機器人教案

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科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： ** 授課時間：11月7日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1． 使學生初步了解機器人概念、特征； 2． 使學生了解中鳴、樂高機器人工作原理。 教學重點 機器人原理的介紹 教學步驟 1． 導入 機器人誕生、機器人的發(fā)展 2． 概念講解 智能機器人的構(gòu)成 3． 基本工具初識 馬達、機械部件 組織形式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 機器人發(fā)展歷史及簡單結(jié)構(gòu)拼裝 1、機器人誕生 教師：用幻燈片展示自己的總結(jié) 中國的科學家們把機器人定義為“機器人是一種自動化的機器，而且其具備一些人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力、協(xié)同能力等，是一種具有高度靈活性的自動化機器?！? 2、機器人的發(fā)展 教師：用幻燈片展示自己的總結(jié) 第一代機器人屬于示教再現(xiàn)型 第二代則具備了感覺能力 第三代機器人是智能機器人 3、智能機器人的構(gòu)成 它不僅具有感覺能力，而且還具有獨立判斷和行動的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因而能夠完成更加復雜的動作。中央電腦控制手臂和行走裝置，使機器人的手完成作業(yè)，腳完成移動，機器人能夠用自然語言與人對話。 具有機械部件 （例如：木板、金屬板、塑料板、有機玻璃板，還有螺絲、螺帽等各種五金緊固件。） 具有感應和動作電子部件 （光源傳感器、聲音傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器等。） 具有機器人的大腦（RCU） 具有機器人的思想（編程實現(xiàn)） 教師：對學生的回答進行補充。 學生活動： 熟悉樂高機器人的零件結(jié)構(gòu)，拼插簡單的機器人 積木塊垂直結(jié)構(gòu)的搭建，馬達能量分為1——5級，按照馬達的功率，進行速度的調(diào)整。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生對智能機器人有一定的了解。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月8日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1．使學生初步了解機器人編程環(huán)境 2．使學生學會安裝機器人編程環(huán)境，會下載一些簡單的程序。 教學重點 1.機器人編程環(huán)境（樂高編程簡單介紹） 2.下載工具的使用 教學步驟 1． 導入 2． 概念講解 3．學生活動（馬達的使用） 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高機器人編程環(huán)境介紹（一） 一、導入（5分鐘） 教師：展示機器人編程界面，介紹一些概念 二、概念講解 1、機器人防火墻的用途 ☆ 教師：防火墻對于機器人的意義 防火墻是樂高機器人承載程序的界面，如果沒有防火墻，樂高機器人無法完成程序傳輸，所以在使用樂高機器人的過程中，一定要注意先下載防火墻，安裝完畢后，就可以發(fā)出一個聲音，確認防火墻已經(jīng)下載好。 ☆ 學生：下載樂高機器人防火墻 ☆ 教師：如何檢測防火墻下載成功 學生： 連好通信設備，給機器人下載防火墻，檢測通信。 2、機器人防火墻下載過程遇到問題 教師：用幻燈片展示自己的總結(jié) 1、電腦中是否使用USB口傳輸數(shù)據(jù) 2、是否把機器人RCX的傳輸口對準與電腦相連的傳輸口 3、機器人電池是否充足。 3、機器人簡單程序的搭建 教師：講解馬達、等機器人的輸出部件。 機器人的輸出口分別為A,B,C。每個輸出口只能連接一個輸出傳感器，如：馬達、觸碰、燈光等。 三、學生活動 在上節(jié)課拼插好機器人的基礎(chǔ)上，為機器人編制馬達轉(zhuǎn)動的程序。如前進、轉(zhuǎn)彎等。 樂高機器人編程起始狀態(tài)為綠燈標志，結(jié)束狀態(tài)為紅燈。中間使用粉色線相連，如果連接過程中出現(xiàn)灰色，程序無法完成下載。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生對智能機器人馬達部件有深刻地了解。熟悉程序界面模塊的使用。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月14日 學時數(shù)：1學時 教學目標 使學生學會觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應用。 