机械制造与自动化专业《第二课 手柄控制与示教再现》.docx
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机械制造与自动化专业《第二课手柄控制与示教再现》
第二课手柄控制与示教再现
最后更新时间：
2021年4月5日
版本修改内容：
一．把课程设计为以问题为导向的in〕
1.课堂引入〔2min〕
2.手爪套件的安装〔8min〕
3.手柄套件的连接及使用〔8min〕
4.课堂活动一：
堆积木比赛〔15min〕
5.机械臂“示教再现〞功能〔10min〕
6.课堂活动二：
“示教再现〞堆积木〔15min〕
7.课堂小结〔2min〕
二．教学流程
1.课堂回忆与引入〔2min〕
上节课我们学习了机械臂结合吸盘和气泵套件搬运物品的应用，也学会了用鼠标控制机械臂的几种操作模式，相信同学们已经对机械臂操作有了一定的认识了。
在上节课上我们说到机械臂搬运物品的套件时，同学们最容易想到的一个是什么？
没错，就是手爪，手爪是在搬运物品和进行任务时最常用到的一个机械臂套件，在需要搬运一些重量更重的物品、吸盘和气泵套件并不能很好地完成时，我们就可以用到手爪来完成物品的搬运任务。
那么这节课我们就来看看连接上手爪的机械臂搬运物品时和上节课学习的吸盘搬运物品有什么不同吧！
2.手爪套件的安装和使用〔8min〕
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教师展示手爪套件，为每个小组预先准备好手爪套件或现场分发。
教师讲解手爪套件安装步骤并示范，引导各组跟随讲解同步操作。
〔学生可在老师讲解的过程中边听边跟做，老师讲解完后也可给一定的时间各组完成手爪套件的安装，及时发现学生操作上的问题并进行答疑。
〕
和吸盘套件一样，手爪套件也需要配合气泵套件一起使用。
手爪配件如下图：
手爪套件
首先需要先用内六角扳手拧松吸盘上端的固定顶丝，将吸盘从Joint4上面拆下来，然后将手爪套件通过联轴器安装在Joint4上面即可，如下列图：
拆下吸盘
安装手爪
手爪接线方法与气泵套件一致，最终手爪套件安装效果如下列图：
手爪安装效果
教师连接电脑，示范手爪工作效果。
教师连接电脑用鼠标操作示范其夹取和释放的工作效果，然后给时间学生自己操作，掌握操作方法。
3.手柄套件的连接及使用〔8min〕
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引入
在玩一些电脑游戏的时候我们会有这样的体会，有时候我们并不希望只用鼠标和键盘进行控制，因为这样相对没有那么好的操作体验？
那么这时候我们希望能用什么来控制呢？
对，我听到有同学说手柄，玩游戏时手柄是个很实用的工具，可以让我们脱离鼠标和键盘的束缚，到达更直观地控制和更好的操作体验，而我们的机械臂能不能也像遥控车和遥控飞机一样不连接电脑用遥控器手柄直接进行控制呢？
答案是可以的！
大家是不是已经很期待像玩游戏一样去控制机械臂完成任务了呢？
那么下面我们就来学习手柄控制的实现吧！
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教师展示与分发手柄套件、讲解手柄套件安装步骤并示范，可让各组跟随讲解同步操作。
手柄套件包含手柄和USBHost模块，机械臂上电前，先将USBHsot模块接在机械臂底座后10
e键和A键，即可启动手柄。
启动手柄
注意：
手柄是脱机使用，需要先断开与电脑的连接才能正常使用。
手柄控制模式讲解，学生练习操作。
启动手柄后即可通过手柄控制机械臂。
手柄和软件控制机械臂一样有两种控制方式，Linear坐标系模式和Jog点动模式，通过手柄上L1/R1按键切换〔L1代表点动模式，R1代表坐标系模式〕。
