《智能機(jī)器人與傳感器》教案課程單元設(shè)計(jì)14 - 動(dòng)作（舵機(jī)伺服器）

PAGEPAGE2《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》一、教案頭本次課標(biāo)題：動(dòng)作相關(guān)--舵機(jī)伺服器（機(jī)器人關(guān)節(jié)）授課班級(jí)16電子信息3-1上課時(shí)間課時(shí)：2上課地點(diǎn)知行樓5-413教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、能使用舵機(jī)，能正確連接至驅(qū)動(dòng)板上2、學(xué)會(huì)使用產(chǎn)生PWM脈沖3、學(xué)會(huì)改變PWM脈沖的占空比，進(jìn)而改變舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度4、學(xué)會(huì)測(cè)試旋轉(zhuǎn)的精度1、熟練掌握舵機(jī)伺服器工作原理；2、熟練掌握使用PWM脈寬控制舵機(jī)位置的原理3、熟練掌握使用程序產(chǎn)生PWM的方法4、掌握轉(zhuǎn)動(dòng)精度的測(cè)量方法5、了解多個(gè)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力訓(xùn)練任務(wù)及案例任務(wù)1：連接舵機(jī)至驅(qū)動(dòng)板任務(wù)2：編程產(chǎn)生50HzPWM脈沖任務(wù)3：編程產(chǎn)生可調(diào)占空比：從1ms到2ms任務(wù)4：觀察結(jié)果，是否從0度轉(zhuǎn)到180度可變?nèi)蝿?wù)5：測(cè)試轉(zhuǎn)動(dòng)的精度參考資料【1】郭彤穎，張輝，《機(jī)器人傳感器及其信息融合技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，ISBN：9787122283658，2017年1月【2】賈海瀛,《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》，ISBN:9787040422658，高等教育出版社，2015年9月【3】TeroKarvinen,etc.,《Make:Sensors》,ISBN:9781449368104，O'Reilly，2016【4】KimmoKarvinenandTeroKarvinen,《GettingStartedwithSensors》,ISBN：9781449367084，MakerMedia,Inc.,2014【5】樹莓派官網(wǎng)：/【6】SPI庫(kù)下載地址:/doceme/py-spidev【7】樹莓派實(shí)驗(yàn)室：/2017/08/07/hexapod-walker-raspberry-pi.html二、教學(xué)設(shè)計(jì)步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)時(shí)間分配告知（教學(xué)內(nèi)容、目的）1、熟練掌握舵機(jī)伺服器工作原理；2、熟練掌握使用PWM脈寬控制舵機(jī)位置的原理3、熟練掌握使用程序產(chǎn)生PWM的方法4、掌握轉(zhuǎn)動(dòng)精度的測(cè)量方法5、了解多個(gè)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)教師主講多媒體聽講解5分鐘引入（任務(wù)項(xiàng)目）舵機(jī)是可以通過(guò)編程的方法改變角度的電動(dòng)機(jī)。機(jī)器人的關(guān)節(jié)大多數(shù)用的都是此類舵機(jī)。關(guān)鍵的技術(shù)就是利用電位器、通過(guò)ADC產(chǎn)生電位器對(duì)應(yīng)位置的數(shù)值的方法得到轉(zhuǎn)動(dòng)角度的。教師主講多媒體聽講解5鐘操練（掌握初步或基本能力）1、講解舵機(jī)伺服器工作原理；2、講解使用PWM脈寬控制舵機(jī)位置的原理3、講解使用程序產(chǎn)生PWM的方法4、講解轉(zhuǎn)動(dòng)精度的測(cè)量方法5、講解多個(gè)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)師生互動(dòng)討論小組討論20分鐘深化（加深對(duì)基本能力的體會(huì)）1、編程產(chǎn)生可變占空比、50Hz的PWM脈沖2、測(cè)試1ms到2ms這1ms內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)180度角的精度。教師主講上機(jī)指導(dǎo)實(shí)際操作演示指導(dǎo)+實(shí)操25分鐘歸納(知識(shí)和能力)作為第二個(gè)模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的應(yīng)用的例子，伺服器將電位器的轉(zhuǎn)動(dòng)與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)聯(lián)上，利用電位器的電阻變化來(lái)對(duì)應(yīng)精確的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)大小的模擬量。師生互動(dòng)小組討論討論小組討論2分鐘訓(xùn)練鞏固拓展檢驗(yàn)演示機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是如何結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生機(jī)器人整體的姿勢(shì)師生互動(dòng)實(shí)際操作演示指導(dǎo)+實(shí)操15分鐘總結(jié)通過(guò)學(xué)習(xí)單個(gè)舵機(jī)的工作原理及控制方法，進(jìn)而學(xué)習(xí)由多個(gè)舵機(jī)構(gòu)成的機(jī)器臂。以及如何通過(guò)控制多個(gè)舵機(jī)，讓機(jī)