教學(xué)設(shè)計《機器人撿球》

6/6機器人撿球課題：機器人撿球（第3章第2節(jié)）一、教材分析本課是第3章第2節(jié)第1課時，教學(xué)內(nèi)容為機器人綜合應(yīng)用課，要求學(xué)生能夠整體設(shè)計特定功能的機器人，更加智能地服務(wù)生活。本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生整體分析機器人撿球動作過程，將其分為找球、抓球、放球三個步驟，再設(shè)計各個功能。本節(jié)課注重引導(dǎo)學(xué)生自主測量伺服電機不同角度，找到實現(xiàn)抓、松、抬、低的方法，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的意識，掌握一般器件實現(xiàn)機器人功能的方法。二、學(xué)情分析教學(xué)對象為九年級學(xué)生，他們學(xué)習(xí)了VB程序設(shè)計，掌握程序編寫設(shè)計的基本技能，同時經(jīng)歷過了前面各種傳感器的學(xué)習(xí)，以及第1節(jié)《智能風(fēng)扇》的綜合實踐，已經(jīng)具備設(shè)計實現(xiàn)機器人整體功能的能力，對一般器材并不陌生。故本節(jié)課大膽放手讓學(xué)生自主測量伺服電機不同角度，以實現(xiàn)撿球的功能，師生討論共同畫出整體流程圖，學(xué)生自己實現(xiàn)代碼設(shè)計。三、教學(xué)目標1.認識伺服電機，掌握伺服電機設(shè)置角度的方法；2.動手測量、實踐，掌握一般器件實現(xiàn)機器人特定功能的方法；3.將伺服電機應(yīng)用到機械手的設(shè)計中，實現(xiàn)撿球功能。4.學(xué)會機器人功能實現(xiàn)的整體設(shè)計和各個擊破的思路與方法。激發(fā)學(xué)生運用信息技術(shù)的熱情，讓機器人為美好生活提供更多服務(wù)。四、教學(xué)重點與難點1.重點（1）利用伺服電機不同角度實現(xiàn)撿球功能。（2）機器人撿球整體功能的設(shè)計流程與代碼實現(xiàn)。2.難點利用伺服電機不同角度實現(xiàn)撿球功能。五、教學(xué)方法采用教師講授、演示、學(xué)生實踐相結(jié)合的方法。六、課前準備多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、器材（主控板、超聲波傳感器、伺服電機、有源蜂鳴器、光線傳感器、紅外線避障、灰度傳感器、LED燈、LCD液晶屏）、學(xué)習(xí)任務(wù)單、教學(xué)課件等。七、教學(xué)過程1.情境導(dǎo)入（1）教師活動與學(xué)生活動展示圖片：羽毛球場上，散落一地的羽毛球，工作人員在彎腰撿球。想：如果能有一個機器人專門幫忙撿球就好了。（2）設(shè)計意圖情境導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.整體設(shè)計分析（1）教師活動與學(xué)生活動你覺得這個撿球機器人應(yīng)該如何設(shè)計？包含哪些功能？學(xué)生回答。教師總結(jié)：功能——找球、抓球、放球。構(gòu)成——超聲波距離傳感器、機械爪、球筐等結(jié)構(gòu)。球筐超聲波距離傳感器機械手球筐超聲波距離傳感器機械手圖1撿球機器人（2）設(shè)計意圖培養(yǎng)學(xué)生整體設(shè)計的思維，并能分解成不同的具體功能。3.撿球功能實現(xiàn)（1）教師活動與學(xué)生活動過渡：整個功能中，大家最不熟悉的就是機械手撿球的功能設(shè)計與實現(xiàn)，下面我們來重點學(xué)習(xí)。a.結(jié)構(gòu)分析，組裝搭建1號伺服電機2號伺服電機1號伺服電機2號伺服電機圖2機械手b.舵機（伺服電機）介紹圖3舵機將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象，它能精準控制速度和位置。0～180度；需要幾個舵機：2個；使用MG996R型伺服電機制作機械爪和機械臂。（一個控制抓取、一個控制抬低）任務(wù)一：完成機械手的組裝搭建（只需將機械臂連接，并將機械手固定到底盤）任務(wù)二：測量實現(xiàn)抓球的表1結(jié)構(gòu)功能代碼爪松抓臂抬低c.展示反饋表2(2)設(shè)計意圖a.認識伺服電機，掌握機械手的搭建。b.自主測量伺服電機不同角度，實現(xiàn)不同功能。4.功能完善與創(chuàng)新(1)教師活動與學(xué)生活動a.機器人撿球的整體流程是什么？畫出流程圖。圖4流程圖任務(wù)三：完成機器人撿球的整體功能eq\o\ac(○,1)檢測球：超聲波距離傳感器組裝、連接、測距圖5控件eq\o\ac(○,2)球筐的搭建參考效果：圖6球筐eq\o\ac(○,3)整體代碼的編寫參考代碼：圖7代碼b.創(chuàng)新（拓展）參考：eq\o\ac(○,1)讓你的撿球機器人與眾不同：增加鳴叫、閃光等功能。eq\o\ac(○,2)能否讓你的撿球機器人程序統(tǒng)計撿球個數(shù)？eq\o\ac(○,3)如果是撿乒乓球，機械爪該如何設(shè)計？(2)設(shè)計意圖a.繪制整體流程圖，幫助整理思路，有助于程序代碼的編寫。b.測試抓球的最佳距離。c.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維意識。5.課堂總結(jié)(1)教師活動與學(xué)生活動a.小結(jié)eq\o\ac(○,1)舵機（伺服電機）的應(yīng)用eq\o\ac(○,2)整體設(shè)計找球——超聲波距離傳感器抓球——伺服電機放球——完成創(chuàng)意提醒作品eq\o\ac(○,3)“懶人思維”讓機器人為美好生活