《智能機(jī)器人與傳感器》教案課程單元設(shè)計(jì)12 - 觸覺（壓力傳感器FlexiForce）

PAGEPAGE2《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》一、教案頭本次課標(biāo)題：觸覺相關(guān)--腕力傳感器FlexiForce授課班級16電子信息3-1上課時(shí)間課時(shí)：2上課地點(diǎn)知行樓5-413教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識目標(biāo)1、能使用FlexiForce推薦的連接電路2、學(xué)會使用FlexiForce與樹莓派及ADC連接3、學(xué)會閱讀FlexiForce的英文文檔4、會根據(jù)數(shù)據(jù)表判斷數(shù)字輸出結(jié)果的正確性1、熟練掌握機(jī)器手概念、硬抓取及軟抓取2、FlexiForce的工作原理；3、熟練掌握FlexiForce輸出的預(yù)處理電路4、熟練掌握FlexiForce與MCP3002的連接方法，以及與樹莓派的連接方法5、讀懂程序，掌握FlexiForce輸出的正確性（需要參考datasheet了的“力—電壓”關(guān)系圖）能力訓(xùn)練任務(wù)及案例任務(wù)1：連接FlexiForce至運(yùn)算放大器形成一個(gè)腕力傳感器模塊任務(wù)2：連接腕力傳感器與MCP3002ADC芯片任務(wù)3：連接SPI至樹莓派相應(yīng)的SPI接口任務(wù)4：編寫并調(diào)試程序，輸出正確結(jié)果參考資料【1】郭彤穎，張輝，《機(jī)器人傳感器及其信息融合技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，ISBN：9787122283658，2017年1月【2】賈海瀛,《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》，ISBN:9787040422658，高等教育出版社，2015年9月【3】TeroKarvinen,etc.,《Make:Sensors》,ISBN:9781449368104，O'Reilly，2016【4】KimmoKarvinenandTeroKarvinen,《GettingStartedwithSensors》,ISBN：9781449367084，MakerMedia,Inc.,2014【5】樹莓派官網(wǎng)：/【6】SPI庫下載地址:/doceme/py-spidev二、教學(xué)設(shè)計(jì)步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動時(shí)間分配告知（教學(xué)內(nèi)容、目的）1、講解機(jī)器手概念、硬抓取及軟抓取2、講解FlexiForce的工作原理3、講解FlexiForce輸出電路4、講解各模塊間的連接方法5、講解得到的結(jié)果檢驗(yàn)方法教師主講多媒體聽講解5分鐘引入（任務(wù)項(xiàng)目）壓力數(shù)據(jù)的得到是靠壓力傳感器以及ADC來共同完成，當(dāng)然也可以中間通過運(yùn)放來進(jìn)行輸出模擬量的調(diào)控。機(jī)器人使用這個(gè)壓力數(shù)據(jù)來控制機(jī)器手抓力的大小，讓它能完成抓取雞蛋等對壓力敏感的任務(wù)。教師主講多媒體聽講解5分鐘操練（掌握初步或基本能力）使用ADC與FlexiForce相連接，從ADC里得到初步的數(shù)據(jù)輸出。師生互動討論小組討論20分鐘深化（加深對基本能力的體會）閱讀英文文檔，并根據(jù)“力—電壓”圖來得到準(zhǔn)確的壓力的大小教師主講上機(jī)指導(dǎo)實(shí)際操作演示指導(dǎo)+實(shí)操18分鐘歸納(知識和能力)作為一個(gè)典型的模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的應(yīng)用，其典型架構(gòu)是：產(chǎn)生模擬量的傳感器；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；查表，轉(zhuǎn)換一般數(shù)字量到有意義的數(shù)字量；對數(shù)字量進(jìn)行處理。師生互動小組討論討論小組討論3分鐘訓(xùn)練鞏固拓展檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：測試多大的壓力下，夾取雞蛋不讓其破裂（壓力過大），以及不讓其掉地（壓力不夠）師生互動實(shí)際操作演示指導(dǎo)+實(shí)操25分鐘總結(jié)通過本課學(xué)習(xí)，懂得如何使用如何將壓力傳感器的模擬數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，提供給智能算法計(jì)算機(jī)器人手指握力的大小，從而讓機(jī)器手有了力反饋系統(tǒng)，從而能抓取類似于雞蛋這樣脆的物體。其次通過閱讀英文文檔的訓(xùn)練，讓學(xué)生能自