机器人选修课教案.docx

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机器人选修课教案

机器人选修课教案

（2011—2012学年度第二学期）

第四章机器人程序设计

4.1三种灯光控制

4.2避障

4.3自寻迹

4.4秒表

4.5两地控制

4.6判粗细

4.7计数与判奇偶

4.8多任务

4.9事件控制

4.10无线通信

第五章NXT机器人

5.1搭建第一个NXT机器人

5.2让机器人动起来

5.3让机器人随着声音动起来

5.4巡线机器人

5.5齿轮的使用

第四章机器人程序设计

4.1三种灯光控制

授课时间2月27日参加教师崔深根

教学目标：

学习顺序结构、绝对跳转指令，完成三种不同灯光控制的编程。

教学重点：

顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：

ROBOLAB软件，乐高积木，RCX一个，小灯一只，触感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

ROBOLAB编程

教学内容与过程：

学习内容：

输入部件触感，输出部件小灯，停止图标，绝对跳转图标，开始与结束图标。

一、台灯控制程序

功能：

按钮按下后，小灯亮，再次按下，小灯灭，可重复。

台灯控制程序

二、门口灯控制程序

功能：

按钮按下后，小灯亮，延时2秒后，小灯灭，可重复。

门口灯控制程序

二、警灯控制程序

功能：

程序启动后，小灯间隔1秒闪烁，始终循环。

警灯控制程序

4.2避障

授课时间3月5日参加教师崔深根

教学目标：

，马达图标与时间等待图标，完成“碰碰车”控制的编程。

教学重点：

马达图标与设置，时间等待图标与设置。

教学准备：

ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

学习内容：

马达图标与设置，时间等待图标与设置。

“碰碰车”控制程序

功能：

小车向前运行，遇到障碍，先后退0.2秒,再转弯0.5秒,然后继续前进

“碰碰车”控制程序

4.3自寻迹

授课时间3月12日参加教师崔深根

教学目标：

学习光感的应用，选择结构的应用，完成“沿黑线走”控制的编程。

教学重点：

选择结构的应用

教学准备：

ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

学习内容：

光感的应用，选择结构的应用。

“沿黑线走”控制程序。

功能：

小车自动沿黑线行驶，但不会停止。

“沿黑线走”控制程序

4.4秒表

授课时间3月19日参加教师崔深根

教学目标：

学习计时器、显示屏、容器、清零，完成“秒表”控制的编程。

教学重点：

计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。

教学准备：

ROBOLAB软件，RCXG一个，触感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。

秒表控制程序

功能：

按钮按下，开始计时，显示屏以0.1秒累加，再次按下，时间值固定。

4.5两地控制

授课时间3月26日参加教师崔深根

教学目标：

学习容器清零，选择结构嵌套，完成“二个按钮控制一个灯”的编程。

教学重点：

选择结构嵌套

教学准备：

ROBOLAB软件，RCX一个，小灯一个，触感二个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

容器清零，选择结构嵌套。

“二个按钮控制一个灯”的程序

功能：

两个按钮均可独立控制一个小灯。

4.6判粗细

授课时间4月2日参加教师崔深根

教学目标：

会计算机器人经过某段距离的时间，完成“判断黑线粗细”的编程。

教学重点：

怎样判定过了一段路程。

教学准备：

ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，光感一个，场地一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

确定经过一段黑线的时间程序

“判断黑线粗细”的程序

功能：

小车前进，过细黑线继续前进，过粗黑线后小车停止。

场地图纸

4.7计数与判奇偶

授课时间4月9日参加教师崔深根

教学目标：

学习容器的运算，容器选择图标，完成计数与判奇偶的编程。

教学重点：

容器的运算，容器选择图标。

教学准备：

ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达一个，光感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

机器人场地与“判粗细”程序相同

计数程序

功能：

小车前进，过粗黑线后小车停止，显示经过的细黑线数目。

判奇偶程序

功能：

小车前进，过粗黑线后小车停止，若经过的细黑线数目为奇数，机器人会亮一个灯。

否则，若经过的细黑线数目为偶数，会亮两个灯。

4.8多任务

授课时间4月16日参加教师崔深根

教学目标：

学习多任务编程、音阶图标，完成“边走边唱歌”的编程。

教学重点：

多任务编程

教学准备：

ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达二个，光感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

多任务“边沿黑线走边唱歌”的程序

4.9事件控制

授课时间4月23日参加教师崔深根

教学目标：

学习事件控制应用、完成“任意时刻停止沿黑线走”控制的编程。

教学重点：

事件控制应用

教学准备：

ROBOLAB软件，RCX一个，触感一个，马达二个，光感一个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

“任意时刻停止沿黑线走”程序

4.10无线通信

授课时间4月30日参加教师崔深根

教学目标：

学习无线通信应用、完成“双胞胎小车”控制的编程。

教学重点：

顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：

ROBOLAB软件，RCX二个，乐高结木，马达一个，角感二个。

教时：

1课时

课堂练习：

硬件配置与ROBOLAB编程

教学内容与过程：

“发信小车”程序

“收信小车”程序

第五章NXT机器人

5.1搭建第一个NXT机器人

授课时间5月7日参加教师崔深根

活动目的：

（一）  分组

1、3—4人一个组，选出组长、项目研究员、程序员、机械设计师；

2、为小组取一个组名。

（二）认识NXT核心元件

1、 对9797套装进行分类；

2、 认识NXT核心元件;

