青少年无人机编程启蒙

——用 Scratch 3.0 + Tello EDU 开启你的飞行编程之旅

作者团队 | 青少年编程教育研究中心

适用对象 | 小学 3-6 年级（8-12 岁）

编程基础 | 零基础即可轻松上手

�� 写给小读者的话

亲爱的小朋友，你好呀！

你有没有想过，有一天你能指挥一架无人机在空中飞来飞去？不是用手拿着遥控器，而是用你编写的程序来控制它？听起来是不是很酷？

别担心，你不需要是”编程天才”，也不需要读过很多很多的书。只要你有好奇心，愿意动手试一试，这本书就能带你走进一个全新的世界——用代码让无人机听你的话！

在接下来的旅程中，你会认识两位好朋友：小飞（一只梦想飞行的小猫）和码码（一个热爱编程的小机器人）。它们会陪着你，一步步学习编程，一步步让无人机起飞、转弯、翻滚，甚至编队表演！

准备好了吗？让我们一起出发吧！

第 1 章 你好，无人机！

�� 本章目标：认识无人机的基本概念，了解 Tello EDU 的组成部分，掌握安全飞行守则，完成第一次动手操作。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

小飞趴在窗台上，仰着头看天空。一架白色的小飞机嗡嗡地飞过，在蓝天白云间灵活地转着圈。

“哇——”小飞的眼睛亮了起来，”那是什么？好酷啊！”

“那是无人机！”码码从桌子上滑了过来，屏幕上显示着大大的笑脸，”你知道吗？无人机就像一只听话的小鸟，你用编程就能让它飞到你想去的地方！”

“编程？”小飞的耳朵竖了起来，”我也可以吗？”

“当然可以啦！”码码眨了眨眼睛，”跟着这本书，我们一起来让无人机飞起来！”

1.1 无人机是什么？

无人机就是”没有人坐在上面”的飞机

小朋友，你坐过飞机吗？普通的飞机里面坐着飞行员（或者自动飞行系统），但无人机不一样——它的身体里面没有飞行员，它是从地面上用遥控器或者电脑程序来控制的！

用一句话来解释：

�� 无人机（Drone） = 不用人坐在里面，靠遥控器或电脑程序控制飞行的飞行器

“无人机”的学名叫”无人驾驶飞行器“（Unmanned Aerial Vehicle，简称 UAV）。”UAV”这个词看起来有点复杂，但你可以这样记：

• U = Unmanned（无人的）

• A = Aerial（空中的）

• V = Vehicle（交通工具）

连起来就是”在空中飞行的、没有人的交通工具”！

无人机长什么样？

无人机的样子有很多种，就像一个家庭有不同的成员一样。最常见的无人机有下面几种形状：

�� 四旋翼无人机（Quadcopter）

这是最常见的一种，有 4 个螺旋桨（也叫”旋翼”），像个小”十”字。我们这本书要用的 Tello EDU 就是这种类型！

�� 六旋翼无人机（Hexacopter）

有 6 个螺旋桨，力气更大，能带更重的东西，比如专业的摄像机。

�� 八旋翼无人机（Octocopter）

有 8 个螺旋桨，是个大力士！通常用在电影拍摄和工业领域。

�� 固定翼无人机

长得像普通飞机，有一对大翅膀，飞得又快又远，常用于航拍地图和农业喷洒。

[配图：四种常见无人机外形对比图——四旋翼、六旋翼、八旋翼、固定翼]

�� 你知道吗？

四旋翼无人机之所以最流行，是因为它只需要 4 个电机就能实现前后左右上下六个方向的运动，既简单又灵活！这就像我们用 4 个轮子就能让汽车在地上跑一样巧妙。

无人机是怎么飞的？

无人机飞起来的秘密就藏在螺旋桨里！

每个螺旋桨旋转的时候，会把空气向下推。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力），空气也会给螺旋桨一个向上的推力。当这个向上的推力大于无人机自身的重量时，无人机就飞起来啦！

上升：4 个螺旋桨一起加速旋转 → 推力变大 → 飞起来！

下降：螺旋桨减速 → 推力变小 → 慢慢降落

前进：后面的螺旋桨转得快一些，前面的慢一些 → 无人机身体前倾 → 向前飞

转弯：对角线的两个螺旋桨加速，另外两个减速 → 无人机旋转

[配图：无人机飞行原理示意图，展示螺旋桨转速变化与飞行方向的关系]

�� 你知道吗？

你可能注意到了，4 个螺旋桨的旋转方向是不同的——两个顺时针转，两个逆时针转。为什么要这样呢？因为如果 4 个桨叶都朝同一个方向转，无人机会像陀螺一样不停旋转，根本没法正常飞行！两个方向转，互相抵消，无人机才能稳稳地飞！

1.2 无人机在生活中的应用

你可能会想：”无人机不就是玩具吗？”其实，无人机的用处可大了去了！让我们一起来看看，无人机在各行各业都在做什么：

�� 航拍摄影

这是大家最熟悉的用途了！无人机带着高清摄像头飞到空中，拍下壮观的风景、美丽的城市夜景，甚至电影里那些超酷的空中镜头，很多都是无人机拍的！

你看过一些旅行纪录片吗？那些从高空俯瞰大海、山川、城市全景的画面，大部分都是无人机的杰作。

[配图：无人机航拍的城市全景照片]

�� 农业植保

在田野里，农民伯伯用无人机来喷洒农药和施肥。一架农业无人机一次能装很多药水，飞过的速度比人工快几十倍！

而且无人机喷洒得很均匀，不会喷多也不会喷少，既省药水又环保。

[配图：农业无人机在稻田上空喷洒作业]

�� 快递配送

想象一下，你网购了一个包裹，不是快递员骑着电动车送来，而是一架无人机直接从仓库飞到你家阳台！这已经不是科幻电影了——很多公司已经在测试无人机送快递了！

在一些偏远山区，无人机更是大显身手，把药品和物资送到交通不便的地方。

[配图：无人机送货场景]

�� 救援搜救

当发生地震、洪水或者有人在山里迷路时，无人机可以飞到人类难以到达的地方，用摄像头搜索被困的人，帮救援队找到需要帮助的人。

有些无人机还能携带急救药品和救生圈，在第一时间送到被困者手中。

�� 科学考察

科学家带着无人机去南极看企鹅，去火山口拍岩浆，去森林深处数动物的数量。无人机替人类去了很多危险的地方！

��️ 建筑巡检

在建筑工地，工程师用无人机来检查高楼大厦的外墙、桥梁的结构、风力发电机的叶片。以前要搭脚手架或者用望远镜才能看到的地方，现在无人机飞一圈就搞定了！

�� 你知道吗？

全球无人机的市场规模正在快速增长。据统计，到 2025 年，全球无人机市场规模预计将超过 300 亿美元！在中国，无人机技术走在世界前列，大疆（DJI）等中国企业的产品畅销全世界。

未来，也许你会成为设计下一代无人机的人哦！

1.3 Tello EDU 开箱认识

终于到了认识我们的”主角”的时候了！Tello EDU 是一款专为教育设计的小型无人机，它小巧轻便、安全可靠，而且最重要的是——它可以用 Scratch 编程来控制！

�� 开箱清单

当你打开 Tello EDU 的包装盒，你会看到以下部件：

序号	部件名称	说明	数量
1	Tello EDU 机身	无人机本体，包含摄像头、传感器、电机等	1
2	螺旋桨（A 桨）	顺时针旋转的桨叶，桨尖有 A 标记	2
3	螺旋桨（B 桨）	逆时针旋转的桨叶，桨尖有 B 标记	2
4	电池	可充电锂电池，续航约 13 分钟	1
5	电池仓盖	保护电池的盖子	1
6	螺旋桨保护罩	套在机身外面的保护圈，防止撞伤	1
7	说明书	使用指南	1

[配图：Tello EDU 开箱全家福，标注各个部件]

�� 认识 Tello EDU 的各个部位

让我们仔细看看 Tello EDU 机身上都有哪些部件：

�� 正面（前方）

• 摄像头：一个小小的圆形镜头，就像无人机的”眼睛”。它可以拍摄 720P 高清照片和 1080P 视频。

• LED 指示灯：告诉你无人机当前的状态（比如是否已连接、电量是否充足等）。

�� 背面（后方）

• 电池仓：安装电池的地方。

• 电池卡扣：固定电池的卡扣。

�� 底部（下方）

• 气压计传感器：测量高度，让无人机知道自己离地面有多高。

• ToF 距离传感器：向下发射红外光，测量离地面的距离（就像蝙蝠用超声波探路一样！）。

• 序列号标签：印有产品的编号等信息。

�� 顶部（上方）

• 天线（隐藏在机身内部）。

�� 四个侧面

• 4 个电机：分别带动 4 个螺旋桨旋转。

• 电机编号：每个电机旁边标有 1-4 的数字，方便你安装对应的螺旋桨。

• 螺旋桨安装卡扣：用来固定螺旋桨的小卡扣。

[配图：Tello EDU 机身各部位标注图，从正面、背面、底部、顶部四个角度展示]

�� 螺旋桨的 ABCD 标记

螺旋桨的安装非常重要！请仔细看螺旋桨和电机上标记：

• A 桨（CW，顺时针桨）：安装在标有 A 或 CW 的电机上

• B 桨（CCW，逆时针桨）：安装在标有 B 或 CCW 的电机上

⚠️ 重要提醒：A 桨和 B 桨是不能互换的！如果装反了，无人机会飞不起来甚至翻跟头。安装时一定要仔细检查！

[配图：A 桨和 B 桨的外形对比图，以及正确的安装位置示意图]

1.4 安全飞行守则

��️ 安全小卫士

安全飞行是最重要的！在让无人机飞起来之前，请你和爸爸妈妈一起阅读下面的安全守则。记住，安全第一，快乐第二！

�� 安全飞行十大守则

为了方便记忆，我们把这些安全守则编成了一首小儿歌：

�� 无人机安全飞行歌 ��

小螺旋桨，转得快，

手指千万别靠近。

飞行之前看四周，

远离人群和宠物。

室内飞行空间小，

桌椅花瓶要挪走。

头发飘飘要注意，

扎起长发更安全。

电量不足快降落，

电池发热要休息。

飞行结束关开关，

安全第一记心间！

详细安全守则

守则 1：螺旋桨旋转时，远离螺旋桨

螺旋桨旋转速度非常快（每分钟上万转！），虽然 Tello EDU 的螺旋桨很小很轻，但还是有可能割伤手指。所以，永远不要把手指伸进旋转的螺旋桨里！

守则 2：飞行前检查周围环境

• 清除飞行区域内的障碍物（桌椅、花瓶、吊灯等）

• 确保飞行区域上方没有低矮的障碍物

• 确保没有宠物或小朋友靠近飞行区域

守则 3：注意头发和宽松衣物

如果你的头发比较长，飞行时请扎起来。宽松的衣服、围巾等也要整理好，避免被螺旋桨卷入。

守则 4：不要在拥挤的地方飞行

确保飞行区域周围没有人围观。万一无人机失控，不会伤到人。

守则 5：电量低于 10% 立即降落

当 Tello EDU 电量低于 10% 时，无人机会发出低电量警告。这时请立即让无人机降落，否则它可能会突然掉下来！

守则 6：飞行后让电池冷却

飞行结束后，电池会有些发热。请等电池冷却几分钟再充电或再次飞行。

守则 7：不要在水面上飞行

虽然 Tello EDU 可以在室内飞行，但请远离水源。万一掉进水里，无人机会损坏的。

守则 8：不要在公共场所飞行

Tello EDU 是室内教育无人机，不适合在户外空旷的地方飞（风大了会被吹跑！）。也不要在机场附近或人群密集的地方飞行。

守则 9：使用保护罩

新手练习时，建议始终安装螺旋桨保护罩。保护罩可以防止无人机撞墙时损坏，也能保护周围的人不被螺旋桨碰到。

守则 10：在大人陪伴下飞行

虽然 Tello EDU 很安全，但建议你在家长或老师的陪伴下飞行。有大人看着，会更安全也更放心。

��️ 安全小卫士提醒

安全不是限制你玩耍，而是让你玩得更开心、更放心！每一次飞行前，都花 1 分钟检查一下安全事项，养成好习惯！

1.5 动手时间：安装螺旋桨与充电

好啦，理论知识已经准备好了，现在让我们动手操作！

�� 任务一：安装螺旋桨

准备工具：Tello EDU 机身、4 个螺旋桨

步骤：

第一步：找到 A 和 B 标记

• 仔细看每个电机旁边的标记，有的标着 A，有的标着 B。

• 再看每个螺旋桨，桨叶根部也标着 A 或 B。

第二步：匹配安装

• 把 A 桨安装到标有 A 的电机上。

• 把 B 桨安装到标有 B 的电机上。

• 安装方法：把螺旋桨中心的小孔对准电机轴，轻轻按下去，听到”咔嗒”一声就固定好了。

第三步：检查是否牢固

• 轻轻拉一下每个螺旋桨，确保它不会松动。

• 用手转一下螺旋桨，确保它转动顺畅，没有卡顿。

第四步：安装保护罩

• 把保护罩卡到机身四周的卡槽里。

• 保护罩要完全卡紧，不能有松动的部分。

[配图：螺旋桨安装步骤分解图，标注 A/B 桨的正确安装位置]

�� 小妙招

安装螺旋桨时，可以用手轻轻按住螺旋桨的中心，然后向下一压，这样更容易卡紧。千万不要用很大的力，否则可能会弄坏电机哦！

�� 任务二：给电池充电

准备工具：Tello EDU 电池、USB 充电线（或充电座）

步骤：

第一步：取出电池

• 按下电池仓盖上的卡扣，轻轻拉出电池。

• 注意电池的正负极方向，装回去的时候要按照同样的方向。

第二步：连接充电

• 把 USB 充电线插入电池的充电接口。

• 另一端插入电脑的 USB 口或者手机充电头（输出 5V/1A 的充电器即可）。

第三步：等待充满

• 充电时，电池上的指示灯会亮红灯（表示正在充电）。

• 当指示灯熄灭或变绿（取决于电池型号），就表示充满啦！

• 充满大约需要 90 分钟。

第四步：安装电池

• 把充满电的电池推回电池仓，直到听到”咔嗒”声。

• 确保电池安装牢固，不会松动。

[配图：电池充电和安装步骤图]

⚠️ 安全小卫士提醒

– 不要使用超过 5V 的充电器，否则可能损坏电池。

– 充电时不要覆盖电池，保持通风。

– 如果电池鼓包、变形或有异味，立即停止使用，告诉家长处理。

– 不要在无人看管的情况下给电池充电。

1.6 开机与连接（先睹为快）

�� 虽然我们会在下一章详细学习编程连接，但这里先让你体验一下开机的乐趣！

开机步骤：

• 长按开机键：按住 Tello EDU 机身上的电源键约 2 秒钟，直到指示灯开始闪烁。

• 等待初始化：无人机发出”嘀”的一声，螺旋桨保护罩上的指示灯亮起。这表示无人机已经启动，正在等待连接。

• 连接手机：打开手机 WiFi 设置，找到以 “TELLO-” 开头的 WiFi 信号，点击连接。

• 打开 APP（可选）：下载并打开 Tello APP（爸爸妈妈帮忙安装），就能用手机操控无人机了！

[配图：开机步骤示意图]

�� 你知道吗？

Tello EDU 开机后，它会创建一个自己的 WiFi 热点。这就像你的手机开热点分享网络给别人一样。我们的电脑要通过连接这个 WiFi，才能和无人机”说话”哦！

不过现在先不急着用电脑连接，先用手机 APP 体验一下手动飞行的乐趣吧！（但一定要在爸爸妈妈的陪伴下哦！）

�� 本章小结

恭喜你完成了第一章的学习！让我们回顾一下你都学到了什么：

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
无人机（UAV）是什么	⬜
四旋翼无人机的飞行原理	⬜
无人机在生活中的 6 种应用	⬜
Tello EDU 的各个部件名称	⬜
A 桨和 B 桨的区别和安装方法	⬜
安全飞行十大守则	⬜
安装螺旋桨的方法	⬜
给电池充电的方法	⬜

�� 本章重点回顾

• 无人机就是没有人坐在里面的飞行器，靠遥控器或程序控制。

• 四旋翼无人机通过改变 4 个螺旋桨的转速来实现各种方向的飞行。

• Tello EDU 是一款专为编程教育设计的小型无人机，有摄像头、传感器和编程接口。

• 安全永远是第一位的，飞行前一定要检查环境、安装保护罩、注意电量。

• A 桨和 B 桨不能互换，安装时一定要看标记。

�� 课后小任务

• 观察题：仔细看看你的 Tello EDU，找出所有的传感器位置，并画在纸上。

• 思考题：为什么四旋翼无人机需要两种旋转方向的螺旋桨？试着用”转椅子”来体验一下——坐在旋转椅上，如果你不停地向一个方向推墙，椅子会怎么转？

• 实践题：在爸爸妈妈的陪伴下，给 Tello EDU 充满电，安装好螺旋桨和保护罩，用手机 APP 体验一次飞行。

• 创意题：画一画你心中最厉害的无人机是什么样的？它有什么特别的功能？

第 2 章 认识编程好朋友 Scratch

�� 本章目标：认识 Scratch 编程环境，学会基本操作，写出第一个小程序，理解”事件”和”顺序执行”的概念。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，无人机很酷，但是怎么让它飞起来呢？总不能一直用手机 APP 手动操控吧？”小飞有些不甘心地说。

“当然可以自动飞行！”码码兴奋地说，”这就需要用到——编程！”

“编程？就是那种满屏都是英文字母的东西？好难啊……”小飞有点害怕。

“别怕别怕！”码码笑着调出了一个彩色界面，”我们来认识一个特别好的编程朋友——Scratch！在 Scratch 里编程就像搭积木一样简单，完全不需要写英文代码！”

小飞好奇地看着屏幕上那些五颜六色的积木块，说：”真的吗？看起来好好玩！”

“走吧，我带你一起认识 Scratch！”

2.1 Scratch 是什么？

搭积木 = 写程序！

你玩过乐高积木吗？把一块一块的积木拼在一起，就能搭出城堡、汽车、机器人……

Scratch 编程和搭积木一模一样！只不过，Scratch 里的积木不是塑料块，而是电脑屏幕上的彩色方块。你把不同的积木拖到一起、拼在一起，就能让电脑做各种事情——画画、做游戏、做动画，甚至控制无人机！