控制方式说明如下：
给各小组时间，熟悉用手柄控制机械臂的两种模式的各按键操作，掌握后进行课堂活动一，利用手柄控制进行堆积木的比赛。
4.课堂活动一：
手柄控制堆积木比赛〔15min〕
比赛规那么：
A区域放有不同颜色的积木块，以小组为单位，学生按照屏幕上显示的积木的层数和颜色顺序，用手柄操控机械臂手爪夹取积木移动到B区域指定位置进行堆叠，不可出界和压边，最先完成操作的获胜。
堆积木任务纸
堆叠颜色顺序例如
比赛设计：
根据学生总人数分为假设干组，建议每组学生人数为3~5人，为了使每个学生都有操作时机，每一层积木由不同的组员进行操作，根据时间安排假设干轮比赛，每一轮固定使用手柄控制的其中一种模式，按照用时多少给每个组计算分数，用时最少的组获n分，n为分组的数量，其余依次减1分，如时间充足那么可进行多轮比赛，每轮由不同组员操作，比赛结束后计算各小组总分，总分最多者获胜。
比赛开始前给学生时间准备，确定上场顺序，分别使用两种控制模式进行针对性练习。
5.机械臂“示教再现〞功能〔10min〕
引入
机器人之所以被创造出来是因为人们想让机器人来做本来由人去完成的工作，那么机器人最大的特点应该是能够模仿人来运行，机械臂也不例外。
但机械臂并非天生就能懂得如何像人一样工作，那么我们如何能够教会机械臂学着我们一样工作呢，就像刚刚我们自己操作机械臂堆积木，我们怎样能够让机械臂自动完成这个任务而不需要我们自己操作每一步呢？
这时候机械臂的“示教再现〞功能就派上用场了。
“示教再现〞功能可以用示教的方式操作机械臂做一系列动作之后，让机器人代替人重复的去完成记录的动作，这个过程中还无需自行编程！
同学们是不是已经迫不及待地想要学习一下如何实现机械臂自动模仿我们的设置好的动作了呢？
那下面我们来学习如何让机械臂模仿我们的动作和路线搬动一个小物体到指定位置吧！
“示教再现〞功能讲解及示范
翻开DobotStudio连接上机械臂，在应用区选择第一个模块“示教&再现〞，这时候看到的是“示教再现〞功能的主界面，如下列图：
“示教再现〞功能主界面
因为我们安装的是手爪套件，我们现在在菜单栏中选择“设置—>末端夹具—>手爪〞设置末端夹具为手爪，此时通过勾选界面右下角的“手爪〞即可控制手爪的张开与闭合。
注意：
此处勾选“手爪〞只能控制手爪的张开与闭合，有时候即使手爪已经闭合，气泵还在工作发出声响，此时可通过选择末端夹具为“笔〞再选择为“手爪〞来关闭气泵。
“示教再现〞功能有两种主要模式，一种是存点示教，另一种是手持示教。
存点示教：
存点：
点击“存点〞按钮即可保存当前的点位信息。
6.存点之间的点到点运动模式有JUM
in〕
任务规那么：
根本规那么与刚刚手柄控制堆积木比赛一样，A区域放有各种颜色的积木，学生按照屏幕上显示的积木的层数和颜色顺序，利用存点示教或手持示教的功能，实现机械臂自动按规那么堆放积木到B区域，全过程由机械臂自动完成，其间不能用手操作积木的摆放，积木不可出界和压边。
因为学生刚开始接触“示教再现〞功能，可能对各项操作并不十分熟悉，教师要注意在学生操作的过程中及时发现问题，从旁引导和答疑。
7.课堂小结〔2min〕
总结本节课所学的知识，肯定学生的表现，鼓励学生提出问题并答疑，引导学生讨论或课后思考以下问题：
（1）机械臂手柄控制的两种控制模式的不同和各自的优劣？
（2）点到点运动的三种运动模式的不同及各自的适用场景？
（3）除了使用“示教再现〞功能实现自动堆叠积木，还想到有别的实现方法吗？
〔为后面的编程课作铺垫〕
简单介绍下节课将要讲述的内容，激发学生的好奇心和学习兴趣，引导其进行课后预习或了解相关内容。
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