内图像拍摄模块拍摄的拍摄图像的总数；
S43、将步骤S42中计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度；
S44、根据运动轨迹的长度与设置参数的关联公式进行代码信息中的设置参数的修正，其中，关联公式为C＝αx+d，其中，C为设置参数，x为距离指示物的运动轨迹的长度，α和d为关联参数。
由于图像拍摄模块的拍摄范围有限，将计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度，这样可以扩大距离指示物的运动轨迹的长度的值，即可以扩大设置参数的调节范围；以形心作为参考点计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，相比于距离指示物上的其余点，受外界因素的影响较小，提高了计算精度。

Claims (5)

1.一种基于距离的实物编程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用户根据所选实物编程的任务及任务执行规则选择实物编程模块，放置在编程板上；
S2、实物编程处理模块读取实物编程模块中的代码信息，判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5；
S3、用户控制距离指示物运动并获取距离指示物的运动轨迹；
S4、实物编程处理模块计算距离指示物的运动轨迹的长度，并根据所述运动轨迹的长度进行代码信息中的设置参数的修正；
S5、重复步骤S1～S4，组成实物编程模块序列，完成所述实物编程的任务；
步骤S4具体包括：
S41、将图像拍摄模块在时间T内拍摄的N张拍摄图像按时间序列进行排序；
S42、计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，其中i＝1,2,3，…，N，N为时间T内图像拍摄模块拍摄的拍摄图像的总数；
S43、将步骤S42中计算获取的第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离求和，得到的值即为时间T内距离指示物的运动轨迹的长度；
S44、根据运动轨迹的长度与设置参数的关联公式进行代码信息中的设置参数的修正。
2.根据权利要求1所述的一种基于距离的实物编程控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、电磁信号接收器读取安装在实物编程模块上的磁性件的磁场并上传至实物编程处理模块；
S22、实物编程处理模块根据磁场的大小从系统数据库中选取相对应的代码信息；
S23、判断代码信息中是否存在设置参数，若设置参数存在，则跳转至步骤S3，反之，若设置参数不存在，则跳转至步骤S5，其中，所述设置参数包括运行时间、运行速度和运行距离。
3.根据权利要求1所述的一种基于距离的实物编程控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
时间T内，距离指示物在图像拍摄模块所对应的拍摄区域内运动，图像拍摄模块每间隔时间△T进行一次拍摄，N张拍摄图像构成时间T内距离指示物的运动轨迹，其中，T＝△T×N，图像拍摄模块在时间T内固定于一点。
4.根据权利要求1所述的一种基于距离的实物编程控制方法，其特征在于，所述步骤S42具体包括：
以第一张拍摄图像中的距离指示物的形心为原点，构建直角坐标系，将构建的直角坐标系放置在除第一张拍摄图像的第i张拍摄图像中，计算除第一张拍摄图像的第i张图像中的距离指示物的形心的坐标位置，通过两点间距离公式计算第i+1张拍摄图像与第i张拍摄图像中距离指示物的运动距离，其中i＝1,2,3，…，N，N为时间T内图像拍摄模块拍摄的拍摄图像的总数。
5.根据权利要求1所述的一种基于距离的实物编程控制方法，其特征在于，所述步骤S44中的关联公式为C＝αx+d，其中，C为设置参数，x为距离指示物的运动轨迹的长度，α和d为关联参数。
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