�� Scratch 是由美国麻省理工学院（MIT）的媒体实验室开发的一款图形化编程语言。”图形化”的意思就是——你看到的不是文字代码，而是好看的图形和颜色！

为什么选 Scratch？

Scratch 有几个特别适合小朋友的特点：

✅ 不用打字写代码

用鼠标拖动积木块就能编程，不用担心拼写错误、忘记标点符号之类的问题。

✅ 立刻看到效果

写完程序一点”运行”，马上就能看到结果。画了个圆就看到圆，让小猫走就看到小猫走，特别有成就感！

✅ 社区很热闹

全世界有很多小朋友在用 Scratch，你可以分享自己的作品，也可以看看别人做了什么有趣的东西。

✅ 能连接无人机！

Scratch 3.0 支持扩展功能，可以连接 Tello EDU 无人机，这才是我们选它的最重要原因！

�� 你知道吗？

Scratch 的名字来自”scratch DJ”（唱片骑师）——DJ 用手指在唱片上刮擦（scratch）来创造音乐，而 Scratch 编程让你用手指在屏幕上拖动积木来创造程序，概念很像呢！

Scratch 已经有超过 1 亿 个注册作品了，全世界有 200 多个国家和地区的青少年在使用它！

2.2 Scratch 界面介绍

让我们打开 Scratch，来认识一下它的”家”。

�� 如何打开 Scratch

– 方法一（在线版）：打开浏览器，访问 https://scratch.mit.edu ，点击”创建”按钮。

– 方法二（离线版）：安装 Scratch 桌面版（爸爸妈妈帮忙下载安装），双击打开。

两种方式功能基本一样，但连接无人机时需要用离线版哦！

Scratch 的四大区域

打开 Scratch 后，你会看到一个分成几个区域的界面。让我们一个个来认识：

[配图：Scratch 3.0 完整界面截图，用箭头标注四大区域]

区域一：舞台区（Stage）—— “表演”的地方

舞台区在屏幕的右上角，是角色们”表演”的地方。你写的程序里，角色说什么话、走到哪里、变成什么样，都会在这个舞台上展示出来。

舞台就像一个小小的剧场，你的角色（小猫、小狗、外星人……）都在这里上演你的故事。

舞台上方还有几个按钮：

• �� 绿旗：点击它，程序就开始运行！就像说”开始表演！”

• �� 红圆：点击它，程序就停止运行。就像说”停！”

• 全屏按钮：让舞台变成全屏，看起来更过瘾！

区域二：角色区（Sprite Pane）—— “演员”集合的地方

角色区在舞台的下方，显示当前项目中的所有角色。默认的”演员”就是 Scratch 的吉祥物——小猫！

你可以在这里：

• 点击角色，选中它来编辑程序

• 点击��️画笔画一个全新的角色

• 点击��文件夹从电脑里导入图片当角色

• 点击��骰子从 Scratch 自带的角色库里挑选

区域三：积木区（Block Palette）—— “积木”仓库

积木区在屏幕的左侧，是所有积木的大仓库。这里面的积木按照功能分成了 9 大类，每类用不同的颜色标记：

颜色	类别名称	功能说明
�� 蓝色	运动（Motion）	控制角色移动、旋转、转向
�� 紫色	外观（Looks）	控制角色说话、换造型、改变大小
�� 粉色	声音（Sound）	播放声音、改变音量
�� 黄色	事件（Events）	程序的”开始”信号（如点击绿旗）
�� 橙色	控制（Control）	循环、等待、条件判断
�� 红色	侦测（Sensing）	碰到东西、按键、颜色检测
�� 绿色	运算（Operators）	加减乘除、比较大小
�� 天蓝色	变量（Variables）	存储数据的”盒子”
�� 深蓝色	我的积木（My Blocks）	自定义积木（高级功能）

[配图：Scratch 积木区截图，标注 9 大类积木的颜色和名称]

区域四：代码区（Code Area）—— “搭积木”的工作台

代码区在屏幕的中间，是真正搭积木的地方。你从左侧积木区把积木拖到这里，一块一块地拼起来，组成完整的程序。

代码区就是你的”工作台”，所有的编程工作都在这里完成。

2.3 第一个程序：让小猫说 “Hello!”

现在，让我们动手写第一个程序！超级简单，保证你 30 秒就能完成！

跟我做

第一步：确保选中了小猫角色

在角色区点击小猫，确保它周围有蓝色边框。

第二步：找到”事件”类积木

在左侧积木区，点击��黄色的”事件”类别。

第三步：拖出”当��被点击”积木

找到写着”当 �� 被点击”的积木，用鼠标按住它，拖到中间的代码区。

第四步：找到”外观”类积木

点击��紫色的”外观”类别。

第五步：拖出”说 Hello! 2 秒”积木

找到写着”说 Hello! 2 秒”的积木，拖到代码区。

第六步：把两块积木拼在一起

把”说 Hello!”积木的下端靠近”当��被点击”积木的下端。当它们靠近时，你会看到积木边缘出现高光效果（像拼图一样），松开鼠标，两块积木就拼在了一起！

[配图：Scratch 代码区截图，展示”当��被点击”和”说 Hello! 2 秒”两块积木拼在一起]

第七步：点击绿旗运行！

点击舞台上方的��绿旗，你会看到小猫头顶出现一个气泡，里面写着”Hello!”，2 秒后气泡消失。

�� 恭喜你！你的第一个 Scratch 程序完成了！

代码说明

用积木描述格式来表示，就是：

当 �� 被点击

→ 说 [Hello!] (2) 秒

这表示：

• 当绿旗被点击时（程序的”开始”信号）

• 让小猫说”Hello!”，说 2 秒钟

是不是很简单？就这么两行”积木”，就是一个完整的程序！

2.4 事件与顺序执行

什么是”事件”？

事件就是程序的“开始信号”。就像学校上课铃响了，同学们就知道”该开始上课了”。在 Scratch 里，最常见的事件就是”当��被点击”。

常见的事件积木有：

事件积木	说明
当 �� 被点击	点击绿旗时开始执行
当按下 [空格] 键	按下键盘某个键时开始
当角色被点击	用鼠标点击角色时开始
当背景切换到 [背景1]	背景切换时开始
当接收到消息 [消息1]	收到一条”消息”时开始

�� 小贴士：每个程序都要有一个事件积木来”开头”。就像写作文要有标题一样，事件积木就是程序的”标题”——它告诉 Scratch：”从这里开始执行！”

什么是”顺序执行”？

顺序执行就是从上往下、一步一步地执行指令。Scratch 会按照积木从上到下的排列顺序，一块一块地执行。

比如我们写这样一个程序：

当 �� 被点击

→ 说 [你好！] (2) 秒

→ 说 [我要走了！] (2) 秒

→ 移到 x: [0] y: [0]

→ 说 [拜拜！] (2) 秒

执行顺序是：

• 先说”你好！”，等 2 秒

• 再说”我要走了！”，等 2 秒

• 然后移动到舞台中央

• 最后说”拜拜！”，等 2 秒

就像排队一样，第一个做完，第二个才做，不会同时做。

�� 记住这个口诀：

事件开头打头阵，积木排队往下行。

一个做完下一个，顺序执行要记清。

修改数字试一试

Scratch 的积木里经常有可以修改的数字（白色的输入框）。让我们修改一下刚才的程序：

试试这样做：

• 把”说 Hello! 2 秒”中的 “Hello!” 改成你的名字

• 把 “2” 秒改成 “5” 秒

• 点击绿旗运行

看看效果有什么不同？

你还可以再添加一块积木：

当 �� 被点击

→ 说 [你好，我是小飞！] (3) 秒

→ 将大小设为 (150) %

→ 等待 (1) 秒

→ 将大小设为 (100) %

→ 说 [看我变大了又变小了！] (3) 秒

运行看看效果——小猫先变大了，然后又变小了！

2.5 练习：让角色画画

现在我们来做一个更有趣的程序——让小猫在舞台上画画！

准备工作：使用”画笔”扩展

Scratch 有一个”画笔”功能，可以让角色在舞台上留下痕迹，像画画一样。但画笔功能默认没有显示，需要先添加。

添加画笔扩展的步骤：

• 在 Scratch 左下角，找到一个蓝色的小方块图标（扩展按钮），点击它。

• 在弹出的扩展列表中，找到”画笔”（Pen），点击它。

• 添加成功后，积木区左侧会多出一个绿色的”画笔”类别！

[配图：扩展按钮位置和画笔扩展添加界面截图]

画一个正方形

添加好画笔后，让我们来画一个正方形！

程序：

当 �� 被点击

→ 全部擦除

→ 将笔的粗细设为 (3)

→ 将笔的颜色设为 (红色)

→ 落笔

→ 重复 (4) 次

    → 移动 (100) 步

    → 右转 (90) 度

代码说明：

• 全部擦除：把舞台上之前画的都擦掉，开始一张”白纸”。

• 将笔的粗细设为 3：画出的线条粗细。

• 将笔的颜色设为红色：画出的线条颜色。你也可以改成蓝色、绿色等。

• 落笔：把”笔”放到纸上（开始画线）。如果”抬笔”，角色移动就不会画线。

• 重复 4 次：正方形有 4 条边，所以重复 4 次。

• 移动 100 步：向前画一条 100 步长的线。

• 右转 90 度：每画完一条边，转 90 度（直角），准备画下一条边。

[配图：画正方形的完整积木程序截图]

点击绿旗运行，你会看到小猫在舞台上画出一个完美的红色正方形！

画一个三角形

正方形会画了，三角形呢？

提示一下：三角形有 3 条边，需要转 3 次，每次转 120 度（不是 60 度哦！因为 Scratch 的”右转”是角色自身的转向角度）。

程序：

当 �� 被点击

→ 全部擦除

→ 将笔的粗细设为 (3)

→ 将笔的颜色设为 (蓝色)

→ 落笔

→ 重复 (3) 次

    → 移动 (100) 步

    → 右转 (120) 度

画一个五角星

更酷的五角星！五角星有 5 个角，每次转 144 度。

程序：

当 �� 被点击

→ 全部擦除

→ 将笔的粗细设为 (2)

→ 将笔的颜色设为 (黄色)

→ 落笔

→ 重复 (5) 次

    → 移动 (100) 步

    → 右转 (144) 度

�� 彩虹色多边形

让我们加上颜色变化，画一个彩色的多边形！

程序：

当 �� 被点击

→ 全部擦除

→ 将笔的粗细设为 (3)

→ 落笔

→ 将笔的 [颜色] 设为 (0)

→ 重复 (36) 次

    → 移动 (10) 步

    → 右转 (10) 度

    → 将笔的 [颜色] 增加 (10)

运行看看——画出了一个颜色不断变化的圆形（36 边形）！每次转 10 度，转 36 次刚好转了 360 度（一圈），而且颜色也在不断变化，像彩虹一样美！

�� 动脑筋

如果每次右转 20 度，需要重复多少次才能画完一圈？（提示：360 ÷ 20 = ？）

如果每次右转 45 度呢？（360 ÷ 45 = ？）

这些就是八边形！试试看吧！

�� 本章小结

哇！你已经学会 Scratch 编程了！让我们回顾一下本章学到的知识：

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
Scratch 是什么（图形化编程）	⬜
Scratch 界面的四大区域	⬜
9 大类积木的颜色和功能	⬜
“当��被点击”事件	⬜
顺序执行的概念	⬜
添加”画笔”扩展	⬜
用画笔绘制正方形、三角形、五角星	⬜
颜色变化的效果	⬜

�� 本章重点回顾

• Scratch 是一款图形化编程语言，用拖拽积木的方式编程，不需要写文字代码。

• Scratch 界面分为 舞台区、角色区、积木区、代码区 四大区域。

• 积木按功能分为 9 大类，用不同颜色区分。

• 每个程序都需要一个 事件积木 作为开头。

• 程序按照积木 从上到下的顺序 一步步执行。

• 利用 画笔扩展 可以让角色在舞台上画画。

�� 课后小任务

• 基础题：在 Scratch 中，让小猫说”大家好，我是 [你的名字]！”，持续 3 秒。

• 进阶题：让小猫先说”我向左走”，然后向左走 50 步；再说”我向右走”，向右走 100 步。

• 创意题：用画笔画一个你喜欢的图案（比如房子、花朵、星星），试着加上颜色变化。

• 挑战题：能不能画一个六边形？提示：6 条边，每次转多少度？（360 ÷ 6 = ？）

�� 小飞的鼓励

“哈哈， Scratch 真的像搭积木一样简单！我已经迫不及待想用 Scratch 来控制无人机了！码码，下一章快开始吧！”

“别急别急！先把基础打好，下一章我们就让 Tello EDU 和 Scratch 牵手，正式开始飞行编程之旅！”码码笑着说。

第 3 章 让无人机听你的话

�� 本章目标：学会用 WiFi 连接 Tello EDU，安装 Tello Scratch 扩展，掌握基础飞行指令积木，完成第一个飞行程序。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码！我已经学会 Scratch 了！画了正方形、三角形、五角星！”小飞兴奋得跳了起来。

“太棒了！”码码竖起了大拇指，”现在，是时候让你真正的’主角’登场了——让 Tello EDU 和 Scratch 连起来！”

“怎么连？用线吗？”

“不用线！用 WiFi！就像你的手机连家里的路由器一样，我们的电脑也要连上 Tello EDU 的 WiFi，这样就能’对话’了。”

“那连上以后呢？”

“连上以后，Scratch 里就会多出一套’飞行积木’——用这些积木，你可以指挥无人机起飞、前进、转弯、翻滚，就像指挥一个空中舞者！”

小飞的眼睛闪闪发光：”那就快开始吧！”

3.1 Scratch 与 Tello EDU 的连接方法

连接原理：WiFi 通信

Tello EDU 开机后，会创建一个自己的 WiFi 热点（就像一个小型路由器）。我们的电脑连接这个 WiFi 后，就可以通过网络和无人机通信了。

具体来说：

• 电脑 → WiFi → Tello EDU：电脑通过 WiFi 发送指令给无人机。

• Tello EDU → WiFi → 电脑：无人机把摄像头画面、传感器数据传回电脑。

这就像你用对讲机说话，声音通过无线电波传到对方的对讲机里。只不过我们用 WiFi 来”说话”。

[配图：电脑、WiFi 信号、Tello EDU 三者通信示意图]

连接步骤（图文详解）

⚠️ 安全小卫士提醒

开始连接之前，请确保：

– ✅ Tello EDU 已充满电

– ✅ 已安装好螺旋桨和保护罩

– ✅ 飞行区域已清理干净

– ✅ 爸爸妈妈在旁边

第一步：启动 Tello EDU

按住机身上的电源键约 2 秒，直到指示灯闪烁。无人机会发出”嘀”的一声，表示已开机。

第二步：连接 WiFi

• 在电脑上，点击 WiFi 图标，查看可用的 WiFi 网络。

• 找到名为 “TELLO-XXXXXX”（X 代表数字和字母）的 WiFi 信号。

• 点击连接（Tello 的 WiFi 不需要密码，直接点击就能连上）。

⚠️ 重要提醒：连接 Tello 的 WiFi 后，你的电脑可能会暂时上不了网，这是正常的！因为电脑的网络连到了 Tello，不是路由器。等我们完成操作断开连接后，就能恢复上网了。

第三步：打开 Scratch 离线版

确保你安装的是 Scratch 离线版（桌面版），在线版无法连接无人机。

第四步：添加 Tello 扩展

• 在 Scratch 左下角，点击蓝色扩展按钮。

• 在扩展列表中，你会看到”Tello Drone”（如果没看到，可能需要安装 Tello 扩展服务器，具体步骤见下一节）。

• 点击”Tello Drone”，积木区左侧就会多出一组飞行积木！

[配图：扩展选择界面，标注 Tello Drone 扩展位置]

第五步：连接确认

添加好 Tello 扩展后，Scratch 会自动尝试与无人机通信。如果连接成功，你会看到积木区中的飞行积木变为可用状态。

�� 小妙招

如果连接不成功，试试这些办法：

1. 关闭 Tello，等 5 秒再重新开机。

2. 断开 WiFi 连接，重新连接 Tello 的 WiFi。

3. 关闭 Scratch，重新打开。

4. 检查电脑上是否有防火墙阻止了 Scratch 的网络访问。

3.2 安装 Tello Scratch 扩展

什么是 Tello Scratch 扩展？

Tello Scratch 扩展是一套额外的积木，专门用来控制 Tello 无人机。它不是 Scratch 自带的，需要额外安装。

安装这个扩展后，你的积木区就会多出一类”飞行积木”，里面有起飞、降落、前进、后退等指令。

安装方法

方法一：使用 Tello Scratch Link（推荐）

Tello 官方提供了 Tello Scratch Link 工具，安装后 Scratch 就能自动识别 Tello 扩展。

步骤：

• 在电脑上打开浏览器，访问 Tello 官方网站的教育板块。

• 下载并安装 Tello Scratch Link（根据你的电脑系统选择 Windows 或 Mac 版本）。

• 安装完成后，运行 Tello Scratch Link，它会在后台运行（系统托盘会有一个图标）。

• 打开 Scratch 离线版，点击扩展按钮，就能看到”Tello Drone”选项了。

[配图：Tello Scratch Link 安装流程截图]

方法二：使用第三方扩展（替代方案）

如果官方扩展不可用，也有一些社区开发的替代方案，比如基于 Python 的 Tello Scratch 服务器。这需要爸爸妈妈帮忙安装。

�� 你知道吗？

Tello 扩展的安装可能因版本和系统不同而有所差异。如果遇到问题，可以在 Tello 官方论坛或者教育社区搜索解决方案。记住，遇到问题不要灰心，很多编程高手都是从”解决问题”中成长起来的！

3.3 基础指令积木详解

现在让我们认识一下 Tello 扩展给我们带来的”飞行积木”们！

基础飞行指令一览

Tello 扩展的积木可以分为以下几类：

�� 连接类

积木	功能
连接 Tello	与无人机建立连接
断开 Tello	断开与无人机的连接

�� 起飞降落类

积木	功能
Tello 起飞	无人机起飞，悬停在约 1 米高度
Tello 降落	无人机安全降落

�� 移动类

积木	功能	范围
Tello 向前飞行 (20) 厘米	向前飞行指定距离	20-500 厘米
Tello 向后飞行 (20) 厘米	向后飞行指定距离	20-500 厘米
Tello 向左飞行 (20) 厘米	向左飞行指定距离	20-500 厘米
Tello 向右飞行 (20) 厘米	向右飞行指定距离	20-500 厘米

�� 高度控制类

积木	功能	范围
Tello 向上飞行 (20) 厘米	向上升高指定距离	20-500 厘米
Tello 向下飞行 (20) 厘米	向下降低指定距离	20-500 厘米

