机器人教案

第1页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月7日学时数：1学时教学目标1．使学生初步了解机器人概念、特征；2．使学生了解中鸣、乐高机器人工作原理。教学重点1.机器人原理的介绍2.单片及原理的介绍教学步骤1．导入机器人诞生、机器人的发展2．概念讲解智能机器人的构成3．基本工具初识马达、机械部件组织形式小组为单位活动教学内容机器人发展历史及简单结构拼装1、机器人诞生教师：用幻灯片展示自己的总结中国的科学家们把机器人定义为“机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”2、机器人的发展教师：用幻灯片展示自己的总结第一代机器人属于示教再现型第二代则具备了感觉能力第三代机器人是智能机器人3、智能机器人的构成它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人对话。具有机械部件（例如：木板、金属板、塑料板、有机玻璃板，还有螺丝、螺帽等各种五金紧固件。）具有感应和动作电子部件（光源传感器、声音传感器、气体传感器、温度传感器等。）具有机器人的大脑（RCU）具有机器人的思想（编程实现）教师：对学生的回答进行补充。第2页共16页学生活动：熟悉乐高机器人的零件结构，拼插简单的机器人积木块垂直结构的搭建，马达能量分为1——5级，按照马达的功率，进行速度的调整。本课小结通过本节课的学习，学生对智能机器人有一定的了解。第3页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月8日学时数：1学时教学目标1．使学生初步了解机器人编程环境2．使学生学会安装机器人编程环境，会下载一些简单的程序。教学重点1.机器人编程环境（pilot级别简单介绍）2.下载工具的使用教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（马达的使用）活动方式小组为单位活动教学内容乐高机器人编程环境介绍（一）一、导入（5分钟）教师：展示机器人编程界面，介绍一些概念二、概念讲解1、机器人防火墙的用途☆教师：防火墙对于机器人的意义防火墙是乐高机器人承载程序的界面，如果没有防火墙，乐高机器人无法完成程序传输，所以在使用乐高机器人的过程中，一定要注意先下载防火墙，安装完毕后，就可以发出一个声音，确认防火墙已经下载好。☆学生：下载乐高机器人防火墙☆教师：如何检测防火墙下载成功学生：连好通信设备，给机器人下载防火墙，检测通信。2、机器人防火墙下载过程遇到问题教师：用幻灯片展示自己的总结1、电脑中是否使用USB口传输数据2、是否把机器人RCX的传输口对准与电脑相连的传输口3、机器人电池是否充足。3、机器人简单程序的搭建教师：讲解马达、等机器人的输出部件。机器人的输出口分别为A,B,C。每个输出口只能连接一个输出传感器，如：马达、触碰、灯泡等。第4页共16页三、学生活动在上节课拼插好机器人的基础上，为机器人编制马达转动的程序。如前进、转弯等。乐高机器人编程起始状态为绿灯标志，结束状态为红灯。中间使用粉色线相连，如果连接过程中出现灰色，程序无法完成下载。本课小结通过本节课的学习，学生对智能机器人马达部件有深刻地了解。熟悉程序界面模块的使用。第5页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月9日学时数：1学时教学目标1．使学生初步了解机器人导航者级别2．使学生学会对导航者级别的程序进行修改教学重点1.机器人编程环境2.程序修改工具的的使用教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（光电传感器的使用）活动方式小组为单位活动教学内容乐高机器人编程环境介绍（二）一、导入（5分钟）教师：介绍机器人导航者程序。二、概念讲解1、机器人导航者程序一讲解1.教师：延时的用途2.学生：修改延时，看看机器人运行的效果。任务一：修改马达的转动方向，观察机器人的运行路线。