4.3 带感知机器人的设计与制作 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修2机器人设计与制作

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修2 机器人设计与制作 第四章　机器人感知与传感器 第 三 节 带感知机器人的设计与制作 教学设计 教学背景 党的二十大明确指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。 机器人是20世纪人类的伟大发明，今天，它不仅能够代替人类登陆火星和潜入几千米以下的深海，还可以不知疲倦地工作在各种生产线上，并服务于我们的日常生活。 关于机器人，我国科学家认为机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。国际标准化组织认为工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 教学目标： 知识与技能目标: 1.根据机器人的功能要求选择、安装与调试传感器。 2.经历设计和制作机器人的过程，熟悉机器人设计和制作的一般过程和方法。 教学内容分析: 机器人是一种能够按照预先设计程序而自动执行工作的机械装置。当前机器人已经大规模地走进工业生产、军事、政府管理、商业应用等领域，它们可以帮助或代替人类完成不同的工作，在各个方面影响着人类的生活。通过本章的学习，让我们来初步了解和认识机器人吧。 机器人要准确地模拟人的动作，不但需要类似于人的大脑，还需要各种感觉和灵活的肢体。在机器人中，它的感觉器官由各种传感器来实现，大脑由控制器实现，肢体则由电机及机械装置等组成。让我们通过学习机器人的感知和机器人的传感器，经历设计和制作机器人的过程，领略一下机器人感知设计与制作的无穷魅力。 学情分析: 生活在科技迅猛发展的21世纪，同学们有必要了解一些机器人的知识，因为未来的机器人将对我们的生活和工作产生巨大的影响。 　　自己动手制作机器人是让同学们了解机器人的最好手段。同学们一起进入机器人设计与制作的精彩世界吧。 教学重难点: 根据机器人的功能要求选择、安装与调试传感器。 经历设计和制作机器人的过程，熟悉机器人设计和制作的一般过程和方法。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中发展学生核心素养、培养实践能力、提升创新意识、开阔认知视野；将自主学习、合作学习、探究学习等多种学习方式渗透进学生的学习和教师的教学当中；不断尝试现代教育技术和方法的运用。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 教学过程: 情景倒入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修2第四章机器人感知与传感器第 三 节 带感知机器人的设计与制作。 情景 在学校组织的机器人设计制作比赛中，刘辉小组设计的机器人能沿着设定的路线前行，不但能避让其他机器人，还能夹起障碍物，表现出色，获得了比赛的优秀奖。你想知道它是如何设计和制作的吗？ 一、传感器的选择与应用 要设计出色的机器人，选择或利用传感器十分关键。例如：让光电编码器与电机轴或者转动部件连接，就可通过编码器读出电机或者转动部件的转动角度来估计位置；利用陀螺原理制作的传感器，可用于测量移动机器人的姿态；通过光电传感器或红外传感器可实现巡线任务；通过超声传感器、红外传感器、视觉传感器和激光测距仪等可以实现避障功能。 （一）巡线 在机器人竞赛中，“巡线”特指让机器人沿着场地中一条固定线路（通常是黑线）行进的任务。这种机器人小车一般由两个动力轮和一个万向轮构成，通过左右轮反转或其中一个轮停转来实现转向，前者的转向中心 ... ...