教學重點 使學生學會觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應用。 教學步驟 1． 導入 2． 概念講解 3．學生活動 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高機器人編程環(huán)境介紹（三） 一、導入（5分鐘） 教師：介紹機器人程序和機器人編程環(huán)境。 二、概念講解 1、機器人程序四講解 1. 教師：光電傳感器和觸碰傳感器的綜合應用 2. 學生：修改光電傳感器的光值，看看機器人運行的效果。 2、機器人程序講解 教師：講解機器人找球的過程 可以用左中右三個傳感器，看發(fā)光球的位置，若在機器人左邊，機器人將向左轉(zhuǎn)，當機器人中間傳感器發(fā)現(xiàn)光的時候，機器人前沖，右邊有傳感器，機器人右轉(zhuǎn)。 學生：依據(jù)教師講解確立足球機器人找球方法。 任務一：按照設想的方法搭建足球機器人 任務二：運用馬達、光電傳感器編寫足球機器人找球程序。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生熟悉機器人足球找球原理和方法。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月15日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1． 使學生理解足球進攻機器人的行走路線； 2． 使學生學會觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應用。 3．學生編寫足球機器人進攻程序。 教學重點 1. 機器人進攻路線 2. 進攻射門方法的確定。 教學步驟 1．導入 介紹機器人進攻行走路線。 2．概念講解 機器人進攻路線講解 利用光電傳感器辨別己方和敵方位置。 3．學生活動（足球機器人進攻方法的確立與研究） 程序結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，分支結(jié)構(gòu)的應用。 找球事件過程的創(chuàng)立。在樂高中，事件過程采用“鑰匙”這個控 件實現(xiàn)，有紅、黃、藍色三種鑰匙事件過程。分別控制三種事件。 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高足球機器人制作（二） 一、導入（5分鐘） 教師：介紹機器人進攻行走路線。 二、概念講解 1、機器人進攻路線講解 教師：利用光電傳感器辨別己方和敵方位置。 這里可以使用指南針傳感器或者光電傳感器，因為足球場地為黑白漸變的場地，所以在進攻一剎那間可以檢測地面的光值，由光值的大小判定機器人所處的進攻方向。 學生：搭建光電傳感器于合適位置判斷進攻方向。 2、機器人進攻程序講解 教師：講解機器人進攻的過程，完成一次進攻的光值測量。 機器人中間傳感器光值最大，機器人則前沖一段時間。 學生：依據(jù)教師講解編寫出射門的程序。 任務一：按照設想的方法搭建足球機器人辨別球門的傳感器 可以在底部搭建一個傳感器，可以搭建兩個傳感器。 任務二：運用馬達、光電傳感器編寫足球機器人射門程序。 任務三：把進攻程序和找球程序結(jié)合起來，初步完成機器人進攻程序編寫。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生熟悉機器人足球進攻原理和方法。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月21日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1．使學生理解足球進攻機器人異常處理； 2．使學生學會觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應用。 3．學生編寫足球機器人監(jiān)控程序。 4．學生學會事件過程的代碼編寫。 教學重點 1.機器人進攻的異常情況判定 2.足球程序進攻監(jiān)控防卡死方法的確定 3.事件任務的代碼實現(xiàn)方法 教學步驟 1．導入 2．概念講解 3．學生活動（足球機器人擺脫方法的確立與研究） 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高足球機器人制作（三） 一、導入（5分鐘） 教師：機器人在激烈的對抗中，可能會互相卡在一起，或卡在某個角落里，而沒有動作，這就需要機器人在卡死的狀態(tài)下擺脫。 二、概念講解 1、機器人進攻異常情況講解 教師：利用觸碰傳感器進行監(jiān)控。 若裝到墻上，則可以擺脫這種狀態(tài)。 監(jiān)控裝置一般搭到機器人的前方。 學生：搭建觸碰傳感器于合適位置判斷卡死狀態(tài)。 2、機器人監(jiān)控程序講解 教師：講解機器人進攻的過程，以及如何監(jiān)控死球狀態(tài)。 建立一個監(jiān)控事件過程，然后在監(jiān)控程序里編寫擺脫死鎖狀態(tài)的程序。 