第18課學(xué)生機(jī)器人跳舞.doc

第18課 學(xué)生機(jī)器人跳舞教學(xué)目的與要求1.認(rèn)識(shí)伺服電機(jī)，了解伺服電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)。2.了解伺服電機(jī)的工作原理。3.學(xué)會(huì)編寫控制伺服電機(jī)的程序。4.以學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)為主，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。5.讓學(xué)生在解決問題的過程中體會(huì)成功的快樂。6.利用所學(xué)的機(jī)器人知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用問題。課時(shí)安排建議安排1課時(shí)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)：學(xué)會(huì)編寫控制伺服電機(jī)的程序。2.難點(diǎn)：計(jì)數(shù)循環(huán)控件的設(shè)置，學(xué)會(huì)編寫控制伺服電機(jī)的程序。教材分析與教法建議1教材的地位與作用本課的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)機(jī)器人的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角設(shè)置?？梢韵茸寣W(xué)生觀察伺服電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生了解伺服電機(jī)的工作原理，并比較與直流電機(jī)有什么不同之處。本課介紹了計(jì)數(shù)循環(huán)控件，教師要向?qū)W生講解計(jì)數(shù)循環(huán)控件的作用，并提醒學(xué)生注意它有兩個(gè)圖標(biāo)，中間的程序會(huì)按照計(jì)數(shù)循環(huán)控件設(shè)置的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行。伺服電機(jī)是按照角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，最大的值為180度。在新授內(nèi)容之后，可以安排學(xué)生將前面所學(xué)的直流電機(jī)知識(shí)結(jié)合起來，讓學(xué)生編寫邊行走邊跳舞的機(jī)器人程序。2教學(xué)方法指導(dǎo)本課可以采用自主學(xué)習(xí)探究法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)。參考資料伺服電機(jī)是一種能根據(jù)指令到達(dá)特定位置的專用電機(jī)。伺服電機(jī)由一個(gè)直流電機(jī)、一個(gè)齒輪減速單元、一個(gè)軸位置傳感器和一套控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電路組成。“伺服”一詞本身是指系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)其行為能力，也就是說，系統(tǒng)在響應(yīng)控制信號(hào)時(shí)，能夠檢測自身位置并補(bǔ)償外加的負(fù)載。 伺服電機(jī)伺服電機(jī)主要用在定位控制方面，因此它們輸出軸的行程往往限制在180左右。伺服電機(jī)的輸入信號(hào)是控制輸出軸到達(dá)期望角位移的一串波形。伺服電路的功能是測量當(dāng)前位置并確定它與期望位置的差異。如果有差異存在，伺服電路就會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使輸出軸達(dá)到期望位置。下圖所示為伺服電機(jī)的工作原理。伺服電機(jī)工作原理圖伺服電機(jī)接收一個(gè)代表輸出軸期望位置的輸入信號(hào)。伺服控制電路將輸入信號(hào)與代表輸出軸實(shí)際位置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，并得到一個(gè)“誤差”信號(hào)去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)。伺服電機(jī)上都有一個(gè)內(nèi)置的齒輪減速器，它的輸出才是電機(jī)的最終輸出。位置傳感器返回代表實(shí)際位置的反饋信號(hào)。伺服控制信號(hào)我們的伺服電機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的三線接口，包括電源線、地線和控制線。控制線采用PWM機(jī)制對位置信號(hào)進(jìn)行編碼。伺服PWM不同于DC齒輪減速電機(jī)的速度控制PWM。在速度控制PWM方法中，占空比（即“ON時(shí)間”所占的百分比）決定了電機(jī)的速度。而在伺服PWM機(jī)制中，脈寬的寬度只代表一個(gè)特定的控制值。下圖所示為三種控制伺服電機(jī)的PWM波形。波形寬度范圍從920us到2120us不等。每種脈沖的時(shí)間寬度對應(yīng)于伺服電機(jī)將要達(dá)到的特定角位移。例如，中間波形的脈沖寬度為1520us，它代表伺服電機(jī)行程范圍的中間位置。伺服電機(jī)脈沖寬度定位波形正脈沖的寬度決定了伺服電機(jī)