苏科版新版六年级上册信息技术《机器人机械手》教案.doc

1、 机器人机械手机器人机械手 【教材分析】【教材分析】 本课将舵机原理加入到教学内容中，拓展了学生机器人的应用范围，帮助学 生了解学生机器人的“拓展积木”和“辅助设备”。流程图的设计对学生学习机 器人起到重要作用， 学生能根据流程图选用合适的拓展模块来搭建需要的机器人 结构，并进行必要的调试和整合。 【学情分析】【学情分析】 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可 以保持的控制系统。本课首次把舵机运用到机器人机械手的搭建中，学生不了解 舵机的作用，在教学时教师要把舵机的特点和作用讲解清楚，学生要能知道如何 控制舵机。 【教学目标【教学目标与要求】与要求】 了解机器人机

2、械手活动以及舵机和红外传感器的工作原理， 学会检测学生机 器人机械手抓取、搬运、推动等活动，能够编写学生机器人机械手检测物体、处 理物体的程序。体验学生机器人机械手程序实验过程，感受机器人模块的互动特 点。 【教学重点与难点】【教学重点与难点】 重点：重点： 1. 机器人机械手程序的搭建。 2. 舵机的组合方式。 难点：难点： 1. 学会设置舵机参数。 2. 设置学生机器人机械手抓取、搬运、推动的程序。 【教学方法与手段】【教学方法与手段】 实验法、自主探究法、任务驱动法。 【课时安排】【课时安排】 安排 2 课时。 【教学准备】【教学准备】 舵机、部分拓展积木。 【教学过程】教学过程】 第一

3、课时第一课时 教学环节教学环节 教师与学生活动教师与学生活动 设计意图设计意图 一、导入 出示车间里搬运车抓取物品、运送物品 的视频。 （观看视频） 师：同学们，刚才你观察到搬运车是怎 样抓取物品、运送物品的了吗？ 生：搬运车运动到物品前，张开手臂， 将物品夹住，然后转向，将物品运送到指定 地点，遇到远一点的，还将手臂伸长，再抓 住物品，进行运送。 师：观察得真仔细，今天我们也可以搭 建这样一个有手臂的小车来运送物品，它就 是机器人机械手。 （出示课题） 机器人机 械手是机器人 教学单元中运 用 拓 展 模 块 （舵机）进行 搭建的内容之 一，从观看视 频出发，从而 引出机械手的 概念，也帮助

4、 学生了解机械 手的作用。 二、 认识舵机 师：在刚才同学们观看的视频中，机器 人实行的动作是搬运车，搬运车在日常生活 中很常见，你们见过吗？ 生：汽车生产车间装配汽车零件、啤酒 厂装配酒瓶盖等。（生举例说明） 师：学生机器人可以增加舵机和模块积 件来完成搬运车的基本动作。这项实验是利 用车前端的红外传感器和舵机来完成的。 介绍舵机：舵机是一种位置（角度）伺 服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化 并可以保持的控制系统。舵机可以控制角度 变化的速度，位置精度非常准确，可完成机 相对直流 电机而言，舵 机具有一些特 性。从实际生 活经验入手， 让学生掌握舵 机 的 使 用 方 式。 器人的某些动

5、作。 舵机有两种类型：一种是往复柱塞式舵 机，其原理是通过高低压油的转换而做功产 生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。 另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直 接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 三、 设置舵机 师：讲解舵机的定义（操作演示） 。 选中“执行控件” ，选择舵机，可以对舵 机进行设置。 理解舵机 的控件模块， 领 略 设 置 方 式。 四、 认识机械 手 师：机器人搬运货物的运动主要通过机 械手来完成，机械手的主要是使用两个舵机 控制机械手臂，从而完成搬运、推动等动作。 学生根据要求，动手搭建机械手拓展结 构模块。 （教师巡视辅导） 搭建机械 手拓展结构模 块是本课教学