第6页共16页1、机器人导航者程序二讲解教师：讲解触碰传感器用途触碰传感器有两种情况，按下和拔出。该程序说明A马达以能量级别3运转，C灯泡以能量级5发光,1号触碰传感器被按下程序停止。任务二：测试导航者程序二，观察机器人的运行路线。按照书上P29修改机器人程序。2、机器人导航者程序三讲解教师：光电传感器的使用任务三：制作黑天会发光的机器人。本课小结通过本节课的学习，学生熟悉了光电传感器的使用方法。第7页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月14日学时数：1学时教学目标1,.使学生初步了解机器人导航者级别4以及发明家级别的机器人；2.使学生学会触碰传感器和光电传感器的综合应用。3.学生编写足球机器人找球程序。教学重点1.发明家级别机器人编程环境的使用2.机器人足球程序找球方法的确定教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（足球机器人探寻）活动方式小组为单位活动教学内容乐高机器人编程环境介绍（三）一、导入（5分钟）教师：介绍机器人导航者4程序和发明家级别机器人编程环境。二、概念讲解1、机器人导航者程序四讲解第8页共16页1.教师：光电传感器和触碰传感器的综合应用2.学生：修改光电传感器的光值，看看机器人运行的效果。2、机器人发明家程序讲解教师：讲解机器人找球的过程可以用左中右三个传感器，看发光球的位置，若在机器人左边，机器人将向左转，当机器人中间传感器发现光的时候，机器人前冲，右边有传感器，机器人右转。学生：依据教师讲解确立足球机器人找球方法。任务一：按照设想的方法搭建足球机器人任务二：运用马达、光电传感器编写足球机器人找球程序。本课小结通过本节课的学习，学生熟悉机器人足球找球原理和方法。第9页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月15日学时数：1学时教学目标1．使学生理解足球进攻机器人的行走路线；2．使学生学会触碰传感器和光电传感器的综合应用。3．学生编写足球机器人进攻程序。教学重点1.机器人进攻路线2.进攻射门方法的确定。教学步骤1．导入介绍机器人进攻行走路线。2．概念讲解机器人进攻路线讲解利用光电传感器辨别己方和敌方位置。3．学生活动（足球机器人进攻方法的确立与研究）程序结构的实现，分支结构的应用。找球事件过程的创立。在乐高中，事件过程采用“钥匙”这个控件实现，有红、黄、蓝色三种钥匙事件过程。分别控制三种事件。活动方式小组为单位活动第10页共16页教学内容乐高足球机器人制作（二）一、导入（5分钟）教师：介绍机器人进攻行走路线。二、概念讲解1、机器人进攻路线讲解教师：利用光电传感器辨别己方和敌方位置。这里可以使用指南针传感器或者光电传感器，因为足球场地为黑白渐变的场地，所以在进攻一刹那间可以检测地面的光值，由光值的大小判定机器人所处的进攻方向。学生：搭建光电传感器于合适位置判断进攻方向。2、机器人进攻程序讲解教师：讲解机器人进攻的过程，完成一次进攻的光值测量。机器人中间传感器光值最大，机器人则前冲一段时间。学生：依据教师讲解编写出射门的程序。任务一：按照设想的方法搭建足球机器人辨别球门的传感器可以在底部搭建一个传感器，可以搭建两个传感器。任务二：运用马达、光电传感器编写足球机器人射门程序。任务三：把进攻程序和找球程序结合起来，初步完成机器人进攻程序编写。本课小结通过本节课的学习，学生熟悉机器人足球进攻原理和方法。第11页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月21日学时数：1学时教学目标1．使学生理解足球进攻机器人异常处理；2．使学生学会触碰传感器和光电传感器的综合应用。3．学生编写足球机器人监控程序。4．学生学会事件过程的代码编写。教学重点1.机器人进攻的异常情况判定2.足球程序进攻监控防卡死方法的确定3.事件任务的代码实现方法教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（足球机器人摆脱方法的确立与研究）活动方式小组为单位活动教学内容乐高足球机器人制作（三）一、导入（5分钟）教师：机器人在激烈的对抗中，可能会互相卡在一起，或卡在某个角落里，而没有动作，这就需要机器人在卡死的状态下摆脱。