機(jī)器人教案

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科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： ** 授課時(shí)間：11月7日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1． 使學(xué)生初步了解機(jī)器人概念、特征； 2． 使學(xué)生了解中鳴、樂高機(jī)器人工作原理。 教學(xué)重點(diǎn) 機(jī)器人原理的介紹 教學(xué)步驟 1． 導(dǎo)入 機(jī)器人誕生、機(jī)器人的發(fā)展 2． 概念講解 智能機(jī)器人的構(gòu)成 3． 基本工具初識(shí) 馬達(dá)、機(jī)械部件 組織形式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 機(jī)器人發(fā)展歷史及簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)拼裝 1、機(jī)器人誕生 教師：用幻燈片展示自己的總結(jié) 中國的科學(xué)家們把機(jī)器人定義為“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)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(dòng)作能力、協(xié)同能力等，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器?！? 2、機(jī)器人的發(fā)展 教師：用幻燈片展示自己的總結(jié) 第一代機(jī)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(jī)器人是智能機(jī)器人 3、智能機(jī)器人的構(gòu)成 它不僅具有感覺能力，而且還具有獨(dú)立判斷和行動(dòng)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(fù)雜的動(dòng)作。中央電腦控制手臂和行走裝置，使機(jī)器人的手完成作業(yè)，腳完成移動(dòng)，機(jī)器人能夠用自然語言與人對(duì)話。 具有機(jī)械部件 （例如：木板、金屬板、塑料板、有機(jī)玻璃板，還有螺絲、螺帽等各種五金緊固件。） 具有感應(yīng)和動(dòng)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(jī)器人的大腦（RCU） 具有機(jī)器人的思想（編程實(shí)現(xiàn)） 教師：對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行補(bǔ)充。 學(xué)生活動(dòng)： 熟悉樂高機(jī)器人的零件結(jié)構(gòu)，拼插簡(jiǎn)單的機(jī)器人 積木塊垂直結(jié)構(gòu)的搭建，馬達(dá)能量分為1——5級(jí)，按照馬達(dá)的功率，進(jìn)行速度的調(diào)整。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人有一定的了解。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月8日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1．使學(xué)生初步了解機(jī)器人編程環(huán)境 2．使學(xué)生學(xué)會(huì)安裝機(jī)器人編程環(huán)境，會(huì)下載一些簡(jiǎn)單的程序。 教學(xué)重點(diǎn) 1.機(jī)器人編程環(huán)境（樂高編程簡(jiǎn)單介紹） 2.下載工具的使用 教學(xué)步驟 1． 導(dǎo)入 2． 概念講解 3．學(xué)生活動(dòng)（馬達(dá)的使用） 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高機(jī)器人編程環(huán)境介紹（一） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：展示機(jī)器人編程界面，介紹一些概念 二、概念講解 1、機(jī)器人防火墻的用途 ☆ 教師：防火墻對(duì)于機(jī)器人的意義 防火墻是樂高機(jī)器人承載程序的界面，如果沒有防火墻，樂高機(jī)器人無法完成程序傳輸，所以在使用樂高機(jī)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(gè)聲音，確認(rèn)防火墻已經(jīng)下載好。 ☆ 學(xué)生：下載樂高機(jī)器人防火墻 ☆ 教師：如何檢測(cè)防火墻下載成功 學(xué)生： 連好通信設(shè)備，給機(jī)器人下載防火墻，檢測(cè)通信。 2、機(jī)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(jī)器人RCX的傳輸口對(duì)準(zhǔn)與電腦相連的傳輸口 3、機(jī)器人電池是否充足。 3、機(jī)器人簡(jiǎn)單程序的搭建 教師：講解馬達(dá)、等機(jī)器人的輸出部件。 機(jī)器人的輸出口分別為A,B,C。每個(gè)輸出口只能連接一個(gè)輸出傳感器，如：馬達(dá)、觸碰、燈光等。 三、學(xué)生活動(dòng) 在上節(jié)課拼插好機(jī)器人的基礎(chǔ)上，為機(jī)器人編制馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的程序。如前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎等。 樂高機(jī)器人編程起始狀態(tài)為綠燈標(biāo)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(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人馬達(dá)部件有深刻地了解。熟悉程序界面模塊的使用。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月14日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 使學(xué)生學(xué)會(huì)觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn) 使學(xué)生學(xué)會(huì)觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應(yīng)用。 