學生：依據(jù)教師講解編寫出監(jiān)控的程序。 任務一：按照設想的方法搭建足球機器人監(jiān)控卡死狀態(tài)的傳感器 監(jiān)控傳感器于機器人前方。 任務二：運用觸碰傳感器編寫足球機器人監(jiān)控程序。 循環(huán)程序跳轉(zhuǎn)的過程使用。 任務三：把監(jiān)控程序添加到以前制作的進攻足球機器人程序中，完成機器人進攻程序編寫。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生熟悉機器人足球進攻監(jiān)控原理和方法，并對機器人程序中的異常處理有了較深刻地認識。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月27日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1．使學生理解足球防守原理； 2．使學生學會搭建防守型機器人； 教學重點 1． 機器人防守原理 2． 防守機器人搭建 教學步驟 1．導入 2．概念講解 3．學生活動（足球機器人防守方法的確立與實現(xiàn)） 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高足球機器人制作（四） 一、導入（5分鐘） 教師：在中學組2對2的比賽中，防守機器人至關(guān)重要，今天我們就學習一下防守機器人制作方法。 二、概念講解 1、機器人防守狀態(tài)分析 教師：利用光電傳感器進行監(jiān)控。 守門機器人的主要任務是在門前檢測前方是否有足球，如果有機器人向有球的方向運行，把球擋出去。這里主要用到光電傳感器進行檢測。 方法 利用兩個光電傳感器進行比較，哪邊的光值大，機器人就應該往哪個方向運行。 學生：搭建光電傳感器于合適位置判斷來球方向。 2、機器人防守監(jiān)控原理講解 教師：講解機器人防守的過程，以及如何監(jiān)控來球狀態(tài)。 機器人是在球門前方進行守門，機器人不能完全把門讓開，所以在機器人身后安裝了2個光電傳感器，用它檢測機器人是否離開了球門。 方法 用光電傳感器檢測球門和邊框的光值差來判斷機器人的方向。這里用到了事件圖標，具體的使用參看編程指南。 學生：依據(jù)教師講解搭建防守機器人。 任務一：按照設想的方法搭建防守足球機器人監(jiān)控狀態(tài)的傳感器 任務二：搭建防守型機器人結(jié)構(gòu)，使機器人能夠前后左右移動，不能僅僅在一個方向上運動。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生熟悉機器人足球防守原理和方法。 科技活動教課教案 項目： 機器人 主講教師： 宋遠 授課時間：11月28日 學時數(shù)：1學時 教學目標 1．使學生熟練掌握三種程序結(jié)構(gòu) 2．使學生理解足球防守程序； 教學重點 1．機器人選擇結(jié)構(gòu) 2．機器人循環(huán)結(jié)構(gòu) 3．防守機器人程序編寫 教學步驟 1．導入 2．概念講解 3．學生活動（足球機器人防守程序的實現(xiàn)） 活動方式 小組為單位活動 教學內(nèi)容 樂高足球機器人制作（四） 一、導入（5分鐘） 教師：結(jié)構(gòu)化程序的設計要求設計者按照一定的結(jié)構(gòu)形式來設計和編寫程序，使程序易于閱讀，易理解、易修改，能提高程序設計和維護的效率。 二、概念講解 1、序列結(jié)構(gòu) 入口 出口 A B 2、選擇結(jié)構(gòu) A p 入口 出口 選擇結(jié)構(gòu)是一種常見的分支結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)不同的情況做出不同的反應。 3、循環(huán)結(jié)構(gòu) A p 入口 出口 循環(huán)結(jié)構(gòu)是一種高效率的程序結(jié)構(gòu)，它能使程序反復不斷的重復進行，使用這種結(jié)構(gòu)可以大大簡化程序。 4、防守程序編寫 注意 a)用接在1和3端口的光電傳感器進行比較，3端口采集的數(shù)值大于1端口，A馬達轉(zhuǎn)，C馬達停。 b)如果1端口采集數(shù)值大于3端口，C馬達轉(zhuǎn)，A馬達停。 注意 a)這里把機器人左邊是否有球的光電傳感器和檢測左邊墻壁的光電傳感器并聯(lián)在1端口，3端口同樣。 b)用兩個光電傳感器監(jiān)測，當傳感器檢測到球門外的墻壁時，事件被觸發(fā)。 c)用1端口的光電傳感器檢測機器人左邊的墻壁，用3端口的光電傳感器檢測機器人右邊的墻壁。 d)當1端口檢測到墻壁，藍色事件被觸發(fā)，紅色容器中數(shù)值為2，機器人向右運行。當3端口檢測到墻壁，紅色事件被觸發(fā)，紅色容器中數(shù)值為1，機器人向左運行 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學習，學生熟悉機器人足球防守原理和方法。 第 15 頁 共 15 頁