第17課學(xué)生機(jī)器人行走

1、第17課 學(xué)生機(jī)器人行走教學(xué)目的與要求1.認(rèn)識和了解機(jī)器人直流電機(jī)的工作原理。2.學(xué)會編寫機(jī)器人前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎的程序。3.學(xué)會編譯、下載程序。4.以學(xué)生自學(xué)、合作學(xué)習(xí)的方式完成編寫機(jī)器人行走程序。5.讓學(xué)生學(xué)會觀察、交流體會。6.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、探索精神。7.讓學(xué)生在解決問題的過程中體會成功的快樂。8.利用所學(xué)的機(jī)器人知識解決現(xiàn)實生活中的應(yīng)用問題。課時安排建議安排1課時。教學(xué)重點與難點1.重點：機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎程序。2.難點：機(jī)器人左右轉(zhuǎn)彎，將程序?qū)懭霗C(jī)器人。教材分析與教法建議1教材的地位與作用本課是學(xué)生第一次學(xué)習(xí)通過編寫程序控制機(jī)器人的動作，對后面的學(xué)習(xí)有著良好的引導(dǎo)作用。

2、開始可以讓學(xué)生回憶前面學(xué)習(xí)的機(jī)器人知識，然后引入到怎樣讓機(jī)器人動起來，指揮機(jī)器人完成指定的動作，引入本課的學(xué)習(xí)。也可以播放有關(guān)機(jī)器人比賽的錄像，讓學(xué)生欣賞，再引入本課的內(nèi)容。本課重點讓學(xué)生學(xué)會“直流電機(jī)”控件的編程，明白“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“停止”的含義，特別是設(shè)置延時時，要盡可能多些，便于學(xué)生在調(diào)試機(jī)器人時能準(zhǔn)確觀察到機(jī)器人的執(zhí)行步驟。教材中給出了機(jī)器人右轉(zhuǎn)彎的程序，讓學(xué)生探究出讓機(jī)器人左轉(zhuǎn)彎的方法。在學(xué)生編好程序后，先編譯然后打開機(jī)器人的電源進(jìn)行下載，特別要注意與機(jī)器人的通信方式，是串口通信還是USB口通信。在調(diào)試的過程中，如果機(jī)器人沒有按照程序去執(zhí)行動作，請學(xué)生再次檢查程序是否正確，并檢

3、查機(jī)器人各端口的連接線是否連接正確。2教學(xué)方法指導(dǎo)任務(wù)驅(qū)動法、自主探究法。參考資料直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。直流電機(jī)有多種不同尺寸和配置。圖1所示為一些常見的小型直流電機(jī)，它們非常適合用來控制小型移動機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作。圖1 幾種DC電機(jī)的照片直流電機(jī)工作時需要給電機(jī)轉(zhuǎn)子上的線圈通電。電流在線圈中流動便產(chǎn)生一個磁場，該磁場與線圈外固定的永久磁鐵產(chǎn)生的磁場相斥。這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的力可推動電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。用于描述電機(jī)電源要求和電機(jī)性能的參數(shù)有很多。其中，最基本的一個就是他的工作電壓（額定電壓），該電壓是驅(qū)動電機(jī)推薦使用的電壓。當(dāng)實際電壓低于額定電壓時，大多數(shù)電機(jī)仍可以

4、正常工作，但輸出功率要減小。另外，大多數(shù)廠家給出的電機(jī)額定電壓都比較保守，所以當(dāng)實際電壓高于額定電壓時，電機(jī)一般也可以正常工作，但通過這種方法獲得輸出功率增加是以犧牲電機(jī)壽命為代價的。電機(jī)的另一個性能參數(shù)是工作電流。電壓恒定時，電機(jī)上的電流與它的輸出功率成正比。當(dāng)空載運行時，電機(jī)的電流最小；當(dāng)負(fù)載增大到使電機(jī)堵轉(zhuǎn)的程度時，電機(jī)上的電流最大，該電流被稱為電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，它也是電機(jī)在額定電壓下的最大工作電流。通過電機(jī)的電流越大，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力（或轉(zhuǎn)矩）就越大，這是電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈與周圍永久磁鐵之間電磁場相互作用的直接結(jié)果。線圈中產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度與通過它的電流大小成正比，而電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩與兩個磁場的

5、強(qiáng)度直接相關(guān)。評價電機(jī)性能的另一個參數(shù)是它的賭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。這個轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)在額定電壓下，被迫賭轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小，此時電機(jī)上的電流即為賭轉(zhuǎn)電流。對小電機(jī)而言，轉(zhuǎn)矩通常以盎司-英寸（1盎司=28.35克）為單位衡量（即距離電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心為一英寸的力臂上所產(chǎn)生的直線里大?。?。電機(jī)所提供的功率大小等于輸出軸的轉(zhuǎn)速與力矩的乘積。當(dāng)電機(jī)自由轉(zhuǎn)動時（空載狀態(tài)），輸出軸轉(zhuǎn)速最大，但轉(zhuǎn)矩為零，此時電機(jī)不驅(qū)動任何機(jī)構(gòu)，因此輸出功率為零（實際上電機(jī)也會消耗一部分功率克服內(nèi)部摩擦，但這種功率不產(chǎn)生任何輸出作用）；當(dāng)電機(jī)賭轉(zhuǎn)時，輸出最大的轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)速為零，因此輸出功率也等于零。在兩種極限情況之間，輸出功率與轉(zhuǎn)速間呈一種拋物線的關(guān)系，如圖2所示。在其正常工作范圍的中部，電機(jī)產(chǎn)生的功率最大。圖2 電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及輸出功率之間的理想曲線圖中實線表示電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。在該直線的右側(cè)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大（100%），而轉(zhuǎn)矩為零，這一點代表了電機(jī)空轉(zhuǎn)，沒有做任何有用功的情況。而在直線的左側(cè)，轉(zhuǎn)速為零，但轉(zhuǎn)矩達(dá)到