�� 旋转类

积木	功能	范围
Tello 向左旋转 (90) 度	向左旋转指定角度	1-360 度
Tello 向右旋转 (90) 度	向右旋转指定角度	1-360 度

�� 翻滚类

积木	功能
Tello 向前翻滚	向前翻一个跟头
Tello 向后翻滚	向后翻一个跟头
Tello 向左翻滚	向左翻一个跟头
Tello 向右翻滚	向右翻一个跟头

�� 摄像头类

积木	功能
Tello 拍照	拍一张照片
Tello 录像	开始/停止录像

�� 数据查询类

积木	功能
Tello 高度	获取当前飞行高度
Tello 电池电量	获取电池剩余电量
Tello 飞行时间	获取已飞行时间
Tello 温度	获取当前温度
Tello 气压	获取当前气压值
Tello 加速度 x/y/z	获取三个方向的加速度

[配图：Tello 扩展所有积木的截图]

方向说明：无人机的”前后左右”

无人机的”前后左右”和你想象的可能不一样！

• 前方 = 摄像头的方向（也就是无人机的”头”朝向的方向）

• 后方 = 摄像头相反的方向

• 左方 = 面向摄像头方向的左边

• 右方 = 面向摄像头方向的右边

�� 小贴士

想象你自己站在无人机上，面朝摄像头的方向。你的前方就是无人机的前方，你的左边就是无人机的左边。

当你让无人机”向右旋转90度”后，它的”前方”就变成了原来的右边！所以下一次”向前飞行”，它就去原来的右边了。这一点非常重要，一定要记住！

[配图：无人机前后左右方向标注图]

3.4 第一个飞行程序：起飞 → 前进 → 降落

好了，一切准备就绪！让我们来写第一个真正的飞行程序！

安全准备

��️ 安全小卫士飞行前检查清单

– ✅ 螺旋桨安装正确（A 桨在 A 位，B 桨在 B 位）

– ✅ 保护罩已安装

– ✅ 飞行区域至少 2 米 × 2 米，无障碍物

– ✅ 周围没有人围观（至少保持 1 米距离）

– ✅ 头发扎好，衣物整齐

– ✅ 电池电量充足（至少 50% 以上）

编写程序

打开 Scratch，确保 Tello 扩展已加载，然后把下面的积木拼起来：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 降落

[配图：第一个飞行程序的完整积木截图]

程序说明

让我们一行一行来看这个程序：

• 当 �� 被点击：你点击绿旗，程序开始。

• 连接 Tello：电脑和无人机”握手”建立连接。

• 等待 2 秒：给无人机一点时间准备。就像运动员起跑前要”各就各位”一样。

• Tello 起飞：无人机起飞，升到约 1 米高，悬停在空中。

• 等待 2 秒：让无人机稳定悬停。

• Tello 向前飞行 50 厘米：无人机向前方飞 50 厘米（半米）。

• 等待 3 秒：等无人机完成飞行动作。

• Tello 降落：无人机慢慢降落，安全着陆！

�� 为什么需要”等待”？

因为无人机执行每个动作需要时间！如果”起飞”的积木后面紧跟”向前飞行”，无人机还没来得及稳定就开始向前飞，可能会晃得很厉害。加上”等待”积木，就像给无人机一个”准备好了”的信号。

这叫做程序的时间控制——好的程序要合理安排时间，就像人的行动也要一步一步来。

运行程序

• 把 Tello EDU 放在空旷的地面上。

• 确保所有人都退到安全距离。

• 点击 Scratch 的 �� 绿旗！

• 看着你的无人机按照你编写的程序起飞、前进、降落！

�� 太棒了！你的无人机按照你的代码飞了！这就是”编程控制”的魔力！

3.5 小挑战：让无人机飞一个 “L” 形路线

第一个飞行程序成功了！现在让我们来挑战一个稍微复杂的路线——“L” 形！

什么是 “L” 形路线？

想象一个字母 “L”，它由两段直线组成：先向前走一段，然后转 90 度（向右转），再向前走一段。

起点 ●──────→ 前进 50cm

             │

             ↓ 右转 90 度

             │

             ↓ 前进 50cm

             │

             ● 终点

设计程序

想想看，你需要哪些积木？

提示：起飞 → 前进 → 转弯 → 前进 → 降落

参考答案：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 降落

[配图：L 形飞行路线示意图和对应的积木程序]

进阶挑战：飞一个 “U” 形

如果 “L” 形难不住你，试试 “U” 形！

起点 ●──────→ 前进 50cm

             │

             ↓ 右转 90 度

             │

             ↓ 前进 80cm

             │

             ↓ 右转 90 度

             │

        ←─── ● 前进 50cm

             │

             ● 终点（在起点旁边）

参考答案：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (80) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 降落

超级挑战：飞一个 “口” 形（回到起点）

能不能让无人机飞一个正方形路线，最后回到起点？

提示：需要 4 次”前进 + 右转90度”。

参考答案：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前飞行 (50) 厘米

→ 等待 (3) 秒

→ Tello 降落

�� 动脑筋

上面的正方形程序里，有没有”重复”的部分？

看看：”向前飞行50厘米”和”右转90度”这个组合重复了好几次！

没错，有 4 次完全一样的”前进+转弯” 组合。有没有什么办法让程序更简洁呢？

这就是下一章——循环的力量要告诉你的秘密！

�� 本章小结

太厉害了！你已经成功让无人机按照你的程序飞行了！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
电脑通过 WiFi 连接 Tello EDU	⬜
安装 Tello Scratch 扩展	⬜
基础飞行指令积木（起飞、降落、前进、后退、旋转）	⬜
无人机”前后左右”的定义	⬜
“等待”积木的作用	⬜
编写第一个飞行程序	⬜
让无人机飞 L 形、U 形、正方形路线	⬜

�� 本章重点回顾

• 连接方式：电脑通过 WiFi 连接 Tello EDU，实现无线通信和控制。

• 扩展安装：安装 Tello Scratch 扩展后，Scratch 里多出飞行积木。

• 基础指令：起飞、降落、前进/后退/左右飞行、左右旋转、翻滚等。

• 方向规则：无人机的”前后左右”是以摄像头方向为前方的。

• 等待很重要：每个动作之间加”等待”，让无人机有足够时间完成动作。

• 正方形路线：4 次”前进 + 右转90度”，可以飞出一个正方形。

�� 课后小任务

• 基础题：编写程序，让无人机起飞后向右飞 30 厘米，然后降落。

• 进阶题：编写程序，让无人机飞一个长方形（长 60 厘米，宽 30 厘米）。

• 挑战题：编写程序，让无人机飞一个 “Z” 形路线。

• 创意题：设计一条你自己喜欢的飞行路线，画出来，再编写程序让无人机飞出来。

�� 小飞的话

“我发现编程控制无人机真的很有成就感！虽然要等一会儿，但看着无人机按照我的指令飞起来，就像魔法一样！”

码码说：”魔法的本质就是编程。不过你有没有发现，飞正方形的时候，我们重复写了 4 次一样的代码？下一章，我们要学习一种让代码变简洁的’超能力’——循环！”

第 4 章 循环的力量

�� 本章目标：理解循环的概念，掌握”重复 N 次”和”重复执行”积木，用循环让无人机飞各种图形，体验循环嵌套。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，我昨天让无人机飞了一个正方形路线！”小飞骄傲地说。

“太棒了！那你用了多少块积木？”码码问。

“呃……让我数数……起飞、前进、转弯、前进、转弯、前进、转弯、前进、转弯、降落……哇，好多块！”

“哈哈，是不是觉得很麻烦？如果让你飞一个八边形，要写 8 次’前进+转弯’，十六边形要写 16 次……”

“天哪，那不得写到手酸？”

“所以今天我要教你一个’超能力’——循环！有了循环，飞正方形只需要写一次’前进+转弯’，然后告诉 Scratch’重复 4 次’就好了！”

“真的吗？这也太神奇了吧！快教教我！”

4.1 什么是循环？

生活中的循环

其实循环就在你身边，你每天都在经历循环！

�� 每天早上起床后的流程：

• 起床

• 刷牙

• 洗脸

• 穿衣服

• 吃早饭

周一重复、周二重复、周三重复……周一到周五，每天都在重复同样的事情！ 这就是循环！

�� 时钟的指针：

秒针走 60 秒回到原点，分针走 60 分钟回到原点，时针走 12 小时回到原点……时间就是在一圈一圈的循环中流逝的。

�� 四季更替：

春天 → 夏天 → 秋天 → 冬天 → 春天 → 夏天 → 秋天 → 冬天……年复一年，四季不断循环。

编程中的循环

在编程里，循环就是让一段代码重复执行多次。

上一章我们写正方形飞行的程序时，”前进 + 右转90度”这个组合重复了 4 次。在 Scratch 里，我们不需要写 4 遍，而是用一个”重复”积木把它包起来：

不用循环（笨办法）：

Tello 向前飞行 (50) 厘米

等待 (3) 秒

Tello 向右旋转 (90) 度

等待 (2) 秒

Tello 向前飞行 (50) 厘米

等待 (3) 秒

Tello 向右旋转 (90) 度

等待 (2) 秒

Tello 向前飞行 (50) 厘米

等待 (3) 秒

Tello 向右旋转 (90) 度

等待 (2) 秒

Tello 向前飞行 (50) 厘米

等待 (3) 秒

Tello 向右旋转 (90) 度

等待 (2) 秒

用循环（聪明办法）：

重复 (4) 次

    → Tello 向前飞行 (50) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 等待 (2) 秒

�� 看！用循环后，原来 16 行代码变成了 4 行！

这就是循环的魅力——用更少的代码，做更多的事！

4.2 重复积木讲解

两种重复积木

Scratch 的 ��橙色”控制”类别里有两种常用的重复积木：

�� 重复 N 次（固定次数循环）

重复 (10) 次

    → [要重复执行的积木]

这个积木就像老师说：”把这段课文读 10 遍！” 你知道要读多少遍——10 遍，不多不少。

�� 重复执行（无限循环）

重复执行

    → [要重复执行的积木]

这个积木没有数字，意思就是”一直重复下去，永远不会自己停下来”。除非你点击 �� 红色停止按钮。

�� 注意：在控制无人机时，我们通常用”重复 N 次”，因为无人机不能无限飞下去（电池会耗尽的！）。”重复执行”一般用在不需要让无人机停止的演示场景中。

认识”重复 N 次”积木

“重复 ( ) 次”积木长得像一个 C 形的夹子，可以把其他积木”夹”在里面：

┌─────────────────────┐

│ 重复 ( 4 ) 次       │

│ ┌─────────────────┐ │

│ │ [被夹住的积木]   │ │

│ │ [被夹住的积木]   │ │

│ └─────────────────┘ │

└─────────────────────┘

• 括号里的数字可以修改——想重复几次就改成几。

• 被”夹住”的积木会在每次循环中全部执行一遍。

[配图：重复 N 次积木的截图，标注各个部分]

4.3 让无人机飞正方形

让我们用循环来重新编写正方形飞行程序！

完整程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (4) 次

    → Tello 向前飞行 (50) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

[配图：使用循环的正方形飞行程序积木截图]

程序解析

让我们来看看 Scratch 是怎么执行这个程序的：

步骤	动作	说明
1	连接 Tello	建立通信连接
2	等待 2 秒	准备时间
3	起飞	飞到 1 米高度
4	等待 2 秒	稳定悬停
5	循环第 1 次	前进 50cm → 等待 → 右转 90° → 等待
6	循环第 2 次	前进 50cm → 等待 → 右转 90° → 等待
7	循环第 3 次	前进 50cm → 等待 → 右转 90° → 等待
8	循环第 4 次	前进 50cm → 等待 → 右转 90° → 等待
9	降落	安全着陆

4 次循环，每次前进 50cm + 右转 90°，总共转了 4 × 90° = 360°（一圈），刚好回到起点！

�� 数学小发现

正方形有 4 条边，每条边之间的夹角是 90°。

4 × 90° = 360°（一整圈）。

这个规律对所有的封闭图形都适用：

– 三角形：3 × 120° = 360° ✅

– 正方形：4 × 90° = 360° ✅

– 五边形：5 × 72° = 360° ✅

– 六边形：6 × 60° = 360° ✅

– N 边形：N × (360°/N) = 360° ✅

记住这个规律：每次旋转的角度 = 360° ÷ 边数

4.4 飞三角形、飞五角星

飞三角形

三角形有 3 条边，每次旋转 360° ÷ 3 = 120°。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (3) 次

    → Tello 向前飞行 (50) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (120) 度

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

飞五边形

五边形有 5 条边，每次旋转 360° ÷ 5 = 72°。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (5) 次

    → Tello 向前飞行 (40) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (72) 度

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

飞六边形

六边形有 6 条边，每次旋转 360° ÷ 6 = 60°。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (6) 次

    → Tello 向前飞行 (40) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (60) 度

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

�� 用变量控制边数（预告）

你有没有发现，飞不同图形时，只需要改两个数字——重复次数和旋转角度？

如果我们可以用一个”盒子”来存放这两个数字，每次只需要改”盒子”里的值就好了。这个”盒子”就是变量，我们在第 6 章会详细学习！

�� 动脑筋

用循环来控制无人机飞不同图形，你觉得边数越多，图形越像什么？

答案：边数越多，图形越接近圆形！如果边数是 36，每次前进 20cm、旋转 10°，飞出来的就是一个近似的圆形！

4.5 连续翻滚动作

现在让我们试试更酷的动作——翻滚！

Tello EDU 可以做前滚翻、后滚翻、左滚翻、右滚翻。想象一下，无人机在空中连续翻了 4 个跟头，是不是超级酷？

连续前翻滚

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (4) 次

    → Tello 向前翻滚

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

[配图：连续翻滚程序积木截图]

混合翻滚

不只翻同一个方向！我们可以让无人机前后左右都翻一遍：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向前翻滚

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向右翻滚

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向后翻滚

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 向左翻滚

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

这样无人机就像在跳”翻滚舞”一样，前、右、后、左各翻一个跟头！

⚠️ 安全小卫士提醒

翻滚时无人机会下降一些高度，所以：

– 确保飞行高度足够（至少在 1.5 米以上）

– 翻滚动作之间要留够等待时间（至少 2 秒）

– 飞行区域上方不能有障碍物

4.6 循环嵌套初体验

循环嵌套就是在一个循环里面再套一个循环，就像俄罗斯套娃一样！

什么是嵌套？

举个例子，你想让无人机飞一个”花形”图案——飞一个正方形，然后在每个顶点翻一个跟头。

这可以分解为：

• 外层循环：重复 4 次（正方形的 4 个边）

• 内层动作 1：前进 50cm

• 内层动作 2：翻滚一次

• 内层动作 3：右转 90°

但是如果我们想让这个”花形”重复 3 圈呢？

重复 (3) 次                    ← 外层循环：飞 3 圈

    → 重复 (4) 次              ← 内层循环：每圈飞 4 条边

        → Tello 向前飞行 (40) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → Tello 向前翻滚

        → 等待 (2) 秒

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

这里：

• 外层循环执行 3 次

• 每次外层循环时，内层循环执行 4 次

• 总共飞了 3 × 4 = 12 条边！

[配图：循环嵌套的积木截图，用颜色标注外层和内层循环]

�� 小贴士

循环嵌套是很强大的编程技巧，但也要注意不要嵌套太多层，否则程序会变得很复杂，无人机可能来不及执行。对于 Tello EDU，建议嵌套不超过 2 层。

螺旋飞行

用循环嵌套可以做出螺旋飞行的效果——每一圈比上一圈飞得更高！

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (4) 次

    → 重复 (4) 次

        → Tello 向前飞行 (30) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

    → Tello 向上飞行 (15) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

效果：无人机每飞完一个正方形，就上升 15 厘米，再飞下一个正方形，形成螺旋上升的轨迹！

[配图：螺旋飞行轨迹示意图]

4.7 挑战任务：设计你自己的循环飞行图案

现在是自由创作时间！用你学到的循环知识，设计一个独特的飞行图案。

灵感库

这里有几个创意方向供你参考：

创意 1：螺旋上升圆形

重复 (8) 次

    → Tello 向前飞行 (20) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (45) 度

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向上飞行 (5) 厘米

    → 等待 (1) 秒

（8 次，每次转 45° = 360°，画一个圆；每圈上升 5cm，螺旋上升 40cm）

创意 2：之字形前进

重复 (5) 次

    → Tello 向右旋转 (45) 度

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向左旋转 (90) 度

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (45) 度

    → 等待 (1) 秒

创意 3：跳舞的无人机

重复 (3) 次

    → Tello 向前翻滚

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向上飞行 (10) 厘米

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向右旋转 (180) 度

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向后翻滚

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向下飞行 (10) 厘米

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向右旋转 (180) 度

    → 等待 (2) 秒

设计步骤

第一步：画草图

先在纸上画出你想要的飞行路线。标注每一段的距离和转弯角度。

第二步：分解动作

把飞行路线分解成一个一个的动作：前进多少、转多少度、翻滚等。

第三步：找规律

看看有没有重复的部分？有的话就用循环包起来。

第四步：编写程序

把分解好的动作写成 Scratch 积木程序。

第五步：测试修改

运行程序，看看效果。不满意的地方调整数字再试。

[配图：设计流程示意图——画草图→分解动作→找规律→编写程序→测试修改]

�� 小妙招

编写循环程序时，先在纸上写出来，算一算需要多少步。特别是计算旋转角度时，记住公式：

每次旋转角度 = 360° ÷ 重复次数

比如想转 8 次画一个八角形：360° ÷ 8 = 45°。

想转 12 次画一个十二边形：360° ÷ 12 = 30°。

�� 本章小结

恭喜你掌握了循环这个强大的编程工具！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
循环的概念（重复执行一段代码）	⬜
“重复 N 次”积木的使用	⬜
“重复执行”积木的使用	⬜
用循环飞正方形（4次，转90°）	⬜
用循环飞三角形（3次，转120°）	⬜
用循环飞五边形、六边形	⬜
连续翻滚动作	⬜
循环嵌套的概念	⬜
设计自己的循环飞行图案	⬜