教學(xué)步驟 1． 導(dǎo)入 2． 概念講解 3．學(xué)生活動(dòng) 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高機(jī)器人編程環(huán)境介紹（三） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：介紹機(jī)器人程序和機(jī)器人編程環(huán)境。 二、概念講解 1、機(jī)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(yīng)用 2. 學(xué)生：修改光電傳感器的光值，看看機(jī)器人運(yùn)行的效果。 2、機(jī)器人程序講解 教師：講解機(jī)器人找球的過程 可以用左中右三個(gè)傳感器，看發(fā)光球的位置，若在機(jī)器人左邊，機(jī)器人將向左轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)器人中間傳感器發(fā)現(xiàn)光的時(shí)候，機(jī)器人前沖，右邊有傳感器，機(jī)器人右轉(zhuǎn)。 學(xué)生：依據(jù)教師講解確立足球機(jī)器人找球方法。 任務(wù)一：按照設(shè)想的方法搭建足球機(jī)器人 任務(wù)二：運(yùn)用馬達(dá)、光電傳感器編寫足球機(jī)器人找球程序。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉機(jī)器人足球找球原理和方法。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月15日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1． 使學(xué)生理解足球進(jìn)攻機(jī)器人的行走路線； 2． 使學(xué)生學(xué)會(huì)觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應(yīng)用。 3．學(xué)生編寫足球機(jī)器人進(jìn)攻程序。 教學(xué)重點(diǎn) 1. 機(jī)器人進(jìn)攻路線 2. 進(jìn)攻射門方法的確定。 教學(xué)步驟 1．導(dǎo)入 介紹機(jī)器人進(jìn)攻行走路線。 2．概念講解 機(jī)器人進(jìn)攻路線講解 利用光電傳感器辨別己方和敵方位置。 3．學(xué)生活動(dòng)（足球機(jī)器人進(jìn)攻方法的確立與研究） 程序結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，分支結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(gè)控 件實(shí)現(xiàn)，有紅、黃、藍(lán)色三種鑰匙事件過程。分別控制三種事件。 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高足球機(jī)器人制作（二） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：介紹機(jī)器人進(jìn)攻行走路線。 二、概念講解 1、機(jī)器人進(jìn)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?yàn)樽闱驁?chǎng)地為黑白漸變的場(chǎng)地，所以在進(jìn)攻一剎那間可以檢測(cè)地面的光值，由光值的大小判定機(jī)器人所處的進(jìn)攻方向。 學(xué)生：搭建光電傳感器于合適位置判斷進(jìn)攻方向。 2、機(jī)器人進(jìn)攻程序講解 教師：講解機(jī)器人進(jìn)攻的過程，完成一次進(jìn)攻的光值測(cè)量。 機(jī)器人中間傳感器光值最大，機(jī)器人則前沖一段時(shí)間。 學(xué)生：依據(jù)教師講解編寫出射門的程序。 任務(wù)一：按照設(shè)想的方法搭建足球機(jī)器人辨別球門的傳感器 可以在底部搭建一個(gè)傳感器，可以搭建兩個(gè)傳感器。 任務(wù)二：運(yùn)用馬達(dá)、光電傳感器編寫足球機(jī)器人射門程序。 任務(wù)三：把進(jìn)攻程序和找球程序結(jié)合起來，初步完成機(jī)器人進(jìn)攻程序編寫。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉機(jī)器人足球進(jìn)攻原理和方法。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月21日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1．使學(xué)生理解足球進(jìn)攻機(jī)器人異常處理； 2．使學(xué)生學(xué)會(huì)觸碰傳感器和光電傳感器的綜合應(yīng)用。 3．學(xué)生編寫足球機(jī)器人監(jiān)控程序。 4．學(xué)生學(xué)會(huì)事件過程的代碼編寫。 教學(xué)重點(diǎn) 1.機(jī)器人進(jìn)攻的異常情況判定 2.足球程序進(jìn)攻監(jiān)控防卡死方法的確定 3.事件任務(wù)的代碼實(shí)現(xiàn)方法 教學(xué)步驟 1．導(dǎo)入 2．概念講解 3．學(xué)生活動(dòng)（足球機(jī)器人擺脫方法的確立與研究） 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高足球機(jī)器人制作（三） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：機(jī)器人在激烈的對(duì)抗中，可能會(huì)互相卡在一起，或卡在某個(gè)角落里，而沒有動(dòng)作，這就需要機(jī)器人在卡死的狀態(tài)下擺脫。 二、概念講解 1、機(jī)器人進(jìn)攻異常情況講解 教師：利用觸碰傳感器進(jìn)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(jī)器人的前方。 學(xué)生：搭建觸碰傳感器于合適位置判斷卡死狀態(tài)。 2、機(jī)器人監(jiān)控程序講解 教師：講解機(jī)器人進(jìn)攻的過程，以及如何監(jiān)控死球狀態(tài)。 