3、 搭建蓝牙机器人9797套装8___24页；

活动过程：

一、LEGONXT的几张酷图欣赏

二、认识乐高组件

1、轴、梁、轴套、半轴套、齿轮

2、传感器

3、控制器

三、了解乐高组件的基本搭建技巧。

1、搭建基本机器人

2、参照搭建手册搭建风车，了解齿轮的运用

5.2让机器人动起来

授课时间5月14日参加教师崔深根

活动目的：

（一）  分组

1、2人一组，选出组长

2、为小组取一个组名。

（二）内容

1、了解NXT编程软件界面

2、学习移动模块、电机模块，并在此基础上掌握计器人的前进、后退、转弯。

3、掌握机器人转弯的几种方法。

教学过程

一：

认识编程软件MINDSTORMSEduNXT界面

1、启动MINDSTORMSEduNXT

在桌面上点击：

2、界面的组成：

编程区，面板区，学习区，菜单区、工具栏区、控制面板

二、任务：

让机器人“倒车入库”

1、任务分析：

第一步：

机器人前进；

第二步：

机器人右转弯

第三步；机器人后退；

2、模块介绍

3、编程

4、学习练习

三、机器人转弯的三种情况

1、差速转弯：

2、一个电机正转，另一电机反转来实现转弯

3、一个电机不动，另一电机转动（推荐方式）

（1）使用移动模块，只选择一个电机

（2）使用电机模块

5.3让机器人随着声音动起来

授课时间5月21日参加教师崔深根

活动目的：

1、学习循环模块的使用

2、学习声音传感器的使用

3、学习分支模块的使用

活动过程

一：

机

、

2、使用循环模块

二、、如何测定电机的运行时间

三、让机器人随着声音动起来

让机器人听到声音时开始运动，当机器人前方出面障碍物时，并后退转弯再前进。

1、介绍等待模块

5.4巡线机器人

授课时间5月28日参加教师崔深根

活动目的：

1、了解光电传感器的原理

2、初步掌握光电传感器对光的测量方法

3、了解单光电传感器巡线的原理

活动过程

一、光电传感器的原理

1、光电传感器由光电接收管和光电发射管组成。

他能够接收外界光的强度，并把光的强度换算成0-100的值。

2、影响光电传感器的因素

颜色、距离、质地等三个因素，是影响光电传感器的主要因素。

实验1、用光电传感器测量不同颜色的物质的值；

实验2、用光电传感器测量同一物质在不同距离的值

将一白色的物质，从近到远，测出传感器的值的变化

实验3、测量白色陶瓷片和白色的纸的反射值

3、光电传感器的用途

光电传感器的用途很多，比如识别颜色、判断距离等等。

今天我们主要学习利用光电传感器让机器人巡线，即让机器人在场地顺着黑色运动。

二、机器人巡线的基本原理

光电传感器

单光电传感器的巡线原理：

光电传感器没有检测到黑线，就向黑色一方转，当光电传感器检测到黑线地，就向远离黑线的另一方转动。

这样就可以让机器人顺着黑线前进。

5.5齿轮的使用

授课时间6月4日参加教师崔深根

教学内容：

1、了解齿轮的相关术语

2、了解齿轮的加速和减速的关系及优缺点

3、了解不同齿轮的搭建方法

一：

齿轮的相关术语

1、乐高的齿轮分类普通齿轮、斜齿轮、双面斜齿轮、差速齿轮、涡轮

2、齿轮的单位和齿数

三、加速和减速的原理

它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。

当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚好转过一个齿，因此，大齿轮转过8个齿（24齿的齿轮）就可以让小齿轮转过一圈（360度）。

当大齿轮再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。

在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。

这也是两轴产生不同速度的原因：

24齿齿轮转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！

我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：

24比8。

经过简化，得到3:

1。

从数字来看，24齿齿轮1转就相当与8齿齿轮的3转。

由此，我们得到一种加速的方法（从技术角度来将应称为角速度，而不是速度）。

这时候你可能会想到在竞速小车上使用巨大的传动比。

遗憾的是，在力学中有得必有失，获得了速度，同时就减少了扭矩，简单的说，就是在力量上的损失会转化为速度——速度越快，扭矩就越小。

比率也相同：

如果获得了三倍的角速度，你的扭矩会减小到原来的1/3。

什么时候应当加速或减速传动，经验会告诉你。

总的来说，减速传动用的比加速传动要多，因为马达会产生很高的速度，但扭矩很小。

在多数时候，常减小速度来提高扭矩，让小车能爬上斜坡，或者让机器人的手臂举起物体。

在你不需要大扭矩时，可以减小速度来精确定位。

四、齿轮的搭建方式