�� 本章重点回顾

• 循环就是让一段代码重复执行多次，可以大大简化程序。

• “重复 N 次”：执行固定次数的循环，最常用。

• “重复执行”：无限循环，一直执行直到手动停止。

• 封闭图形规律：每次旋转角度 = 360° ÷ 边数。

• 循环嵌套：循环里面套循环，可以做更复杂的动作。

• 设计流程：画草图 → 分解动作 → 找规律 → 编写程序 → 测试修改。

�� 课后小任务

• 基础题：用循环编写程序，让无人机飞一个正八边形（8条边）。

• 进阶题：用循环嵌套，让无人机飞 3 个正方形，每个正方形之间旋转 30°。

• 挑战题：设计一个”8 字形”（像数字 8）的飞行路线。提示：先飞一个圆（转36次，每次10°），然后转向，再飞一个圆。

• 创意题：自由设计一个飞行图案，画出来并编写程序，在下节课上和同学们分享！

�� 码码的提示

“循环是编程中最重要的概念之一。以后你会在各种程序中看到循环的身影——游戏、动画、APP，哪里都有它！现在你已经会用循环控制无人机了，这是一个很棒的开始！”

“不过，你有没有想过——如果无人机能自己判断’前方有障碍物’然后自动转弯，那该多好啊？这就需要用到另一种’超能力’——条件判断。准备好进入下一章了吗？”

第 5 章 聪明的判断

�� 本章目标：理解条件判断的概念，掌握”如果…那么…”和”如果…那么…否则…”积木，学会用传感器数据做出智能决策。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，我觉得无人机还不太聪明。”小飞皱着眉头说。

“为什么这么说？”码码好奇地问。

“你看，我们让它前进50厘米，它就前进50厘米。但如果前方有一堵墙呢？它还是会傻傻地撞上去！”

“哈！你说得对！”码码笑了，”这是因为我们的程序只告诉无人机’前进’，没有告诉它’如果遇到障碍就停下’。”

“那怎么让它变聪明呢？”

“我们需要教它学会判断！就像你过马路时，看到红灯就停，看到绿灯就走。无人机也需要学会’如果…那么…’的思考方式。”

“‘如果前面有墙，那么转弯’——是这样吗？”

“完全正确！这就是条件判断——给程序加上’如果’，让无人机学会自己思考和决策！”

5.1 什么是条件判断？

生活中的条件判断

你每天都在做判断，只是可能没注意到：

• 如果明天下雨，那么我带伞。

• 如果作业写完了，那么我可以看动画片。

• 如果肚子饿了，那么我去吃饭。

• 如果闹钟响了，那么我起床。否则我继续睡。

这就是条件判断——先检查某个条件是否满足，然后根据结果决定做什么。

Scratch 中的条件判断积木

在 Scratch 的 ��橙色”控制”类别中，有两种条件判断积木：

�� 如果…那么…（单条件）

如果 <条件> 那么

    → [要做的事]

先检查”条件”是否成立。如果成立（为”真”），就执行”要做的事”；如果不成立（为”假”），就跳过，什么都不做。

�� 如果…那么…否则…（双条件）

如果 <条件> 那么

    → [条件成立时做的事]

否则

    → [条件不成立时做的事]

先检查”条件”是否成立。如果成立，执行”条件成立时做的事”；如果不成立，执行”条件不成立时做的事”。两种情况一定会执行其中一种！

[配图：两种条件判断积木的截图]

条件是什么？

条件是一个可以判断对错（真假）的表达式。

比如：

• 电池电量 < 20——这个条件可以是对的（电量真的低于20）或错的（电量高于20）。

• 高度 > 100——高度真的超过 100 厘米吗？

• 距离 < 30——离障碍物真的不到 30 厘米吗？

�� 小贴士

条件积木是菱形的（尖尖的角），和方方的动作积木不一样。在 Scratch 里，看形状就能分清：

– 方形积木 = 做一件事（命令）

– 菱形积木 = 判断一个条件（结果是”真”或”假”）

– 圆角积木 = 一个数值（数字或文字）

5.2 如果碰到障碍物就转向

这是最实用的条件判断应用之一！

原理

Tello EDU 底部有一个 ToF 距离传感器（ToF = Time of Flight，飞行时间），它可以测量无人机到下方地面的距离。我们可以在程序中判断：

• 如果距离小于某个值（说明靠近了障碍物），那么就转弯避开。

程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (10) 次

    → 如果 <(Tello 距离) < (30)> 那么

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

程序解析

• 无人机起飞。

• 进入循环（重复 10 次）。

• 每次循环时，先检查距离传感器的值：

• 如果距离 < 30 厘米（说明靠近了障碍物），就右转 90° 避开。

• 如果距离 ≥ 30 厘米，什么都不做，直接继续前进。

• 前进 30 厘米。

• 循环 10 次后降落。

�� 动脑筋

上面的程序中，”距离”是指无人机到下方地面的距离。但在实际避障中，我们更关心的是无人机到前方墙壁的距离。Tello EDU 只有向下的 ToF 传感器，没有前方的传感器。

不过我们可以用一种”聪明”的方法来模拟前方避障——让无人机在固定时间内前进固定距离，如果电池消耗突然加快（速度变慢），可能是碰到了障碍物。当然，这比较复杂。

更简单的方法是：通过设定合适的飞行距离，确保无人机不会飞到障碍物附近。比如在 3 米 × 3 米的房间里，每次前进不超过 50 厘米，配合多次转弯，就能安全地”探索”房间了。

5.3 如果高度超过 1 米就下降

这个程序让无人机保持在一个安全的高度范围内飞行。

程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (8) 次

    → 如果 <(Tello 高度) > (100)> 那么

        → Tello 向下飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 说 [太高了！降一点…] (2) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) < (50)> 那么

        → Tello 向上飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 说 [太低了！升一点…] (2) 秒

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

程序解析

这个程序有两个条件判断：

判断 1：如果高度 > 100 厘米（超过 1 米），就下降 20 厘米。

判断 2：如果高度 < 50 厘米（低于 0.5 米），就上升 20 厘米。

这样无人机就会自动保持在 50-100 厘米的高度范围内飞行，像一个自动高度调节器！

�� 你知道吗？

真正的无人机（比如大疆的无人机）也有类似的功能，叫做”自动高度保持“。它通过气压计和超声波传感器不断测量高度，然后自动调整油门来保持高度不变。我们的程序做的就是同样的事情，只是更简单一些！

5.4 “如果…否则”的应用

让我们用”如果…否则”让无人机做出更丰富的反应。

电池电量提醒程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (5) 次

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (30)> 那么

        → 说 [电量不足！准备降落！] (3) 秒

        → Tello 降落

    → 否则

        → 说 [电量充足，继续飞行！] (2) 秒

        → Tello 向前飞行 (40) 厘米

        → 等待 (3) 秒

→ Tello 降落

温度提醒程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ 如果 <(Tello 温度) > (40)> 那么

    → 说 [温度太高了！让我休息一下…] (3) 秒

→ 否则

    → 如果 <(Tello 温度) < (10)> 那么

        → 说 [好冷啊！让我热热身…] (3) 秒

    → 否则

        → 说 [温度刚刚好，准备起飞！] (3) 秒

        → Tello 起飞

�� 注意：这个程序展示了”条件的嵌套”——在一个”如果…否则”的”否则”里面，又放了一个”如果…否则”。这在编程中很常见，但嵌套太深会让程序很难读懂，要注意保持清晰。

5.5 简单迷宫飞行程序

让我们来做一个更有趣的项目——让无人机在一个简单的”迷宫”中飞行！

设计迷宫

我们用一个 2 米 × 2 米的空地作为”迷宫”，在几个位置放上纸箱子作为”墙壁”。

[配图：简单迷宫平面图，标注起点、终点和纸箱位置]

迷宫飞行策略

一个简单但有效的迷宫飞行策略是：

• 无人机起飞。

• 前进一段距离。

• 如果检测到障碍物（用距离传感器判断），右转 90° 避开。

• 重复以上步骤，直到到达终点。

程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [开始迷宫探险！] (2) 秒

→ 重复 (15) 次

    → 如果 <(Tello 距离) < (25)> 那么

        → 说 [发现障碍物！右转！] (2) 秒

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

    → Tello 向上飞行 (5) 厘米

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向前飞行 (25) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ 说 [到达终点！] (3) 秒

→ Tello 降落

�� 小贴士

迷宫飞行是最考验耐心和挑战精神的项目！因为每次飞行时，无人机的起始位置和方向可能不完全一样，所以程序可能需要多次调试才能完美通过迷宫。

不要怕失败，每次失败都是学习的机会！

5.6 小挑战：让无人机在房间里”探险”

探险任务

设定一个目标：让无人机在一个 3 米 × 3 米的房间里，尽可能多地”探索”不同的区域。

探险策略

策略 1：网格探索

让无人机按照网格路线飞行，像扫地机器人一样系统地覆盖每个区域。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (3) 次

    → 重复 (3) 次

        → Tello 向前飞行 (60) 厘米

        → 等待 (3) 秒

        → 如果 <(Tello 距离) < (20)> 那么

            → Tello 向后飞行 (20) 厘米

            → 等待 (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向前飞行 (60) 厘米

    → 等待 (3) 秒

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

策略 2：随机漫步

利用随机数让无人机做出”随机”的决策——有时候前进，有时候转弯，像一个好奇的小探险家。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (12) 次

    → 如果 <(在 1 和 3 之间取随机数) = (1)> 那么

        → Tello 向前飞行 (30) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(在 1 和 3 之间取随机数) = (2)> 那么

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(在 1 和 3 之间取随机数) = (3)> 那么

        → Tello 向左旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) > (120)> 那么

        → Tello 向下飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) < (50)> 那么

        → Tello 向上飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

�� 动脑筋

随机漫步的策略看起来不太”聪明”，但在某些情况下，它反而能探索到更多区域！这是因为随机数让无人机不会重复走同样的路线。

在计算机科学中，有一种叫做”随机搜索算法“的方法，就是利用随机性来解决问题。很多高级的人工智能系统也会使用随机搜索的思想！

�� 本章小结

你已经让无人机学会了”思考”！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
条件判断的概念	⬜
“如果…那么…”积木	⬜
“如果…那么…否则…”积木	⬜
用距离传感器做避障判断	⬜
用高度数据做自动调节	⬜
用电池电量做降落决策	⬜
迷宫飞行程序	⬜
随机探索策略	⬜

�� 本章重点回顾

• 条件判断让程序能够根据不同情况做不同的事。

• “如果…那么…”：条件成立才执行，不成立就跳过。

• “如果…否则…”：两种情况必选其一。

• 条件的值是”真”或”假”，用菱形积木表示。

• 结合传感器数据，无人机可以做出更智能的决策。

• 随机数可以让无人机的行为更灵活多样。

�� 课后小任务

• 基础题：写一个程序，让无人机起飞后，如果电量大于 50% 就前进 50 厘米，否则直接降落。

• 进阶题：写一个程序，让无人机在飞行时，如果高度超过 80 厘米就下降，如果低于 40 厘米就上升，保持在 40-80 厘米之间。

• 挑战题：设计一个更复杂的迷宫（可以画在纸上），并编写通过迷宫的程序。

• 创意题：用条件判断和循环结合，设计一个”智能巡逻”程序——无人机在一个区域内自动巡逻，遇到边界就转弯。

�� 小飞的感悟

“加了条件判断以后，无人机变得聪明多了！它不再只是一个’听话的工具’，更像一个’会思考的伙伴’！”

码码说：”没错！条件判断是编程中最核心的概念之一。几乎每一个有用的程序都会用到条件判断。不过，要让无人机更聪明，我们还需要一种能力——把数据存起来、计算和比较。这就需要用到变量。下一章见！”

第 6 章 变量与计分

�� 本章目标：理解变量的概念，学会创建和使用变量，用变量实现计时器、计分板和游戏逻辑。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，我有一个问题。”小飞歪着头说。

“什么问题？”

“我想让无人机记录它飞了多长时间，还想让它做一个小游戏——在飞行过程中’收集’目标。可是，我怎么知道飞了多久？又怎么知道收集了多少个目标？这些数据存在哪里？”

码码的屏幕亮了起来：”好问题！这些需要一个’盒子’来存放——这个盒子就叫做变量！”

“变量？听起来很数学的样子……”

“别怕！变量其实就是你家的储物盒——你可以给它贴标签，把东西放进去，也可以随时拿出来看看里面有什么，甚至把里面的东西换掉。”

“好像没那么难了！”

6.1 什么是变量？

用”盒子”理解变量

想象你有一堆储物盒，每个盒子上贴着一个标签：

• 一个盒子标签写着”飞行时间”，里面装着数字 30（表示飞了 30 秒）

• 一个盒子标签写着”分数”，里面装着数字 100（表示得了 100 分）

• 一个盒子标签写着”名字”，里面装着文字 “小飞”（表示名字是小飞）

在编程里，变量就是一个带标签的盒子。标签就是变量的名字，盒子里装的东西就是变量的值。

而且这个盒子有一个特别的功能：你可以随时更换盒子里的东西！

比如飞行时间刚开始是 0，飞了 1 秒变成 1，飞了 2 秒变成 2……盒子（变量）没变，但里面的数字一直在变。这就是”变”量的含义——值可以变化的量。

Scratch 中的变量积木

在 Scratch 的 ��天蓝色”变量”类别中，你可以找到变量相关的积木：

积木	功能
新建变量 [变量名]	创建一个新变量
将 [变量] 设为 (0)	给变量赋值（把东西放进盒子）
将 [变量] 增加 (1)	让变量增加一个值
显示变量 [变量]	在舞台上显示变量的值
隐藏变量 [变量]	隐藏变量的显示
(变量)	读取变量的值（使用盒子里的东西）

[配图：变量类别的所有积木截图]

创建变量的步骤

第一步： 在 Scratch 积木区左侧，点击 ��天蓝色的”变量”类别。

第二步： 点击”建立一个变量”按钮。

第三步： 在弹出的对话框中，输入变量名称（比如”飞行时间”），然后点击”确定”。

第四步： 舞台上会出现一个小方框，显示 “飞行时间: 0″。这就是变量在舞台上的显示！

[配图：创建变量的步骤截图]

�� 小贴士

变量的名字要起得有意义，让人一看就知道它装的是什么。

– ✅ 好名字：”飞行时间””分数””高度记录”

– ❌ 差名字：”a””bb””变量1″

6.2 创建变量：飞行计时器

让我们创建一个飞行计时器——记录无人机已经飞了多长时间！

程序设计

当 �� 被点击

→ 将 [飞行时间] 设为 (0)

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 显示变量 [飞行时间]

→ 重复 (10) 次

    → 将 [飞行时间] 增加 (1)

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 向前飞行 (20) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ 说 [飞行总时间：] 和 (飞行时间) 和 [秒] (3) 秒

→ Tello 降落

程序解析

• 先把”飞行时间”归零（就像比赛开始前，计时器归零一样）。

• 连接无人机并起飞。

• 显示变量，在舞台上看到”飞行时间: 0″。

• 进入循环 10 次：

• 每次循环，”飞行时间”加 1（表示过了 1 秒）。

• 等待 1 秒（真正的等待 1 秒）。

• 向前飞 20 厘米。

• 等待 2 秒（等飞行完成）。

• 飞行结束后，用”说”积木显示总飞行时间。

• 降落。

�� 注意：这个计时器是”大概”的时间，因为每次飞行动作也需要时间。如果你想更精确地计时，可以用 Scratch 的”当前时间”积木来实现。

6.3 高度计分板

让我们来做一个高度记录器——记录无人机飞行过程中到达过的最高高度！

需要的变量

• 当前高度：实时显示无人机的高度。

• 最高高度：记录飞行过程中达到过的最高值。

程序

当 �� 被点击

→ 将 [最高高度] 设为 (0)

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 显示变量 [最高高度]

→ 重复 (6) 次

    → Tello 向上飞行 (20) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) > (最高高度)> 那么

        → 将 [最高高度] 设为 (Tello 高度)

    → 说 [当前高度：] 和 (Tello 高度) 和 [厘米] (2) 秒

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

→ 说 [最高高度记录：] 和 (最高高度) 和 [厘米！] (3) 秒

→ Tello 降落

程序解析

这个程序的关键是这段代码：

如果 <(Tello 高度) > (最高高度)> 那么

    → 将 [最高高度] 设为 (Tello 高度)

每次循环时，它会比较”当前高度”和”最高高度”：

• 如果当前高度 > 已记录的最高高度，就更新最高高度。

• 如果当前高度 ≤ 已记录的最高高度，什么都不做。

这样，”最高高度”变量里永远存着飞行过程中达到的最高值！

�� 动脑筋

这个”找最大值”的思路在编程中非常常见！比如：

– 找全班同学的最高分

– 找一周中的最高气温

– 找游戏中获得的最高分数

方法都是一样的——用一个变量记住”目前为止最大的值”，每次遇到新的值就比一比，如果更大就更新！

6.4 收集物品小游戏（模拟）

让我们来做一个有趣的”飞行收集”小游戏！

游戏规则

• 在 Scratch 舞台上，随机出现”目标”（比如星星图标）。

• 无人机在真实空间中飞行。

• 我们用程序模拟”收集”——无人机每完成一个特定动作（比如成功转弯一次），就得 10 分。

• 如果无人机电量低于 30%，游戏结束。

程序设计

当 �� 被点击

→ 将 [分数] 设为 (0)

→ 将 [剩余电量] 设为 (100)

→ 显示变量 [分数]

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [收集游戏开始！] (2) 秒

→ 重复执行

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (30)> 那么

        → 说 [电量不足！游戏结束！] (3) 秒

        → 停止 [全部脚本]

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → 将 [分数] 增加 (10)

    → 说 [+10分！当前分数：] 和 (分数) (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 等待 (2) 秒

    → 将 [分数] 增加 (5)

    → 说 [转弯奖励+5！当前分数：] 和 (分数) (2) 秒

    → 如果 <(在 1 和 4 之间取随机数) = (1)> 那么

        → Tello 向前翻滚

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (20)

        → 说 [翻滚奖励+20！] (2) 秒

�� 注意：这个游戏使用”重复执行”（无限循环），但当电量低于 30% 时会用”停止全部脚本”来终止程序，确保安全。

6.5 最高分记录

让我们来加一个”最高分”功能——看看每次飞行的最高得分！

需要的变量

• 分数：当前游戏的分数。

• 最高分：所有游戏中的最高分数。

程序核心逻辑

当 �� 被点击

→ 如果 <(分数) > (最高分)> 那么

    → 将 [最高分] 设为 (分数)

    → 说 [新纪录！最高分：] 和 (最高分) (3) 秒

→ 否则

    → 说 [本次分数：] 和 (分数) 和 [，最高分：] 和 (最高分) (3) 秒

完整游戏程序

当 �� 被点击

→ 将 [分数] 设为 (0)

→ 显示变量 [分数]

→ 显示变量 [最高分]