建立一個(gè)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(xué)生：依據(jù)教師講解編寫出監(jiān)控的程序。 任務(wù)一：按照設(shè)想的方法搭建足球機(jī)器人監(jiān)控卡死狀態(tài)的傳感器 監(jiān)控傳感器于機(jī)器人前方。 任務(wù)二：運(yùn)用觸碰傳感器編寫足球機(jī)器人監(jiān)控程序。 循環(huán)程序跳轉(zhuǎn)的過程使用。 任務(wù)三：把監(jiān)控程序添加到以前制作的進(jìn)攻足球機(jī)器人程序中，完成機(jī)器人進(jìn)攻程序編寫。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉機(jī)器人足球進(jìn)攻監(jiān)控原理和方法，并對(duì)機(jī)器人程序中的異常處理有了較深刻地認(rèn)識(shí)。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月27日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1．使學(xué)生理解足球防守原理； 2．使學(xué)生學(xué)會(huì)搭建防守型機(jī)器人； 教學(xué)重點(diǎn) 1． 機(jī)器人防守原理 2． 防守機(jī)器人搭建 教學(xué)步驟 1．導(dǎo)入 2．概念講解 3．學(xué)生活動(dòng)（足球機(jī)器人防守方法的確立與實(shí)現(xiàn)） 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高足球機(jī)器人制作（四） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：在中學(xué)組2對(duì)2的比賽中，防守機(jī)器人至關(guān)重要，今天我們就學(xué)習(xí)一下防守機(jī)器人制作方法。 二、概念講解 1、機(jī)器人防守狀態(tài)分析 教師：利用光電傳感器進(jìn)行監(jiān)控。 守門機(jī)器人的主要任務(wù)是在門前檢測(cè)前方是否有足球，如果有機(jī)器人向有球的方向運(yùn)行，把球擋出去。這里主要用到光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)。 方法 利用兩個(gè)光電傳感器進(jìn)行比較，哪邊的光值大，機(jī)器人就應(yīng)該往哪個(gè)方向運(yùn)行。 學(xué)生：搭建光電傳感器于合適位置判斷來球方向。 2、機(jī)器人防守監(jiān)控原理講解 教師：講解機(jī)器人防守的過程，以及如何監(jiān)控來球狀態(tài)。 機(jī)器人是在球門前方進(jìn)行守門，機(jī)器人不能完全把門讓開，所以在機(jī)器人身后安裝了2個(gè)光電傳感器，用它檢測(cè)機(jī)器人是否離開了球門。 方法 用光電傳感器檢測(cè)球門和邊框的光值差來判斷機(jī)器人的方向。這里用到了事件圖標(biāo)，具體的使用參看編程指南。 學(xué)生：依據(jù)教師講解搭建防守機(jī)器人。 任務(wù)一：按照設(shè)想的方法搭建防守足球機(jī)器人監(jiān)控狀態(tài)的傳感器 任務(wù)二：搭建防守型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人能夠前后左右移動(dòng)，不能僅僅在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉機(jī)器人足球防守原理和方法。 科技活動(dòng)教課教案 項(xiàng)目： 機(jī)器人 主講教師： 宋遠(yuǎn) 授課時(shí)間：11月28日 學(xué)時(shí)數(shù)：1學(xué)時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1．使學(xué)生熟練掌握三種程序結(jié)構(gòu) 2．使學(xué)生理解足球防守程序； 教學(xué)重點(diǎn) 1．機(jī)器人選擇結(jié)構(gòu) 2．機(jī)器人循環(huán)結(jié)構(gòu) 3．防守機(jī)器人程序編寫 教學(xué)步驟 1．導(dǎo)入 2．概念講解 3．學(xué)生活動(dòng)（足球機(jī)器人防守程序的實(shí)現(xiàn)） 活動(dòng)方式 小組為單位活動(dòng) 教學(xué)內(nèi)容 樂高足球機(jī)器人制作（四） 一、導(dǎo)入（5分鐘） 教師：結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者按照一定的結(jié)構(gòu)形式來設(shè)計(jì)和編寫程序，使程序易于閱讀，易理解、易修改，能提高程序設(shè)計(jì)和維護(hù)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(yīng)。 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(fù)不斷的重復(fù)進(jìn)行，使用這種結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)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(jìn)行比較，3端口采集的數(shù)值大于1端口，A馬達(dá)轉(zhuǎn)，C馬達(dá)停。 b)如果1端口采集數(shù)值大于3端口，C馬達(dá)轉(zhuǎn)，A馬達(dá)停。 注意 a)這里把機(jī)器人左邊是否有球的光電傳感器和檢測(cè)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(gè)光電傳感器監(jiān)測(cè)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到球門外的墻壁時(shí)，事件被觸發(fā)。 c)用1端口的光電傳感器檢測(cè)機(jī)器人左邊的墻壁，用3端口的光電傳感器檢測(cè)機(jī)器人右邊的墻壁。 d)當(dāng)1端口檢測(cè)到墻壁，藍(lán)色事件被觸發(fā)，紅色容器中數(shù)值為2，機(jī)器人向右運(yùn)行。當(dāng)3端口檢測(cè)到墻壁，紅色事件被觸發(fā)，紅色容器中數(shù)值為1，機(jī)器人向左運(yùn)行 本課小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉機(jī)器人足球防守原理和方法。 第 15 頁 共 15 頁