3.3 一体化控制器 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 第三章　机器人的控制器 第 三 节 一体化控制器 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.了解机器人一体化控制器的硬件结构。 2.掌握机器人一体化控制器的一种编程方法。 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。 控制器是机器人的大脑，它负责收集机器人周围环境及其工作对象的各种有用信息，在程序控制下进行分析判断并做出反应，控制相应执行机构完成相应动作。一般机器人的控制器都是由计算机系统组成，而简易机器人的控制器则主要由称为单片机的微型计算机系统组成。 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: 了解机器人一体化控制器的硬件结构。 掌握机器人一体化控制器的一种编程方法。 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第三章　机器人的控制器第 三 节 一体化控制器。 情景 课堂上，张老师拿出一架小车机器人，放在地上并按了一下运行按钮，机器人就可以在课室的地上到处走动，但又不会碰撞到任何物品，非常有趣。原来机器人上面安装着一款一体化的控制器，它是如何控制机器人走动的呢？ 一、认识一体化控制器硬件 观察 观察老师提供的机器人控制器实物（图3-15）（参见教材P41）。 图3-15是一款机器人控制器的示意图，在它内部装有高性能的32位微控制器芯片，主频72MHz，内存储器容量8MB，内置音量采集和电压检测模块等。控制器外部有一个分辨率为320×240的彩色触摸屏和3个按键作为人机对话的界面，控制器提供8路传感器接口，每路接口可连接不同类型的传感器，同时，控制器还提供带驱动输出及过载保护并支持编码输入的电机接口。 该控制器支持USB、WIFI和HID等多种下载模式，方便程序的下载。 控制器工作电源电压为6~9V，可接外置直流稳压电源或内置6节AA电池。 二、编写控制器程序 实践 结合图3-15（参见教材P41）的图示，认识机器人控制器硬件。把我们搭建好的一台轮式机器人，通过硬件接线和编程 ... ...