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [飞行挑战开始！] (2) 秒

→ 重复 (8) 次

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (25)> 那么

        → 说 [电量不足，提前结束！] (3) 秒

        → Tello 降落

        → 停止 [全部脚本]

    → 将 [动作选择] 设为 (在 1 和 3 之间取随机数)

    → 如果 <(动作选择) = (1)> 那么

        → Tello 向前飞行 (30) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

    → 如果 <(动作选择) = (2)> 那么

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (15)

    → 如果 <(动作选择) = (3)> 那么

        → Tello 向前翻滚

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (25)

    → 说 [当前分数：] 和 (分数) (1) 秒

→ Tello 降落

→ 等待 (2) 秒

→ 如果 <(分数) > (最高分)> 那么

    → 将 [最高分] 设为 (分数)

    → 说 [�� 新纪录！] (3) 秒

→ 说 [本次：] 和 (分数) 和 [分，最高：] 和 (最高分) 和 [分] (5) 秒

�� 小妙招

注意 Scratch 中的变量默认是”适用于所有角色”的。如果你只有一个角色（比如就显示信息），这没问题。但如果你的游戏有多个角色，每个角色有自己的分数，你需要创建”仅限此角色”的变量。

6.6 挑战：做一个”飞行英雄”积分游戏

游戏设计

故事背景：你是一位”飞行英雄”，驾驶无人机在空中执行任务。每完成一个动作就获得积分，但要小心电量！电量耗尽前尽可能多地获取积分！

计分规则：

动作	得分
前进 30 厘米	10 分
转弯 90 度	15 分
翻滚一次	30 分
上升 20 厘米	10 分
连续动作（前进+转弯）	额外 +20 分
电量低于 30% 时安全降落	额外 +50 分

完整程序

当 �� 被点击

→ 将 [分数] 设为 (0)

→ 将 [连续前进次数] 设为 (0)

→ 将 [游戏状态] 设为 [进行中]

→ 显示变量 [分数]

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [飞行英雄，出发！] (2) 秒

→ 重复执行

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (25)> 那么

        → 将 [游戏状态] 设为 [结束]

        → 如果 <(游戏状态) = [结束]> 那么

            → 说 [电量警报！快速降落！] (3) 秒

            → Tello 降落

            → 等待 (2) 秒

            → 将 [分数] 增加 (50)

            → 说 [安全降落奖励+50！] (2) 秒

            → 停止 [全部脚本]

    → 将 [动作] 设为 (在 1 和 5 之间取随机数)

    → 如果 <(动作) = (1)> 那么

        → Tello 向前飞行 (30) 厘米

        → 等待 (3) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

        → 将 [连续前进次数] 增加 (1)

        → 如果 <(连续前进次数) > (2)> 那么

            → 将 [分数] 增加 (20)

            → 说 [连续前进奖励+20！] (2) 秒

    → 如果 <(动作) = (2)> 那么

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (15)

        → 将 [连续前进次数] 设为 (0)

    → 如果 <(动作) = (3)> 那么

        → Tello 向左旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (15)

        → 将 [连续前进次数] 设为 (0)

    → 如果 <(动作) = (4)> 那么

        → Tello 向前翻滚

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (30)

        → 将 [连续前进次数] 设为 (0)

    → 如果 <(动作) = (5)> 那么

        → Tello 向上飞行 (15) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

    → 如果 <(Tello 高度) > (150)> 那么

        → Tello 向下飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 说 [分数：] 和 (分数) (1) 秒

游戏规则解释

• 随机动作：程序从 5 种动作中随机选一种执行，增加趣味性。

• 连续前进奖励：如果连续前进超过 2 次，额外加 20 分。这鼓励有策略的飞行。

• 转弯清零：转弯动作会重置”连续前进次数”，让玩家规划路线。

• 安全降落奖励：当电量低于 25% 时，程序自动结束游戏并降落，安全降落加 50 分。

• 高度保护：如果高度超过 150 厘米，自动下降，确保安全。

�� 小妙招

你可以根据实际情况调整积分规则和动作种类。比如加入”向后翻滚 +40 分””下降 -5 分”等更丰富的规则。

�� 本章小结

你已经掌握了变量这个重要的编程工具！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
变量的概念（带标签的盒子）	⬜
创建变量	⬜
设置变量值（设为）	⬜
修改变量值（增加）	⬜
显示和隐藏变量	⬜
飞行计时器	⬜
高度记录器（找最大值）	⬜
积分游戏	⬜
最高分记录	⬜

�� 本章重点回顾

• 变量就像一个带标签的盒子，可以存放数字或文字。

• “设为”是往盒子里放东西，“增加”是把盒子里的数字变大。

• 显示变量可以在舞台上实时看到变量的值。

• 找最大值的方法：用变量记住当前最大值，每次遇到新的值就比较并更新。

• 积分游戏结合了变量、条件判断、循环等多种编程概念。

• 好的变量名让人一看就懂它的用途。

�� 课后小任务

• 基础题：创建一个变量”飞行次数”，让无人机每完成一次起飞降落，次数加 1。

• 进阶题：创建一个”最低电量”变量，记录飞行过程中出现过的最低电量值。

• 挑战题：设计一个”飞行闯关”游戏——第 1 关需要获得 50 分才能”过关”，第 2 关需要 100 分，依此类推。

• 创意题：设计一个你自己的积分规则，至少包含 5 种不同的动作和对应的分数。

�� 码码的鼓励

“变量是编程中非常重要的概念！几乎所有程序都会用到变量——存分数、存名字、存时间……没有变量，程序就无法’记住’任何东西。”

“现在你已经会飞、会循环、会判断、还会用变量了！接下来，我们要深入了解 Tello EDU 身上的’感觉器官’——传感器，让无人机真正’感知’周围的世界！”

第 7 章 传感器大探险

�� 本章目标：了解 Tello EDU 的传感器种类，学会读取传感器数据，用传感器数据控制飞行行为，完成趣味传感器实验。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，我有个问题——无人机怎么知道自己飞了多高？怎么知道离地面有多远？”小飞好奇地问。

“问得好！”码码说，”这要感谢无人机身上的传感器！”

“传感器？是什么？”

“传感器就像无人机的’感觉器官’。你有眼睛能看、耳朵能听、皮肤能感受到温度——无人机也有类似的’器官’！”

“真的吗？让我看看无人机的’眼睛’和’耳朵’在哪里！”

“哈哈，它们藏得比较深。来，我给你一个个介绍！”

7.1 Tello 有哪些传感器？

四大传感器

Tello EDU 身上藏着四个重要的传感器，它们各司其职：

�� 传感器一：ToF 距离传感器

ToF = Time of Flight（飞行时间）

位置：机身底部

功能：测量无人机到正下方地面的距离

工作原理（简化版）：

传感器向地面发射一束红外光，光碰到地面后反弹回来。传感器测量光”去”和”回”用了多少时间，就可以算出距离了。

光速非常快（约 30 万公里/秒），但在这么短的距离内，还是可以精确测量的。

距离 = 光速 × 时间 ÷ 2（因为光走了”去 + 回”两倍距离）

测量范围：约 10 厘米到 800 厘米（8 米）

用途：定高飞行、着陆检测、距离预警

[配图：ToF 传感器工作原理示意图——发射红外光→碰到地面→反弹回来]

��️ 传感器二：气压计

位置：机身内部

功能：测量大气压力，间接计算高度

工作原理（简化版）：

你知道越高（海拔越高）空气越稀薄吗？气压计就是利用这个道理——大气压力越低，说明海拔越高。通过测量气压的变化，就能算出高度的变化。

�� 小知识：海平面的大气压约为 1013 百帕（hPa）。海拔每升高 100 米，气压大约降低 12 百帕。

用途：精确的高度测量、定高悬停

�� 传感器三：摄像头

位置：机身正面

功能：拍摄照片和视频，实时传回画面

技术参数：

• 照片分辨率：720P（1280 × 720 像素）

• 视频分辨率：1080P（1920 × 1080 像素）

• 视角：约 82.6°

用途：航拍、人脸识别、视觉跟踪、拍照记录

�� 你知道吗？

720P 的照片大约有 92 万个像素点（1280 × 720 = 921,600）。每个像素点都有红、绿、蓝三种颜色值。也就是说，一张照片包含了大约 276 万个数据！这就是”数字图像”的本质——无数个小小的颜色方块拼在一起。

⚡ 传感器四：加速度计（IMU 惯性测量单元）

位置：机身内部

功能：测量无人机在三个方向上的加速度和姿态

工作原理（简化版）：

加速度计就像你耳朵里的”前庭系统”（帮助你保持平衡的器官）。当无人机加速、减速、倾斜或旋转时，加速度计能感受到这些变化。

Tello 的 IMU 包含：

• 加速度计：测量三个方向（x、y、z）的加速度

• 陀螺仪：测量三个方向的旋转角速度

用途：保持飞行稳定、检测姿态、翻滚动作控制

[配图：Tello EDU 四个传感器的位置标注图]

�� 你知道吗？

你的手机里也有这些传感器！加速度计让手机知道你是在竖着拿还是横着拿；气压计让天气 APP 知道海拔高度；摄像头就更不用说了。你的手机其实就是一个小型”机器人”！

7.2 读取传感器数据

现在让我们学会在 Scratch 中读取这些传感器的数据。

Tello 扩展的传感器积木

Tello 扩展提供了以下数据查询积木（在 ��变量类或专门的 Tello 数据类别中）：

积木名称	返回值	说明
Tello 高度	数字（厘米）	当前飞行高度
Tello 距离	数字（厘米）	到下方地面的距离
Tello 飞行时间	数字（秒）	已飞行时间
Tello 电池电量	数字（%）	电池剩余百分比
Tello 温度	数字（°C）	机身温度
Tello 气压	数字（hPa）	大气压力
Tello 加速度 x	数字	x 方向加速度
Tello 加速度 y	数字	y 方向加速度
Tello 加速度 z	数字	z 方向加速度
Tello 速度 x	数字（厘米/秒）	x 方向速度
Tello 速度 y	数字（厘米/秒）	y 方向速度
Tello 速度 z	数字（厘米/秒）	z 方向速度

[配图：传感器数据查询积木截图]

实时显示传感器数据

让我们做一个”仪表盘”，在舞台上实时显示无人机的各项数据：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 将 [显示模式] 设为 [仪表盘]

→ 重复执行

    → 如果 <(显示模式) = [仪表盘]> 那么

        → 说 [高度：] 和 (Tello 高度) 和 [cm] 换行 

           和 [距离：] 和 (Tello 距离) 和 [cm] 换行

           和 [电量：] 和 (Tello 电池电量) 和 [%] 换行

           和 [温度：] 和 (Tello 温度) 和 [°C] 换行

           和 [时间：] 和 (Tello 飞行时间) 和 [秒] (0.5) 秒

这个程序让无人机起飞后，持续在屏幕上显示各种传感器数据，就像汽车的仪表盘一样！

�� 注意：实际使用时，需要根据 Scratch 的积木能力调整显示方式。如果”换行”不容易实现，可以分多个角色分别显示不同数据，或者每隔几秒轮流显示。

7.3 根据高度改变飞行速度

让我们写一个”智能飞行”程序——根据当前高度自动调整飞行行为：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (10) 次

    → 如果 <(Tello 高度) > (120)> 那么

        → 说 [高度太高！慢速前进] (2) 秒

        → Tello 向前飞行 (20) 厘米

        → 等待 (3) 秒

        → Tello 向下飞行 (10) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <((Tello 高度) > (60)) 且 ((Tello 高度) < (120))> 那么

        → 说 [高度适中！正常前进] (2) 秒

        → Tello 向前飞行 (40) 厘米

        → 等待 (3) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) < (60)> 那么

        → 说 [高度太低！快速前进并上升] (2) 秒

        → Tello 向前飞行 (50) 厘米

        → 等待 (3) 秒

        → Tello 向上飞行 (15) 厘米

        → 等待 (2) 秒

→ Tello 降落

程序逻辑

这个程序根据高度把飞行分为三个区域：

高度范围	行为	前进距离
> 120cm（太高）	慢速前进 + 下降	20cm
60-120cm（适中）	正常前进	40cm
< 60cm（太低）	快速前进 + 上升	50cm

这就好像无人机有了”高度感”——它知道自己飞得太高还是太低，自动调整飞行策略！

7.4 根据距离发出警报

让我们做一个”安全卫士”程序——当无人机距离地面太近时发出警报！

程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复执行

    → 如果 <(Tello 距离) < (20)> 那么

        → 说 [�� 危险！距离太近！] (2) 秒

        → Tello 向上飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 播放声音 [警报声]

    → 如果 <((Tello 距离) > (20)) 且 ((Tello 距离) < (50))> 那么

        → 说 [⚠️ 注意：距离较近] (1) 秒

    → 如果 <(Tello 距离) > (50)> 那么

        → 说 [✅ 距离安全] (0.5) 秒

    → 等待 (1) 秒

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (20)> 那么

        → 说 [电量不足，自动降落！] (3) 秒

        → Tello 降落

        → 停止 [全部脚本]

三级警报系统

这个程序实现了一个三级警报系统：

级别	距离范围	警报级别	动作
�� 红色	< 20cm	危险！	立即上升 + 警报声
�� 黄色	20-50cm	注意	文字提醒
�� 绿色	> 50cm	安全	正常显示

�� 小妙招

这个三级警报的思路在很多领域都有应用：

– 天气预报：蓝色预警、黄色预警、橙色预警、红色预警

– 空气质量：优、良、轻度污染、重度污染

– 考试成绩：不及格、及格、良好、优秀

把连续的数据分成几个”等级”，每个等级对应不同的反应——这是一种非常重要的编程思维！

7.5 趣味实验：无人机”测身高”

实验原理

你能用无人机来测量你的身高吗？当然可以！原理很简单：

• 让无人机飞到你头顶上方。

• 读取无人机到地面的距离（通过 ToF 传感器）。

• 你的身高 = 无人机到地面的距离 – 无人机到你头顶的距离。

当然，更简单的方法是：

• 先让无人机在地面上，读取距离（设为 D1）。

• 然后把无人机升到你的头顶高度，读取距离（设为 D2）。

• 你的身高大约是 D1 – D2 的差值。

不过这个方法需要比较精确的控制。让我们用更简单的方式来做——

“大概”测身高实验

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [实验开始！请站在无人机下方] (3) 秒

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [无人机在地面上，测量地面距离…] (3) 秒

→ 将 [地面距离] 设为 (Tello 距离)

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [无人机开始上升，请保持不动…] (3) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [测量头顶距离…] (3) 秒

→ 将 [头顶距离] 设为 (Tello 距离)

→ Tello 降落

→ 等待 (2) 秒

→ 将 [估算身高] 设为 ((地面距离) – (头顶距离))

→ 说 [估算身高约：] 和 (估算身高) 和 [厘米] (5) 秒

⚠️ 安全小卫士提醒

这个实验中，无人机会在人头顶上方飞行，请特别注意：

– 确保螺旋桨保护罩已安装

– 人不要乱动，保持站立稳定

– 如果感觉不安全，可以随时用手动方式让无人机降落

– 建议在爸爸妈妈的陪伴下进行

�� 你知道吗？

这种利用传感器间接测量目标尺寸的方法，在实际应用中很常见！比如：

– 农业无人机通过传感器测量作物高度，判断生长情况

– 建筑工人用激光测距仪测量楼层高度

– 自动驾驶汽车用雷达测量与前车的距离

7.6 综合实验：传感器数据记录器

让我们来做一个”数据记录器”——记录飞行过程中的各种数据，看看数据是怎么变化的！

程序

当 �� 被点击

→ 将 [记录次数] 设为 (0)

→ 将 [最大高度] 设为 (0)

→ 将 [最小高度] 设为 (999)

→ 将 [平均温度] 设为 (0)

→ 将 [温度总和] 设为 (0)

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (12) 次

    → 将 [记录次数] 增加 (1)

    → 如果 <(Tello 高度) > (最大高度)> 那么

        → 将 [最大高度] 设为 (Tello 高度)

    → 如果 <(Tello 高度) < (最小高度)> 那么

        → 将 [最小高度] 设为 (Tello 高度)

    → 将 [温度总和] 增加 (Tello 温度)

    → Tello 向前飞行 (25) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (30) 度

    → 等待 (1) 秒

→ Tello 降落

→ 等待 (2) 秒

→ 将 [平均温度] 设为 ((温度总和) / (记录次数))

→ 说 [飞行报告：] 换行

   和 [记录次数：] 和 (记录次数) 换行

   和 [最大高度：] 和 (最大高度) 和 [cm] 换行

   和 [最小高度：] 和 (最小高度) 和 [cm] 换行

   和 [平均温度：] 和 (平均温度) 和 [°C] (10) 秒

数据分析

飞行结束后，你可以把数据记录下来，在纸上画成图表：

[配图：传感器数据变化折线图示例——横轴是时间，纵轴是高度/温度]

�� 动脑筋

1. 为什么飞行过程中温度会变化？（提示：电机会发热！）

2. 为什么高度在不断变化？（提示：每次转弯时高度可能变化）

3. 如果把平均温度乘以飞行次数，能得到什么？

�� 本章小结

你已经了解了无人机的”感觉器官”！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
Tello 的四种传感器（ToF、气压计、摄像头、IMU）	⬜
ToF 距离传感器的工作原理	⬜
读取传感器数据的方法	⬜
根据高度调整飞行策略	⬜
根据距离发出警报	⬜
三级警报系统的设计	⬜
用传感器做趣味实验	⬜
数据记录与分析	⬜

�� 本章重点回顾

• ToF 传感器通过测量红外光的往返时间来计算距离。

• 气压计通过测量大气压力来间接测量高度。

• 摄像头可以拍照、录像，还支持图像识别。

• IMU（加速度计+陀螺仪）测量无人机的加速度和姿态，保持飞行稳定。

• 读取传感器数据可以让无人机做出更智能的决策。

• 把连续数据分级处理是一种重要的编程思维。

�� 课后小任务

• 基础题：写一个程序，实时显示无人机的高度和电量。

• 进阶题：设计一个”温度监测”程序，当温度超过 40°C 时自动降落并提醒。

• 挑战题：用传感器数据做一个”飞行日记”——每次飞行结束后，显示本次飞行的最大高度、最小高度、平均温度等数据。

• 创意题：设计一个你自己的传感器实验（比如用无人机测量桌子的高度、窗户的宽度等），写下实验步骤和结果。

�� 小飞的话

“原来无人机有这么多’感觉器官’！难怪它能飞得那么稳、那么准。”