6、的重点，需要 教师和学生共 同认真、仔细 地完成。 五、 本课小结 这节课我们主要了解机器人机械手的工 作原理及所需模块，也尝试动手搭建了机械 手拓展结构模块， 同时学习了简单设置舵机， 下节课我们将对搭建好的机械手进行程序编 写。 第二课时第二课时 教学环节教学环节 教师与学生活动教师与学生活动 设计意图设计意图 一、 编写机器 人机械手流 程图 师：搭建一个简单搬运夹，再利用机器 人前端的红外传感器来检测前方是否有物 体，如果有物体就将其搬走，如果没有物体 则继续前进。 （学生自行搭建） 师： 机械手由3个舵机、 若干个结构模块、 23个舵机链接等组成。 通过设计 流程图，让学 生理解机器

7、人 机械手运动的 基本原理，为 后面的学习打 下基础。 二、 机器人机 械手程序编 写 1. 新建一个程序。 2. 设置第一个舵机。 加入一个重复执行语句，在机器人模块 中选择“设置舵机接口1 红色5V 橘色信号 棕色 GND 输出角度为90”模块，加入重复 语句中，设置输出角度为45，等待1秒后， 设置输出角度为0，再等待1秒。 3. 设置第二个舵机。 继续设置第二个舵机的输出角度，设置 舵机接口4的输出角度为135，等待1秒后， 将第二个舵机的输出角度设置为45，再等 待1.5秒。 4. 设置第三个舵机。 继续设置第三个舵机的输出角度，设置 舵机接口5的输出角度为30，此时，机械手 夹具打

8、开，等待1.5秒后，设置舵机的输出角 度为105，此时，机械手夹具闭合，再等待 1.5秒。 5. 设置机械手抓取的动作程序。 继续加入 “设置舵机接口1 红色5V 橘色 教师将程 序的详细过程 编写出来，并 且 及 时 上 传 Arduino 程 序 至 Arduino 主 板上，下载到 机器人机身上 进 行 实 践 活 动，让学生感 受程序由文字 变为机械手的 实际运动。 信号 棕色 GND 输出角度为90”模块，分 别设置舵机接口为4的输出角度为45、 等待 1.5秒后，再设置第二舵机的输出角度为 135。等待1.5秒后，舵机接口1的输出角度 为45，等待1秒后，设置它的输出角度为 90，

9、再等待1秒。此时，机械手完成先回收 再旋转90的动作。 6. 设置机械手搬运动作的程序。 设置舵机接口4 红色5V 橘色信号 棕色 GND 输出角度为45，等待1.5秒后，再设 置舵机接口5的输出角度为30。等待1.5秒 后，舵机接口5的输出角度为105，等待1.5 秒。 舵机接口4的输出角度为90，等待1.5 秒后，设置舵机接口4的输出角度为135， 再等待1.5秒。此时，机械手完成先向前伸， 再将夹具打开，再闭合夹具，回收机械手的 动作。 7. 上传程序。 保存完整程序，上传 Arduino 程序至 Arduino 主板上，下载到机器人机身上，进 行活动实验。 三、 学生机器 人机械手实

10、验 生：根据教师的指导，修改机械手的结 构，编写机械手的程序，尝试实验。 （学生动手操作，教师巡视辅导） 给予学生 充分的练习时 间 和 实 验 机 会，让学生感 受机械手的乐 趣。 四、 总结与展 示 学生按组轮流展示实验情况，并进行小 组间评价，再进行修改展示。 教师及时总结，鼓励创新。 总结实验 情况，查漏补 缺，为参加机 器人比赛奠定 基础。 【教学反思】【教学反思】 本课通过教学让学生了解到机械手搭建中，舵机的运用与直流电机的区别， 以及舵机的特殊的功能。学生在设置舵机参数和设计学生机器人机械手抓取、搬 运、推动的程序时感到难度较大，但是由于事先提供了流程图，也让学生在程序 编写时有条不紊，体现了流程图的重要性。