3.3 避障功能的调试 教案（表格式）

第三课 《避障功能的调试———强化感知并优化算法》 教案 教学时间 教学班级 五年级 课程名称 避障功能的调试 课时 1-2课时 教学目标 一、知识与技能 1.了解如何增强环境感知的方法。 2.掌握如何探究机器人避障的最佳距离。 3.学会从多方面进行优化。 二、过程与方法 1.通过讲授和展示的方式，让学生了解强化感知的方式。 2.通过实操，实现优化算法，锻炼学生的动手能力、逻辑思维能力。 三、情感态度与价值观 1.通过本节课学习，使学生认识到需要在真实的情境中对作品各模块的性能进行调试，通过反馈结果不断进行优化，这样才能呈现一个好的作品，。 重点 1.了解强化感知的方法。 2.实现在避障机器人前方增加红外传感器对应的程序设计。 难点 1.算法的优化。 教具 WPS软件、机器人。 教学方法 教学展示、小组讨论、兴趣驱动。 教学过程 教师 学生 一、导入（6分钟） 同学们，欢迎大家来到知识大讲堂。 （提问）在上课之前，老师首先请两个小组的同学分享他们制作项目作品时遇到的问题，以及解决的方法。 学生思考并回答问题 知识讲解（15—20分钟） （一）输入———环境感知不足 大多数同学都遇到了，在实际场景中使用传感器感知环境时会发现，有时传感器并不能很好地检测到障碍物，比如障碍物的位置、形态、大小不能确定时，靠单一的传感器检测往往不能得到较为确切的障碍物信息。 又该怎么做呢？小组讨论一下。 在真正应用的过程中 , 需要多种传感器相结合 , 然后对不同传感器采集到的数据进行交叉反馈 , 以及信息融合 , 从而保证机器人能够稳定可靠的工作。避障使用的传感器多种多样，各有不同的原理和特点，目前常见的主要有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。以超声波避障机器人检测不到类似于桌腿的复杂轮廓为例，可以尝试增加红外探测传感器来解决这个问题。 想要让机器人对环境的感知更加准确，可以增加传感器来对信息进行验证或增加冗余。例如给避障机器人增加红外探测传感器，置于前方时，可以增大检测前方障碍物的范围；置于左、右两侧时，可以获得前方、左方、右方的环境信息，对移动环境有一个较为综合的判断。 （小组协作）小组讨论一下如何设计相应的程序，并动手做一做。 （小组协作）然后，将避障机器人至于真实的环境中进行测试，发现机器人在感知环境障碍物时还存在哪些问题？想一想：怎么做才能让机器人输入的信息更加准确。 （二）控制与输出———算法的优化 除了要测试机器人的传感器对障碍物的感知是否准确之外，数据还要经过机器人主控板中的算法程序进行逻辑判断，从而决定机器人的动作，所以对于机器人能否有一个优秀的性能，算法的优化也至关重要。 下面继续小组合作，完成实验活动，探究机器人避障的最佳距离。 在避障机器人的应用中，除了要调整合适的避障距离来触发机器人执行动作之外，在实际应用场景中，控制机器人转向时会也发现以下问题：机器人旋转时转速太快，以至于不能很顺利地找到无障碍物的道路；机器人只是单向旋转很难找到合适的通行道路；在障碍物较为集中的区域，机器人会卡死等。这个问题又该如何解决呢？ 小组协作探究 三、实操练习（10—15分钟） 把你们讨论出来的方法都测试一下，比较各自的特点。 （学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）。 学生：跟着老师的讲解一步步练习。 四、课堂总结（5分钟） 老师看了同学们完成的作品，都很棒，看来大家对于今天的知识点都掌握得很好。接下来同学们打开老师发下的评价量表，认真阅读今天的学习内容，对今天的学习情况做一个简单的记录，直接选择对应选项即可。 （提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？ 不错，大家都学习得很认真，掌握了今 ... ...