码码说：”而且，摄像头这个’器官’特别厉害——它不只是拍照那么简单，还能’认出’人脸！下一章，我们就来学习用摄像头做人脸识别！”

第 8 章 拍照与人脸识别

�� 本章目标：学会调用 Tello 摄像头，在 Scratch 中显示摄像头画面，实现拍照功能，了解简单的人脸检测和视频侦测技术。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码码码！”小飞兴奋地跑过来，”你知道吗？无人机还能’认’出人脸！”

“当然啦！”码码一点也不意外，”Tello EDU 有一个摄像头，就像无人机的’眼睛’。通过摄像头看到的画面，配合一些特殊的算法，就能’认出’人脸。”

“算法？又是什么新东西？”

“算法就是解决问题的步骤和方法。比如’找人脸’的算法，就是一步一步地在画面中搜索’像人脸的图案’。”

“听起来好厉害！快教我怎么做！”

8.1 调用 Tello 摄像头

摄像头的工作原理

Tello EDU 的摄像头通过 WiFi 将视频画面实时传回电脑。你电脑上看到的画面并不是”直接”看到的，而是无人机拍下来，通过 WiFi 传到电脑上显示的。

这就像视频通话——你的手机摄像头拍到你，画面通过网络传到对方的手机上显示。

在 Scratch 中显示摄像头画面

Tello 扩展提供了摄像头相关的积木。连接成功后，可以在舞台上显示无人机摄像头拍摄到的实时画面。

基本步骤：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ 显示 Tello 摄像头画面

[配图：摄像头画面在 Scratch 舞台上显示的截图]

�� 注意：摄像头画面的显示位置可能需要调整。在 Scratch 中，你可以通过设置角色位置和大小来控制画面的显示区域。

8.2 拍照功能

基础拍照程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [3…] (1) 秒

→ 说 [2…] (1) 秒

→ 说 [1…茄子！] (1) 秒

→ Tello 拍照

→ 说 [照片已拍摄！] (2) 秒

→ Tello 降落

定时拍照程序

让无人机每隔几秒自动拍一张照片：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ 将 [照片数量] 设为 (0)

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 重复 (5) 次

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 拍照

    → 将 [照片数量] 增加 (1)

    → 说 [第] 和 (照片数量) 和 [张照片已拍摄！] (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (72) 度

    → 等待 (2) 秒

→ 说 [共拍摄] 和 (照片数量) 和 [张照片！] (3) 秒

→ Tello 降落

�� 小妙招

这个程序让无人机在 5 个不同角度各拍一张照片，就像拍了一组 360° 环绕照片！每次前进 30cm 然后右转 72°（360°÷5=72°），5 次刚好转一圈。

8.3 Scratch 视频侦测功能

什么是视频侦测？

Scratch 自带一个”视频侦测”（Video Sensing）扩展，可以通过电脑的摄像头（或者通过 Tello 传回的画面）来检测运动。

视频侦测可以做什么：

• 检测运动：画面中有东西在动吗？动了多少？

• 检测边缘：某个角色是否碰到了画面中运动的部分？

• 复制画面：把摄像头画面显示在舞台上

添加视频侦测扩展

• 在 Scratch 左下角点击扩展按钮。

• 找到”视频侦测”（Video Sensing）扩展。

• 点击添加。

添加后，积木区会出现一个绿色的”视频侦测”类别。

[配图：视频侦测扩展的添加步骤截图]

视频侦测积木一览

积木	功能
当视频运动 > (10)	当画面中检测到的运动量超过设定值时触发
在 [舞台] 上的视频 [运动]	获取指定区域的运动量
将视频 [透明度] 设为 (50)	设置摄像头画面的透明度
将视频切换为 [打开]	打开/关闭摄像头画面

[配图：视频侦测类别积木截图]

8.4 简单人脸检测

简化版”人脸检测”

真正的”人脸识别”需要复杂的 AI 算法。但在 Scratch 中，我们可以用一种简化的方法来”模拟”人脸检测：

思路：利用视频侦测积木检测画面中的运动。当有人靠近摄像头并移动时，运动量会变化。我们可以通过运动量的变化来判断”画面中是否有人”。

程序

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 将视频切换为 [打开]

→ 将视频 [透明度] 设为 (50)

→ 重复执行

    → 如果 <(在 [舞台] 上的视频 [运动]) > (30)> 那么

        → 说 [�� 检测到有人！] (1) 秒

        → 将视频 [透明度] 设为 (0)

    → 否则

        → 说 [�� 画面中没有检测到运动] (0.5) 秒

        → 将视频 [透明度] 设为 (80)

    → 等待 (0.5) 秒

�� 说明

这个程序并不是真正的”人脸识别”，而是”运动检测”。但它展示了一个重要概念：通过摄像头获取画面 → 分析画面内容 → 做出反应。真正的 AI 人脸识别也是这个流程，只是”分析”那一步用了更复杂的算法。

8.5 “追脸”飞行器小游戏

游戏创意

让我们做一个”追脸”小游戏——无人机尝试”追”着你的脸飞行！

当然，由于 Tello 的运动是离散的（每次飞一段固定距离），不是完全实时的跟踪，所以这个”追脸”更像是一个”朝目标飞过去”的简化版本。

程序设计

思路：利用 Scratch 角色的位置来模拟——创建一个”目标”角色，玩家通过移动身体（在摄像头前移动）来控制目标位置，无人机则尝试飞向目标。

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 将视频切换为 [打开]

→ 将视频 [透明度] 设为 (50)

→ 说 [追脸游戏开始！在摄像头前移动，我会跟着你！] (3) 秒

→ 重复 (15) 次

    → 将 [运动量] 设为 (在 [舞台] 上的视频 [运动])

    → 如果 <(运动量) > (20)> 那么

        → 说 [检测到运动！调整方向…] (1) 秒

        → 如果 <(在 [舞台] 上的视频 [运动]) 在 [x 方向]> 那么

            → Tello 向左飞行 (15) 厘米

            → 等待 (1) 秒

        → Tello 向前飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 否则

        → 说 [保持不动…] (1) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) > (120)> 那么

        → Tello 向下飞行 (10) 厘米

        → 等待 (1) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) < (50)> 那么

        → Tello 向上飞行 (10) 厘米

        → 等待 (1) 秒

→ 说 [游戏结束！] (2) 秒

→ Tello 降落

⚠️ 安全小卫士提醒

“追脸”游戏中，无人机可能会朝人的方向飞行。请：

– 务必安装保护罩

– 保持安全距离（至少 1 米）

– 飞行速度不要太快

– 手边准备好随时手动降落的方法

8.6 挑战：给无人机加一个”笑脸识别”

挑战说明

虽然 Scratch 没有内置的”笑脸识别”功能，但我们可以用一种创造性的方法来实现类似的效果！

思路

• 在 Scratch 中创建一个”笑脸”造型的角色。

• 利用视频侦测检测运动。

• 当检测到运动时（代表有人在摄像头前），笑脸角色出现。

• 当运动停止时，笑脸角色消失。

程序

主程序（无人机控制）：

当 �� 被点击

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 摄像头开启

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 广播 [开始检测]

→ 将视频切换为 [打开]

→ 将视频 [透明度] 设为 (30)

→ 重复 (10) 次

    → Tello 向前飞行 (20) 厘米

    → 等待 (2) 秒

    → Tello 向右旋转 (36) 度

    → 等待 (1) 秒

    → Tello 拍照

→ Tello 降落

→ 广播 [检测结束]

笑脸角色程序：

当接收到 [开始检测]

→ 隐藏

→ 重复执行

    → 如果 <(在 [舞台] 上的视频 [运动]) > (25)> 那么

        → 显示

        → 移到 [鼠标指针]

        → 说 [�� 检测到笑脸！] (1) 秒

    → 否则

        → 隐藏

        → 等待 (0.5) 秒

当接收到 [检测结束]

→ 停止 [这个角色的其他脚本]

→ 隐藏

�� 小妙招

这个程序用了”广播”功能来实现两个角色之间的通信：

– 主程序广播”开始检测”→笑脸角色收到后开始工作

– 主程序广播”检测结束”→笑脸角色收到后停止工作

“广播”是 Scratch 中角色之间传递信息的方式，就像对讲机一样——一个人喊话，所有人都能听到！

进阶想法

如果你有编程基础，可以在电脑上运行 Python 程序，用 OpenCV（一个计算机视觉库）来做真正的”人脸检测”，然后通过 Socket 通信把检测结果发送给 Scratch。这需要爸爸妈妈帮忙，但这是真正的 AI 技术！

[配图：OpenCV 人脸检测效果示意——画面中人脸被绿色方框标注]

�� 你知道吗？

你手机上的”人脸解锁”功能，用的就是类似的技术！手机前置摄像头拍到你→ 检测画面中是否有人脸 → 比对是不是你的脸 → 如果是就解锁。整个过程不到 1 秒！

人脸识别技术已经被广泛应用在：手机解锁、门禁系统、支付验证、相册自动分类、安防监控等领域。

�� 本章小结

你已经学会了无人机的”视觉”功能！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
调用 Tello 摄像头	⬜
在 Scratch 中显示摄像头画面	⬜
拍照功能	⬜
定时拍照	⬜
视频侦测扩展	⬜
运动检测	⬜
“追脸”飞行器	⬜
“笑脸识别”模拟	⬜
“广播”实现角色通信	⬜

�� 本章重点回顾

• 摄像头是无人机的”眼睛”，通过 WiFi 把画面传回电脑。

• 拍照可以用代码控制，配合飞行动作可以拍多角度照片。

• 视频侦测可以检测画面中的运动，用于判断画面是否发生变化。

• 人脸检测需要复杂的 AI 算法，但可以用运动检测来”模拟”。

• 广播是角色之间通信的方式，可以实现协同工作。

• 真正的 AI 视觉（如人脸识别）需要 Python + OpenCV 等工具。

�� 课后小任务

• 基础题：写一个程序，让无人机起飞后，每隔 3 秒拍一张照片，共拍 5 张。

• 进阶题：做一个”拍照打卡”游戏——无人机飞到指定位置拍照，然后换位置再拍。

• 挑战题：用视频侦测做一个”动作捕捉”程序——根据你在摄像头前的动作来控制屏幕上的角色。

• 创意题：设计一个”无人机摄影师”程序——无人机按照规划好的路线飞行，在每个位置拍照，最后做一个”相册展示”。

�� 码码的话

“视觉是人工智能中非常重要的一个领域。你现在做的虽然只是最基础的尝试，但已经是走在 AI 的路上了！”

“不过，一个人操控一架无人机已经很酷了，如果能同时操控好几架呢？让它们排成队形一起飞，像表演一样——这就是下一章要学的编队飞行！”

第 9 章 编队飞行小表演

�� 本章目标：了解多架 Tello 协同飞行的概念，理解编队通信原理，设计编队队形，完成综合编队飞行表演项目。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，你看过无人机编队表演吗？”小飞激动地说，”几百架无人机在夜空中组成各种图案——星星、花朵、文字……太壮观了！”

“看过看过！”码码的眼睛也亮了起来，”那叫’无人机灯光秀’，是用成百上千架无人机协同飞行完成的。”

“我们能用 Tello EDU 也做一个小型的编队表演吗？”

“当然可以！虽然 Tello EDU 的数量可能没有那么多，但原理是一样的！我们可以让 3 架、5 架甚至更多 Tello 一起飞行，按照预先编好的程序排成各种队形！”

“3 架 Tello 同时飞？那得怎么写程序？每架无人机一个程序吗？”

“哈哈，这就是编队飞行的秘密了！让我慢慢告诉你……”

9.1 多架 Tello 协同飞行概念

什么是编队飞行？

编队飞行就是多架无人机按照预定的位置和路线同时飞行，形成一个整体的”图案”或”表演”。

就像学校运动会上的团体操表演——很多同学按照预定的动作一起表演，形成一个壮观的图案。编队飞行就是”空中的团体操”！

为什么编队飞行很难？

单人飞行很简单：你只需要告诉一架无人机”飞到 A 点”。但编队飞行需要考虑更多问题：

�� 问题 1：位置关系

每架无人机在编队中的位置是不同的。比如 3 架无人机排成一条线，它们的位置分别是：

• 1 号机：x=0, y=0

• 2 号机：x=100, y=0（在 1 号右边 100 厘米）

• 3 号机：x=200, y=0（在 2 号右边 100 厘米）

每架无人机飞行的路线虽然类似，但起点和终点不同！

�� 问题 2：同步问题

如果 1 号机飞得快，3 号机飞得慢，队形就会乱掉。所以必须确保所有无人机同时开始、同时完成每个动作。

�� 问题 3：防撞

无人机之间的距离不能太近，否则会相撞。Tello EDU 建议两机之间至少保持 1 米的距离。

�� 问题 4：WiFi 干扰

每架 Tello EDU 都有自己的 WiFi 信号。如果多架无人机离得太近，WiFi 信号可能会互相干扰。这就是为什么需要专门的”编队模式”。

[配图：多架 Tello 编队飞行的示意图]

Tello EDU 编队的两种模式

模式一：AP 模式（接入点模式）

• 每架 Tello 连接到一个共同的路由器

• 电脑也连接到同一个路由器

• 通过局域网统一控制所有无人机

• 优点：控制更稳定

• 需要：一个路由器

模式二：STA 模式（站模式）

• 每架 Tello 连接到一个指定的 WiFi

• 更灵活，但设置更复杂

• 适合更专业的编队应用

对于我们的学习项目，我们可以用简化版的方式：

• 用一个路由器把所有 Tello 和电脑连起来

• 用 Python 程序（需要爸爸妈妈帮忙）分别控制每架无人机

• 或者，用 Scratch 的”广播”功能来模拟编队效果

9.2 编队通信原理（简化版）

通信模型

在多架无人机的编队中，通信就像一场”交响乐”：

• 指挥家（电脑/主控程序）：发出指令给每个乐手

• 乐手们（每架无人机）：收到指令后各自演奏

电脑（指挥家）

  ├── → Tello 1号（小提琴）

  ├── → Tello 2号（长笛）

  └── → Tello 3号（鼓）

编号与地址

每架 Tello EDU 都有一个独特的 WiFi 名称（SSID），格式是 “TELLO-XXXXXX”。在编队飞行中，我们需要：

• 给每架无人机一个编号（比如 1 号、2 号、3 号）

• 电脑通过不同的 WiFi 地址向每架无人机发送指令

• 每架无人机只响应给自己的指令

简化的”编队脚本”

在实际编队中，我们通常会写一个主脚本（Master Script），里面定义了每架无人机在每个时间点的动作：

时间 0 秒：

  1 号机 → 起飞

  2 号机 → 起飞

  3 号机 → 起飞

时间 3 秒：

  1 号机 → 向前飞 50cm

  2 号机 → 向前飞 50cm

  3 号机 → 向前飞 50cm

时间 6 秒：

  1 号机 → 向左转 45°

  2 号机 → 不动

  3 号机 → 向右转 45°

时间 9 秒：

  所有 → 降落

[配图：编队飞行的时间-动作表，横轴是时间，纵轴是每架无人机的动作]

�� 你知道吗？

2018 年，英特尔用 2000 架无人机完成了编队飞行表演，创造了吉尼斯世界纪录！2019 年，这个数字被中国的一家公司提升到了 2500 架！

控制这么多无人机同时飞行，需要：

– 高精度的 GPS 定位系统

– 专门的编队控制软件

– 强大的通信网络

– 严格的安全措施

我们现在用 3 架 Tello EDU 就能体验编队的基本原理了！

9.3 编队队形设计

让我们来设计几种经典的编队队形！

队形一：一字形

3 架无人机排成一条直线。

        1号    2号    3号

位置：  (0,0) (100,0) (200,0)

飞行程序思路：

起飞后：

  1 号机 → 飞到 (0, 0)（原地不动）

  2 号机 → 飞到 (100, 0)（向右 100cm）

  3 号机 → 飞到 (200, 0)（向右 200cm）

变队形时：

  同时向前飞行相同距离 → 保持一字形前进

队形二：V 字形

3 架无人机排成 V 字形（像大雁南飞的队形！）。

           2号

          /

    1号—

          \

           3号

位置：

  1 号机：(0, 0)     —— V 字的尖角

  2 号机：(-50, 80)  —— V 的左翼

  3 号机：(50, 80)   —— V 的右翼

飞行程序思路：

起飞后：

  1 号机 → 飞到 (0, 0)

  2 号机 → 向左飞 50cm，再向前飞 80cm

  3 号机 → 向右飞 50cm，再向前飞 80cm

队形三：三角形

3 架无人机排成等边三角形。

        1号

       / \

      /   \

    2号—3号

位置：

  1 号机：(0, 0)       —— 顶点

  2 号机：(-50, 87)    —— 左下（87 ≈ 50√3）

  3 号机：(50, 87)     —— 右下

�� 动脑筋

等边三角形的高 = 边长 × √3 ÷ 2 ≈ 边长 × 0.866

如果边长是 100cm，高就是 86.6cm ≈ 87cm

所以左下位置是 (-50, 87)，右下位置是 (50, 87)

队形四：圆形

3 架无人机排成一个圆形（3 个点均匀分布在圆上）。

     1号

    /   \

   /     \

  3号—2号

位置（圆心在 (100, 100)，半径 80cm）：

  1 号机：(100, 20)     —— 正上方

  2 号机：(169, 140)    —— 右下方（100+80×sin(120°), 100-80×cos(120°)）

  3 号机：(31, 140)     —— 左下方

[配图：四种编队队形的俯视图，标注每架无人机的位置坐标]

�� 小贴士

设计队形时，先在纸上画出俯视图（从上方看），标注每架无人机的位置。这样就能清楚地看到队形是什么样子，也方便计算每架无人机应该飞到哪里。

9.4 音乐同步飞行表演

让我们给编队飞行加上音乐，做一个有声有色的飞行表演！

音乐与飞行的同步

思路：把飞行动作和音乐节拍对应起来。比如每 2 秒一个节拍，每个节拍做一次飞行动作。

Scratch 中的音乐积木

Scratch 有内置的”音乐”扩展，可以演奏音符：

积木	功能
演奏音符 (60) (0.5) 拍	演奏一个音符
将乐器设为 (1)	选择乐器（1=钢琴, 2=电钢琴…）
将速度设为 (60) 拍/分钟	设置演奏速度

同步飞行程序

当 �� 被点击

→ 将速度设为 (120) 拍/分钟

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [表演开始！] (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 演奏音符 (60) (1) 拍  —— C 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向前飞行 (30) 厘米

