2.3 机器人的机械设计 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 第二章　机器人的传动机械 第 三 节 机器人的机械设计 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.掌握机器人机械结构的初步设计方法。 2.初步学会机器人机械部分的搭建。 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。 机械部分是机器人重要的组成部分，它能通过传动装置，将动力装置产生的运动和力传递到执行装置的移动机构和手爪机构，实现行走和抓取。机器人中的传动装置是机械传动。在各种高新技术飞速发展的今天，我们的日常生活和工农业生产都离不开机械传动。 让我们通过本章的学习来了解和初步掌握机械传动的知识和应用吧。 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: 掌握机器人机械结构的初步设计方法。 初步学会机器人机械部分的搭建。 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第二章机器人的传动机械第 三 节 机器人的机械设计。 情景 图2-26（参见教材P19）是一种由固定支撑体和机械手组成的工业机器人，图2-27（参见教材P19）是一种由移动的履带、实现操作的机械手和支撑体组成的排障机器人。这些机器人的手爪机构和移动机构是如何设计的呢？ 本节我们将通过原理学习，了解机器人机械结构的设计方法。学习用的机器人一般有固定形式（图2-28）（参见教材P19）和拼装形式（图2-29）（参见教材P19），通过学习，尝试进行机器人机械结构的设计搭建。 一、机器人的移动机构 目前，机器人移动机构的主要方式有履带式、轮式和足式等（图2-30）（参见教材P20）。 机器人移动机构的动力一般来源于直流电机。根据对机器人行走功能的要求，可以利用前面我们已经学过的各种机械传动和机构，将直流电机产生的旋转运动转变为移动机构所需要的各种运动形式。 实践 机器人移动机构的分析和实现 （1）分析和讨论采用齿轮传动的四轮机器人是如何行走的。 （2）分析和讨论采用平面四连杆机构的足式机器人是如何行走的。 （3）设计和 ... ...