二、概念讲解1、机器人进攻异常情况讲解教师：利用触碰传感器进行监控。若装到墙上，则可以摆脱这种状态。监控装置一般搭到机器人的前方。学生：搭建触碰传感器于合适位置判断卡死状态。2、机器人监控程序讲解教师：讲解机器人进攻的过程，以及如何监控死球状态。建立一个监控事件过程，然后在监控程序里编写摆脱死锁状态的程序。学生：依据教师讲解编写出监控的程序。任务一：按照设想的方法搭建足球机器人监控卡死状态的传感器第12页共16页监控传感器于机器人前方。任务二：运用触碰传感器编写足球机器人监控程序。循环程序跳转的过程使用。任务三：把监控程序添加到以前制作的进攻足球机器人程序中，完成机器人进攻程序编写。本课小结通过本节课的学习，学生熟悉机器人足球进攻监控原理和方法，并对机器人程序中的异常处理有了较深刻地认识。第13页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月27日学时数：1学时教学目标1．使学生理解足球防守原理；2．使学生学会搭建防守型机器人；教学重点1．机器人防守原理2．防守机器人搭建教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（足球机器人防守方法的确立与实现）活动方式小组为单位活动教学内容乐高足球机器人制作（四）一、导入（5分钟）教师：在中学组2对2的比赛中，防守机器人至关重要，今天我们就学习一下防守机器人制作方法。二、概念讲解1、机器人防守状态分析教师：利用光电传感器进行监控。守门机器人的主要任务是在门前检测前方是否有足球，如果有机器人向有球的方向运行，把球挡出去。这里主要用到光电传感器进行检测。方法利用两个光电传感器进行比较，哪边的光值大，机器人就应该往哪个方向运行。学生：搭建光电传感器于合适位置判断来球方向。2、机器人防守监控原理讲解教师：讲解机器人防守的过程，以及如何监控来球状态。第14页共16页机器人是在球门前方进行守门，机器人不能完全把门让开，所以在机器人身后安装了2个光电传感器，用它检测机器人是否离开了球门。方法用光电传感器检测球门和边框的光值差来判断机器人的方向。这里用到了事件图标，具体的使用参看编程指南。学生：依据教师讲解搭建防守机器人。任务一：按照设想的方法搭建防守足球机器人监控状态的传感器任务二：搭建防守型机器人结构，使机器人能够前后左右移动，不能仅仅在一个方向上运动。本课小结通过本节课的学习，学生熟悉机器人足球防守原理和方法。第15页共16页科技活动教课教案项目：机器人主讲教师：仲燕授课时间：11月28日学时数：1学时教学目标1．使学生熟练掌握三种程序结构2．使学生理解足球防守程序；教学重点1．机器人选择结构2．机器人循环结构3．防守机器人程序编写教学步骤1．导入2．概念讲解3．学生活动（足球机器人防守程序的实现）活动方式小组为单位活动教学内容乐高足球机器人制作（四）一、导入（5分钟）教师：结构化程序的设计要求设计者按照一定的结构形式来设计和编写程序，使程序易于阅读，易理解、易修改，能提高程序设计和维护的效率。二、概念讲解1、序列结构2、选择结构选择结构是一种常见的分支结构，利用这种结构可以根据不同的情况做出不同的反应。3、循环结构入口出口ABAp入口出口Ap入口出口第16页共16页循环结构是一种高效率的程序结构，它能使程序反复不断的重复进行，使用这种结构可以大大简化程序。4、防守程序编写注意a)用接在1和3端口的光电传感器进行比较，3端口采集的数值大于1端口，A马达转，C马达停。b)如果1端口采集数值大于3端口，C马达转，A马达停。注意a)这里把机器人左边是否有球的光电传感器和检测左边墙壁的光电传感器并联在1端口，3端口同样。b)用两个光电传感器监测，当传感器检测到球门外的墙壁时，事件被触发。c)用1端口的光电传感器检测机器人左边的墙壁，用3端口的光电传感器检测机器人右边的墙壁。d)当1端口检测到墙壁，蓝色事件被触发，红色容器中数值为2，机器人向右运行。当3端口检测到墙