→ 演奏音符 (62) (1) 拍  —— D 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 演奏音符 (64) (1) 拍  —— E 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向前飞行 (30) 厘米

→ 演奏音符 (65) (1) 拍  —— F 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 演奏音符 (67) (1) 拍  —— G 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向前飞行 (30) 厘米

→ 演奏音符 (69) (1) 拍  —— A 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向右旋转 (90) 度

→ 演奏音符 (71) (1) 拍  —— B 音

→ 等待 (1) 秒

→ Tello 向前飞行 (30) 厘米

→ 演奏音符 (72) (1) 拍  —— 高音 C

→ Tello 降落

→ 说 [表演结束！谢谢！] (3) 秒

加上灯光效果

Tello EDU 有 LED 灯，可以通过编程控制 LED 的颜色变化。配合音乐和飞行动作，可以创造出非常炫酷的效果！

→ 重复 (4) 次

    → 设置 LED 颜色为 [红色]

    → Tello 向前飞行 (30) 厘米

    → 演奏音符 (60) (1) 拍

    → 等待 (1) 秒

    → 设置 LED 颜色为 [蓝色]

    → Tello 向右旋转 (90) 度

    → 演奏音符 (64) (1) 拍

    → 等待 (1) 秒

�� 小妙招

设计音乐飞行表演时，可以先选好一首简单的曲子（比如《小星星》《欢乐颂》），然后按照曲子的节拍来安排飞行动作。每个音符对应一个动作，旋律就是飞行路线！

9.5 综合项目：设计一场 3 机编队表演

项目目标

设计一场由 3 架 Tello EDU 完成的编队飞行表演，时长约 2-3 分钟。

表演流程设计

第一幕：出场（30 秒）

  – 3 架无人机依次起飞

  – 飞到各自的起始位置

  – 形成 V 字形队形

第二幕：变换队形（30 秒）

  – V 字形 → 一字形

  – 一字形 → 三角形

  – 每次变换配合音乐

第三幕：飞行表演（60 秒）

  – 编队前进

  – 编队旋转

  – 高度变化

  – 同步翻滚

第四幕：谢幕（30 秒）

  – 回到初始位置

  – 依次降落

  – LED 灯光闪烁”致谢”

每架无人机的飞行路线

[配图：3 架无人机在整个表演中的飞行路线俯视图]

1 号机（V 字尖端）路线：

起飞 → (0, 0) → 前进 50cm → 左转 45° → 前进 30cm → 右转 90° → 前进 30cm → 回到 (0, 0) → 降落

2 号机（V 字左翼）路线：

起飞 → (-50, 80) → 前进 50cm → 左转 45° → 前进 30cm → 右转 90° → 前进 30cm → 回到 (-50, 80) → 降落

3 号机（V 字右翼）路线：

起飞 → (50, 80) → 前进 50cm → 左转 45° → 前进 30cm → 右转 90° → 前进 30cm → 回到 (50, 80) → 降落

�� 注意：3 架无人机的”相对动作”是相同的（都是前进 50cm、左转 45°…），只是各自的”绝对位置”不同。这就是编队飞行的关键——每架无人机执行相同的相对动作，但起点不同。

实现方式

方式一：简化模拟（推荐初学者）

如果只有一架 Tello EDU，可以用 Scratch 的多个角色来模拟编队效果：

• 创建 3 个角色，分别代表 3 架无人机（用不同颜色区分）。

• 每个角色按照预定的路线移动。

• 真实无人机只飞其中一个角色的路线（作为”演示机”）。

• 舞台上的 3 个角色模拟显示整体编队效果。

方式二：真实编队（需要 3 架 Tello EDU）

如果有 3 架 Tello EDU，可以用 Python 程序（爸爸妈妈帮忙）实现真实的多机控制：

# 简化版编队控制程序

import time

# 定义三架无人机的初始位置

positions = {

    ‘drone1’: {‘x’: 0, ‘y’: 0},

    ‘drone2’: {‘x’: -50, ‘y’: 80},

    ‘drone3’: {‘x’: 50, ‘y’: 80}

}

# 起飞

for drone in positions:

    drone.takeoff()

    time.sleep(2)

# 前进 50cm

for drone in positions:

    drone.forward(50)

    time.sleep(1)

# 左转 45°

for drone in positions:

    drone.rotate_ccw(45)

    time.sleep(1)

# 降落

for drone in positions:

    drone.land()

    time.sleep(1)

表演评分标准

评分项	说明	分值
队形准确度	编队队形是否整齐	20 分
同步性	3 架无人机动作是否同步	20 分
创意性	队形变换是否有创意	20 分
安全性	是否有安全措施，飞行是否稳定	20 分
音乐配合	飞行动作与音乐是否配合	20 分

�� 本章小结

你已经了解了编队飞行的基本概念！

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
编队飞行的概念	⬜
编队飞行的难点（位置、同步、防撞、WiFi）	⬜
编队通信的基本原理	⬜
一字形编队	⬜
V 字形编队	⬜
三角形编队	⬜
圆形编队	⬜
音乐同步飞行	⬜
3 机编队表演设计	⬜

�� 本章重点回顾

• 编队飞行是多架无人机按照预定队形同时飞行。

• 编队的难点在于位置控制、时间同步、防撞和通信。

• 每架无人机执行相同的相对动作，但起点位置不同。

• 四种经典队形：一字形、V 字形、三角形、圆形。

• 音乐同步可以让表演更有趣——每个节拍对应一个动作。

• 编队表演的设计分为四幕：出场、变换、表演、谢幕。

�� 课后小任务

• 基础题：在纸上画出 4 架无人机的”菱形”编队，标注每架的位置。

• 进阶题：设计一个 V 字形编队飞行的 Scratch 模拟程序（用 3 个角色模拟 3 架无人机）。

• 挑战题：为一首你喜欢的歌曲（比如《小星星》）编排飞行+音乐表演。

• 创意题：设计一个 5 架无人机的编队表演方案，至少包含 3 种队形变换。

�� 小飞和码码的对话

小飞：”编队飞行太酷了！3 架无人机一起飞，比 1 架好看多了！”

码码：”是的！而且这还只是 3 架，真正的灯光秀可以用上千架！”

小飞：”我已经迫不及待想要设计我自己的编队表演了！”

码码：”别急！我们还剩最后一章——你的飞行创意项目。在这章里，你要把前面学的所有知识都用上，做一个完整的创意项目！”

小飞：”好！我要做一个最酷的！”

第 10 章 我的飞行创意项目

�� 本章目标：综合运用所学知识，用”项目设计五步法”完成一个完整的无人机创意项目，总结编程思维，为未来的创客之路奠定基础。

�� 趣味导入

【小飞和码码的故事】

“码码，我们已经学了这么多东西！”小飞掰着手指头数，”Scratch 编程、控制无人机飞行、循环、条件判断、变量、传感器、摄像头、编队……感觉学会了好多超能力！”

“没错！”码码笑着说，”学了这么多，是时候展示你的实力了！”

“展示实力？怎么做？”

“做一个你自己的创意项目！把前面学的所有知识都用上，设计一个独一无二的无人机项目！”

“哇……我有点紧张，又有点兴奋！”

“别紧张！我来教你’项目设计五步法’，跟着这五步走，你一定能做出一个超棒的项目！”

“那我们开始吧！”

10.1 项目设计五步法

五步法总览

无论是做一个小玩具还是开发一个大软件，好的项目都遵循类似的过程。我们把它总结为“五步法”：

第 1 步：选题   → 我要做什么？

第 2 步：设计   → 怎么做的？画个计划

第 3 步：编程   → 动手写代码

第 4 步：测试   → 检查对不对

第 5 步：展示   → 给别人看看

[配图：项目设计五步法的流程图]

第 1 步：选题——我要做什么？

选题是项目的起点。好的选题应该是：

• 你感兴趣的：做自己喜欢的事情才有动力！

• 你能做到的：不要选太难的目标，先从小项目开始。

• 有意义的：能解决一个小问题，或者展示一个有趣的想法。

选题 brainstorming（头脑风暴）：

不要只想一个方案！先列出 5-10 个想法，然后从中选一个最好的。

比如：

• 无人机自动巡逻系统

• 无人机航拍助手

• 无人机”寻宝”游戏

• 无人机灯光秀

• 无人机”快递员”（模拟）

• 无人机障碍物挑战赛

• 无人机”跟拍”助手

• 无人机”画板”（在空中画画）

• 无人机气象站

• 无人机编队舞蹈

�� 小妙招

选题时可以用”如果…会怎样”的方法：

– 如果无人机能自动巡逻，会怎样？

– 如果无人机能帮人拍照，会怎样？

– 如果多架无人机能跳舞，会怎样？

每一个”如果”都是一个项目灵感！

第 2 步：设计——怎么做的？

选定题目后，不要急着写代码！先做设计：

设计文档包括：

• 项目名称：给你的项目取个响亮的名字。

• 项目描述：用 2-3 句话说清楚你要做什么。

• 功能列表：列出项目要实现的所有功能。

• 流程图：画出程序的执行流程。

• 变量清单：列出需要哪些变量。

• 界面设计：画出舞台上的角色和布局。

设计模板：

�� 项目设计文档

项目名称：____________________

项目描述：

_____________________________

_____________________________

功能列表：

1. ___________________________

2. ___________________________

3. ___________________________

程序流程：

开始 → ______ → ______ → ______ → 结束

需要的变量：

1. ___________________________

2. ___________________________

角色列表：

1. ___________________________

2. ___________________________

[配图：一个填写好的设计文档示例]

第 3 步：编程——动手写代码

按照设计文档，一步一步地在 Scratch 中编写程序。

编程原则：

• 分块编写：不要一次写完所有代码。先把程序分成几个”块”，一块一块地写。

• 先简单后复杂：先让核心功能跑起来，再添加高级功能。

• 边写边测试：每写完一块就测试一下，不要等全部写完再测试。

• 写注释：在积木旁边用文字标注这段代码是做什么的（可以用 Scratch 的”注释”功能）。

第 4 步：测试——检查对不对

测试是最容易被忽视但最重要的步骤！

测试清单：

• ✅ 程序能正常运行吗？

• ✅ 所有功能都实现了吗？

• ✅ 有没有 bug（错误）？

• ✅ 无人机飞行安全吗？

• ✅ 如果电量不足会怎样？

• ✅ 如果连接断开会怎样？

测试方法：

• 桌面测试：不连无人机，在 Scratch 中检查积木逻辑是否正确。

• 模拟测试：连上无人机，但在安全环境下逐步测试每个功能。

• 完整测试：在正式环境中运行完整程序。

• 多次测试：至少测试 3 次，看看每次结果是否一致。

�� 小妙招

发现 bug 不要慌！bug 是编程的”常客”，连最专业的程序员也会写出有 bug 的代码。关键是：

1. 冷静分析问题出在哪里

2. 缩小问题范围（从最后运行的代码开始检查）

3. 尝试修改并重新测试

4. 如果实在解决不了，可以问老师或同学

第 5 步：展示——给别人看看

项目完成后，把你的成果展示给别人看！

展示内容：

• 项目介绍：你做了什么？为什么要做这个？

• 功能演示：现场运行程序，展示效果。

• 技术说明：你用了哪些编程技术？（循环？变量？条件判断？）

• 遇到的困难：开发过程中遇到了什么问题？怎么解决的？

• 未来改进：如果有更多时间，你想怎么改进这个项目？

展示形式：

• 课堂演讲 + 现场演示

• 录制视频展示

• 制作海报展示

• 写成小论文

10.2 创意项目灵感库

如果你还在为选题发愁，这里有 10 个创意方向供你参考：

灵感 1：�� 无人机自动巡逻系统

描述：让无人机按照固定路线自动巡逻一个区域，遇到”异常”（比如高度突然变化）就发出警报。

用到知识：循环 + 条件判断 + 传感器 + 变量

难度：⭐⭐⭐

灵感 2：�� 无人机航拍助手

描述：无人机自动飞到多个预设位置，每个位置拍照，并在拍照前倒计时。

用到知识：基础飞行 + 拍照 + 等待 + 循环

难度：⭐⭐

灵感 3：��️ 无人机”寻宝”游戏

描述：在房间的几个位置放置”宝藏”标记，无人机按照程序依次飞到每个位置”收集”宝藏。

用到知识：基础飞行 + 变量（收集计数）+ 条件判断

难度：⭐⭐⭐

灵感 4：�� 无人机灯光秀

描述：利用 Tello 的 LED 灯，配合飞行动作和音乐，做一个小型灯光秀。

用到知识：LED 控制 + 音乐 + 循环 + 飞行动作

难度：⭐⭐⭐⭐

灵感 5：�� 无人机”快递员”（模拟）

描述：模拟无人机快递——从”仓库”起飞，飞到”收件人”位置，”投递”物品（模拟），然后返回。

用到知识：基础飞行 + 循环 + 变量（包裹数量）

难度：⭐⭐

灵感 6：�� 无人机障碍物挑战赛

描述：设计一个有障碍物的飞行路线，无人机需要穿越障碍物到达终点。

用到知识：基础飞行 + 条件判断 + 传感器

难度：⭐⭐⭐

灵感 7：�� 无人机”跟拍”助手

描述：无人机保持与”目标”（摄像头前的人）的固定距离，自动调整位置。

用到知识：视频侦测 + 条件判断 + 传感器 + 变量

难度：⭐⭐⭐⭐

灵感 8：�� 无人机”画板”

描述：结合 Scratch 的画笔功能，无人机的飞行动作和屏幕上的画笔同步，在空中”画画”。

用到知识：画笔扩展 + 循环 + 基础飞行

难度：⭐⭐⭐

灵感 9：��️ 无人机气象站

描述：无人机在不同高度飞行，记录每个高度的温度、气压等数据，生成”气象报告”。

用到知识：传感器 + 变量 + 循环 + 数据分析

难度：⭐⭐⭐

灵感 10：�� 无人机编队舞蹈

描述：多架无人机（或 Scratch 角色模拟）配合音乐，表演一段”舞蹈”。

用到知识：编队飞行 + 音乐 + 循环 + LED + 飞行动作

难度：⭐⭐⭐⭐⭐

�� 小贴士

这些灵感只是起点！你可以在这些基础上加入自己的想法，创造出独一无二的项目。最好的项目往往是把两三个灵感组合在一起。

比如：”无人机寻宝” + “灯光秀” = 无人机在寻宝过程中 LED 灯不断变化颜色，找到宝藏时灯光闪烁庆祝！

10.3 优秀作品案例展示

案例一：��️ 无人机”森林探险家”

项目描述：无人机模拟在”森林”（用纸箱模拟树木）中探险，自动避开障碍物，记录探索过的区域。

功能列表：

• 无人机自动起飞

• 前进一段距离

• 检测”障碍物”（用距离传感器模拟）

• 遇到障碍右转 90°，继续前进

• 用变量记录”探索距离”

• 电量不足时自动返回并降落

核心代码：

当 �� 被点击

→ 将 [探索距离] 设为 (0)

→ 将 [转弯次数] 设为 (0)

→ 显示变量 [探索距离]

→ 显示变量 [转弯次数]

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [森林探险开始！] (2) 秒

→ 重复执行

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (25)> 那么

        → 说 [电量不足，返回基地！] (3) 秒

        → Tello 降落

        → 停止 [全部脚本]

    → 如果 <(Tello 距离) < (25)> 那么

        → 说 [�� 发现树木！右转！] (2) 秒

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [转弯次数] 增加 (1)

        → Tello 向前飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 否则

        → Tello 向前飞行 (30) 厘米

        → 等待 (3) 秒

    → 将 [探索距离] 增加 (30)

    → 说 [已探索：] 和 (探索距离) 和 [厘米] (1) 秒

    → 如果 <(转弯次数) > (8)> 那么

        → 说 [�� 探险完成！] (3) 秒

        → Tello 降落

        → 停止 [全部脚本]

用到的编程知识：

• ✅ 循环（重复执行）

• ✅ 条件判断（如果距离 < 25 则转弯）

• ✅ 变量（探索距离、转弯次数）

• ✅ 传感器（距离、电池电量）

• ✅ 安全保护（电量低于 25% 自动降落）

项目亮点：

• 结合了条件判断和传感器数据，实现了”自动避障”

• 用变量记录了探索数据

• 有完善的安全保护机制

案例二：�� 无人机”节奏大师”

项目描述：无人机配合音乐节拍飞行，每个音符对应一个飞行动作和 LED 颜色变化。

功能列表：

• 起飞后配合《欢乐颂》旋律飞行

• 每个音符对应一个动作（前进、转弯、上升等）

• LED 颜色随节拍变化

• 高潮部分加入翻滚动作

• 结束时 LED 闪烁 + 降落

核心代码片段：

→ Tello 起飞

→ 将速度设为 (120) 拍/分钟

→ 设置 LED 颜色为 [红色]

→ 演奏音符 (64) (0.5) 拍  —— E

→ Tello 向前飞行 (15) 厘米

→ 设置 LED 颜色为 [橙色]

→ 演奏音符 (64) (0.5) 拍  —— E

→ Tello 向右旋转 (30) 度

→ 设置 LED 颜色为 [黄色]

→ 演奏音符 (65) (0.5) 拍  —— F

→ Tello 向前飞行 (15) 厘米

→ 设置 LED 颜色为 [绿色]

→ 演奏音符 (67) (0.5) 拍  —— G

→ Tello 向左旋转 (30) 度

→ 设置 LED 颜色为 [蓝色]

→ 演奏音符 (67) (0.5) 拍  —— G

→ Tello 向前飞行 (15) 厘米

→ 设置 LED 颜色为 [紫色]

→ 演奏音符 (65) (0.5) 拍  —— F

→ Tello 向上飞行 (10) 厘米

→ 设置 LED 颜色为 [白色]

→ 演奏音符 (64) (0.5) 拍  —— E

→ Tello 向下飞行 (10) 厘米

→ 设置 LED 颜色为 [红色]

→ 演奏音符 (62) (0.5) 拍  —— D

→ Tello 向前翻滚

→ 设置 LED 颜色为 [彩虹]

→ 演奏音符 (60) (1) 拍   —— C

→ 等待 (1) 秒

用到的编程知识：

• ✅ 音乐扩展（演奏音符）

• ✅ LED 控制（颜色变化）

• ✅ 基础飞行动作

• ✅ 顺序执行

• ✅ 循环（副歌部分重复）

项目亮点：

• 音乐、灯光、飞行三者完美同步

• 每个元素都有精心设计

• 观赏性很强

案例三：�� 无人机”飞行英雄”积分挑战赛

项目描述：设计一个综合性的积分飞行游戏，包含多种动作和挑战。

功能列表：

• 起飞后进入”挑战模式”

• 随机生成挑战动作（前进、转弯、翻滚、升降等）

• 完成动作获得积分

• 连续完成同种动作有额外奖励

• 电量低于 30% 时进入”紧急返航”模式

• 安全降落获得额外分数

• 显示最终得分和历史最高分

核心代码：

当 �� 被点击

→ 将 [分数] 设为 (0)

→ 将 [最高分] 设为 (0)

→ 将 [连续次数] 设为 (0)

→ 将 [上次动作] 设为 (0)

→ 显示变量 [分数]

→ 显示变量 [最高分]

→ 连接 Tello

→ 等待 (2) 秒

→ Tello 起飞

→ 等待 (2) 秒

→ 说 [�� 飞行英雄挑战赛开始！] (3) 秒

→ 重复执行

    → 如果 <(Tello 电池电量) < (30)> 那么

        → 说 [⚡ 电量警报！紧急返航！] (3) 秒

        → Tello 降落

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (50)

        → 说 [安全降落 +50 分！] (2) 秒

        → 如果 <(分数) > (最高分)> 那么

            → 将 [最高分] 设为 (分数)

        → 说 [最终得分：] 和 (分数) 和 [分] (5) 秒

        → 停止 [全部脚本]

    → 将 [当前动作] 设为 (在 1 和 6 之间取随机数)

    → 如果 <(当前动作) = (1)> 那么

        → 说 [挑战：前进！] (1) 秒

        → Tello 向前飞行 (40) 厘米

        → 等待 (3) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

    → 如果 <(当前动作) = (2)> 那么

        → 说 [挑战：右转！] (1) 秒

        → Tello 向右旋转 (90) 度

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (15)

    → 如果 <(当前动作) = (3)> 那么

        → 说 [挑战：翻滚！] (1) 秒

        → Tello 向前翻滚

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (30)

    → 如果 <(当前动作) = (4)> 那么

        → 说 [挑战：上升！] (1) 秒

        → Tello 向上飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

    → 如果 <(当前动作) = (5)> 那么

        → 说 [挑战：下降！] (1) 秒

        → Tello 向下飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (10)

    → 如果 <(当前动作) = (6)> 那么

        → 说 [�� 特殊挑战：连续翻滚！] (2) 秒

        → 重复 (3) 次

            → Tello 向右翻滚

            → 等待 (2) 秒

        → 将 [分数] 增加 (50)

    → 如果 <(当前动作) = (上次动作)> 那么

        → 将 [连续次数] 增加 (1)

        → 如果 <(连续次数) > (1)> 那么

            → 将 [分数] 增加 ((连续次数) × (10))

            → 说 [连续奖励 +] 和 ((连续次数) × (10)) 和 [分！] (2) 秒

    → 否则

        → 将 [连续次数] 设为 (1)

    → 将 [上次动作] 设为 (当前动作)

    → 说 [当前分数：] 和 (分数) (1) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) > (150)> 那么

        → Tello 向下飞行 (20) 厘米

        → 等待 (2) 秒

    → 如果 <(Tello 高度) < (40)> 那么

        → Tello 向上飞行 (15) 厘米

        → 等待 (2) 秒

用到的编程知识：

• ✅ 循环（重复执行）

• ✅ 条件判断（多个 if-else）

• ✅ 变量（分数、最高分、连续次数等）

• ✅ 随机数

• ✅ 传感器（电量、高度）

• ✅ 安全保护

项目亮点：

• 融合了所有学过的编程知识

• 游戏性强，有积分、奖励、最高分等机制

• 安全机制完善

10.4 编程思维总结

恭喜你走到这里！在这一章的最后，让我们回顾一下学习编程过程中培养的重要思维能力。

计算思维（Computational Thinking）

计算思维不是”像计算机一样思考”，而是用解决问题的方法来思考问题。它包括四个核心能力：

�� 能力一：分解（Decomposition）

把一个大的、复杂的问题拆分成小的、简单的部分。

例子：

• “设计编队表演”太大了 → 拆分成”设计队形””编写每架机的路线””添加音乐””测试修改”

• “画一个房子”太大了 → 拆分成”画墙壁””画屋顶””画门””画窗户”

�� 记住：再复杂的问题，拆成小块后，每一小块都很简单！

�� 能力二：模式识别（Pattern Recognition）

在问题中找到重复出现的规律或模式。

例子：

• 飞正方形：发现”前进+转弯”重复了 4 次 → 用循环

• 传感器数据：发现”检查→判断→行动”重复出现 → 用条件判断

• 编队飞行：发现每架机的相对动作相同 → 提取公共代码

�� 记住：找到规律就能简化问题！循环就是模式识别的最好例子。

�� 能力三：抽象（Abstraction）

忽略不重要的细节，抓住问题的本质。

例子：

• 设计迷宫飞行程序时，不需要关心墙壁是什么颜色的，只需要关心”哪里有障碍物”

• 编队飞行时，不需要关心每架无人机的具体型号，只需要关心”它在编队中的位置”

�� 记住：抽象就是”抓住重点，忽略细节”。就像画地图不需要画出每一棵树。

�� 能力四：算法（Algorithm）

设计一步一步的解决方案。

例子：

• 做早餐的算法：① 起床 → ② 刷牙 → ③ 煮面 → ④ 等水烧开 → ⑤ 下面条 → ⑥ 等 3 分钟 → ⑦ 盛出来

• 无人机起飞的算法：① 检查电量 → ② 检查环境 → ③ 连接 WiFi → ④ 起飞 → ⑤ 悬停稳定 → ⑥ 执行任务

�� 记住：算法就是”做事的步骤清单”。你写的每一段 Scratch 程序都是一个算法！

编程思维的日常生活应用

计算思维不只用在编程中，它在日常生活中也很有用：

思维能力	在编程中	在生活中
分解	把大程序拆成小模块	把大作业分成小任务
模式识别	发现重复的代码用循环	发现每天重复的习惯可以优化
抽象	忽略无关细节	考试时抓住题目重点
算法	编写程序步骤	按照菜谱做菜

10.5 给未来创客的话

你已经走了很远了！

让我们看看你的成长之路：

第 1 章：认识无人机 → 知道了无人机是什么

第 2 章：学习 Scratch → 学会了”搭积木”编程

第 3 章：连接无人机  → 第一次用代码控制飞行

第 4 章：循环的力量  → 让代码变简洁

第 5 章：条件判断    → 让无人机学会思考

第 6 章：变量与计分  → 让程序学会记忆

第 7 章：传感器探险  → 让无人机感知世界

第 8 章：拍照与识别  → 让无人机有了”眼睛”

第 9 章：编队飞行    → 让多架无人机协作

第10章：创意项目    → 综合运用，展示实力

从”完全不知道编程是什么”到”能用代码控制无人机编队飞行”，你已经完成了一次了不起的学习旅程！

未来的路

编程和无人机的世界非常大，你现在学到的只是冰山一角。如果你对这方面感兴趣，未来还有很多可以探索的方向：

�� Python 编程

Python 是更强大的编程语言，可以做出比 Scratch 更复杂的项目。用 Python 可以控制无人机做更高级的动作，甚至可以写人工智能程序！

�� 人工智能（AI）

AI 让计算机学会”思考”——识别人脸、理解语言、做出决策。如果你对第 8 章的人脸识别感兴趣，可以进一步学习 AI 知识！

�� 机器人技术

无人机是一种”会飞的机器人”。除了无人机，还有很多种类的机器人——轮式机器人、机械臂、人形机器人……每一种都很有趣！

�� 3D 打印与创客

你可以用 3D 打印机制作无人机的外壳、保护罩、创意配件。把你的设计从电脑变成实物！

�� 参加比赛

有很多适合青少年的编程和无人机比赛，比如：

• 全国青少年无人机竞赛

• Scratch 创意编程大赛

• 各类 STEM 创新挑战赛

参加比赛不仅能检验你的水平，还能认识很多志同道合的小伙伴！

保持好奇心

�� 码码的寄语

小朋友，编程最重要的不是记住多少积木、多少语法，而是保持好奇心。

每当你看到一个有趣的东西，问问自己：”这是怎么做的？我能做一个吗？”

每当你遇到一个问题，不要急着放弃，想想：”有没有别的方法？能不能拆成更小的问题？”

每当你完成一个项目，想想：”还能怎么改进？有没有更酷的想法？”

好奇心是创造力的源泉，而创造力是改变世界的力量。

你已经证明了自己有能力学习编程、控制无人机、创造有趣的项目。这只是开始——未来的世界等着你去探索和创造！

小飞和码码的故事（结局）

【小飞和码码的故事·终章】

阳光洒在书桌上，小飞看着眼前正在平稳飞行的 Tello EDU，嘴角露出了微笑。

“码码，你知道吗？一个月前我还不知道编程是什么。现在我能用代码让无人机飞正方形、翻跟头、甚至编队表演！”

“你进步很快！”码码的屏幕上显示着大大的笑脸。

“我决定了！”小飞的眼睛里闪着光，”我以后要造一架真正有用的无人机！帮农民伯伯喷洒农药，帮救援队搜救迷路的人，帮科学家去那些危险的地方探险！”

“很好的梦想！”码码说，”记住——每一个伟大的发明，都是从’如果…会怎样’开始的。”

“嗯！我会一直问’如果…会怎样’，一直创造，一直学习！”

“那就继续加油吧！”码码的屏幕上出现了一行字——

“编程的世界没有终点，每一行代码都是新的起点。”

[配图：小飞和码码一起看着无人机在阳光中飞行的温馨画面]

�� 本章小结

✅ 知识清单

知识点	你学会了吗？
项目设计五步法（选题→设计→编程→测试→展示）	⬜
创意项目灵感（10 个方向）	⬜
项目设计文档的编写	⬜
编程原则（分块编写、先简后繁）	⬜
测试方法与测试清单	⬜
展示方法与展示内容	⬜
计算思维四大能力（分解、模式识别、抽象、算法）	⬜
编程思维在日常生活中的应用	⬜

�� 本章重点回顾

• 项目设计五步法是做任何项目的基本流程。

• 好的选题应该是感兴趣的、能做到的、有意义的。

• 设计先行——先想清楚再动手，不要急着写代码。

• 分块编程、逐步测试是最有效的编程方法。

• 计算思维包括分解、模式识别、抽象、算法四大能力。

• 保持好奇心是持续进步的关键。

�� 毕业设计任务

任务：设计并完成一个综合创意项目！

要求：

• 提交项目设计文档（包括名称、描述、功能列表、流程图）

• 提交完整的 Scratch 程序

• 提交至少 3 次飞行测试的记录（照片或视频）

• 写一篇 300 字左右的项目总结（包括遇到的困难和解决方法）

• 准备 3 分钟的课堂展示

评分标准：

评分项	说明	分值
创意性	项目是否有新意	20 分
完整性	是否包含设计、编程、测试、展示	20 分
技术运用	是否综合运用了所学知识	20 分
安全性	是否有安全措施	15 分
展示效果	现场展示是否清晰流畅	15 分
文档质量	设计文档和总结是否完整	10 分

附录

附录 A：Scratch 积木速查表

运动类（蓝色）

积木	说明
移动 (10) 步	角色向前走
右转 (15) 度	角色向右转
左转 (15) 度	角色向左转
移到 x: (0) y: (0)	移到指定坐标
在 (1) 秒内滑行到 x: (0) y: (0)	缓慢滑行到指定位置

外观类（紫色）

积木	说明
说 [Hello!] (2) 秒	角色说话
将大小设为 (100) %	设置角色大小
将 [颜色] 效果增加 (25)	改变颜色效果
显示 / 隐藏	显示或隐藏角色
下一个造型	切换到下一个造型

声音类（粉色）

积木	说明
播放声音 [喵]	播放一个声音
将音量设为 (100) %	设置音量

事件类（黄色）

积木	说明
当 �� 被点击	程序开始
当按下 [空格] 键	按键触发
广播 [消息1]	发送消息
当接收到 [消息1]	接收消息

控制类（橙色）

积木	说明
等待 (1) 秒	暂停等待
重复 (10) 次	循环 N 次
重复执行	无限循环
如果 <条件> 那么	条件判断
如果 <条件> 那么 … 否则	条件判断（带否则）
停止 [全部脚本]	停止所有程序

侦测类（红色）

积木	说明
碰到 [边缘]？	检测碰撞
碰到颜色 [红色]？	检测颜色
按下 [空格] 键？	检测按键
在 (1) 和 (10) 之间取随机数	生成随机数

运算类（绿色）

积木	说明
( ) + ( )	加法
( ) – ( )	减法
( ) × ( )	乘法
( ) / ( )	除法
( ) > ( )	大于比较
<( ) 且 ( )>	与运算
<( ) 或 ( )>	或运算

变量类（天蓝色）

积木	说明
将 [变量] 设为 (0)	赋值
将 [变量] 增加 (1)	增加
显示变量 [变量]	显示
隐藏变量 [变量]	隐藏

附录 B：Tello EDU 指令速查表

基础飞行指令

指令	参数范围	说明
起飞	—	起飞悬停（约 1m 高）
降落	—	降落着地
向前飞行	20-500 厘米	向机头方向飞行
向后飞行	20-500 厘米	向机尾方向飞行
向左飞行	20-500 厘米	向左侧飞行
向右飞行	20-500 厘米	向右侧飞行
向上飞行	20-500 厘米	升高
向下飞行	20-500 厘米	降低
向左旋转	1-360 度	逆时针旋转
向右旋转	1-360 度	顺时针旋转

翻滚指令

指令	说明
向前翻滚	向机头方向翻滚
向后翻滚	向机尾方向翻滚
向左翻滚	向左侧翻滚
向右翻滚	向右侧翻滚

传感器数据

数据	单位	说明
高度	厘米	当前飞行高度
距离	厘米	到地面的距离
飞行时间	秒	已飞行时间
电池电量	%	剩余电量百分比
温度	°C	机身温度
气压	hPa	大气压力
加速度 x/y/z	—	三轴加速度
速度 x/y/z	cm/s	三轴速度

Tello EDU 技术参数

参数	数值
重量	约 80g（含电池）
尺寸	98 × 92.5 × 41 mm
最大飞行距离	约 100m
最大飞行速度	8m/s
最大飞行高度	30m
续航时间	约 13 分钟
电池容量	1100mAh
摄像头	720P 照片 / 1080P 视频
WiFi	2.4GHz
悬停精度	垂直 ±0.1m，水平 ±0.3m

附录 C：常见问题解答

Q1：Scratch 连不上 Tello 怎么办？

A：检查以下几点：

• Tello 是否已开机（指示灯是否闪烁）

• 电脑是否已连接到 Tello 的 WiFi（TELLO-XXXXXX）

• Tello Scratch Link 是否在后台运行

• 尝试关闭防火墙或添加 Scratch 到白名单

• 重启 Tello 和 Scratch

Q2：无人机飞不稳怎么办？

A：可能的原因：

• 螺旋桨没有安装正确（检查 A/B 标记）

• 飞行环境有风（Tello 不适合在户外有风环境飞行）

• 电池电量不足（充满电再试）

• 飞行区域太小（需要至少 2m × 2m 的空间）

Q3：程序执行到一半无人机突然降落？

A：可能是以下原因：

• 电量不足——Tello 电量过低时会自动降落保护

• 连接中断——WiFi 信号不稳定导致连接断开

• 超时保护——长时间没有发送指令，Tello 会自动降落

• 信号干扰——附近有其他 WiFi 设备干扰

Q4：怎么让无人机飞得更精确？

A：

• 在室内无风环境飞行

• 使用较小的飞行距离（30-50cm 比 200cm 更精确）

• 每个动作之间加足够的等待时间

• 飞行前确保电量充足

• 多次测试，取最佳结果

Q5：编队飞行时 WiFi 互相干扰怎么办？

A：

• 使用 AP 模式，所有 Tello 连接同一个路由器

• 增加无人机之间的距离（至少 1.5m）

• 减少同时通信的频率

• 使用专门的编队控制软件

附录 D：安全指南汇总

飞行前检查清单

• [ ] 螺旋桨安装正确（A 对 A，B 对 B）

• [ ] 保护罩已安装并固定

• [ ] 电池电量充足（≥50%）

• [ ] 飞行区域已清理（无障碍物）

• [ ] 飞行区域足够大（≥2m × 2m）

• [ ] 周围没有围观人员（至少 1m 距离）

• [ ] 头发扎好，衣物整齐

• [ ] 家长或老师在场

飞行中注意事项

• [ ] 不要让手指靠近旋转的螺旋桨

• [ ] 注意观察电量（<30% 准备降落，<20% 立即降落）

• [ ] 注意机身温度（过烫时休息）

• [ ] 不要在头顶上方长时间飞行

• [ ] 不要在水源附近飞行

飞行后注意事项

• [ ] 等待电机冷却后再充电

• [ ] 不要在无人看管时充电

• [ ] 使用 5V/1A 充电器

• [ ] 电池不要放在高温环境中

• [ ] 长时间不使用时，电池保持 50% 左右电量存放

附录 E：术语表

术语	英文	解释
无人机	Drone / UAV	无人驾驶飞行器
旋翼	Rotor	旋转的桨叶，提供升力
螺旋桨	Propeller	旋翼的叶片
悬停	Hover	在空中保持不动
编程	Programming	用代码告诉计算机做什么
程序	Program	一组指令的集合
积木	Block	Scratch 中的编程元素
循环	Loop	重复执行一段代码
条件判断	Condition	根据条件决定做什么
变量	Variable	存放数据的”盒子”
传感器	Sensor	感知环境信息的器件
ToF	Time of Flight	飞行时间（测距技术）
IMU	Inertial Measurement Unit	惯性测量单元
WiFi	Wireless Fidelity	无线通信技术
算法	Algorithm	解决问题的步骤
调试	Debug	找出并修复程序中的错误
扩展	Extension	Scratch 的额外功能包

�� 后记

亲爱的小朋友，恭喜你读完了这本书！

从翻开第一页时的”无人机是什么”，到现在能够设计自己的飞行创意项目，你已经完成了一段了不起的旅程。

记住，编程不是目的，而是一种工具——一种帮你实现创意、解决问题、探索世界的工具。无人机也不只是玩具，它是一个让你把想象力变成现实的载体。

未来，你可以用编程做更多更多有趣的事情——做游戏、做动画、做机器人、做网站、做 APP……只要你愿意学，没有什么是做不到的。

保持好奇心，保持勇气，保持对世界的热爱。

你已经是一个小小的创客了。

去创造属于你自己的未来吧！ ��

—— 全书完 ——