《機(jī)器人避障》名師教案

4/4從碰撞到避障的機(jī)器人課題：從碰撞到避障的機(jī)器人（第2章第3節(jié)）教學(xué)設(shè)計(jì)者：無錫市惠山區(qū)教育局教研室鄭東紅一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能(1)認(rèn)識(shí)碰撞傳感器，了解其工作原理。(2)掌握碰撞傳感器對(duì)應(yīng)的I/O通道設(shè)置。(3)根據(jù)算法設(shè)計(jì)程序，解決簡(jiǎn)單的碰撞問題。(4)利用紅外傳感器，設(shè)計(jì)更加智能化的機(jī)器人。2.過程與方法在分析生活案例和任務(wù)的過程中，通過類比等方法提煉算法，從而初步掌握任務(wù)分析的思路、方法；通過碰撞、避障實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)碰撞傳感器和紅外傳感器，并在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)創(chuàng)新。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)機(jī)器人與日常生活行為的相關(guān)性。二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)碰撞傳感器及其工作原理，I/O通道設(shè)置，碰撞算法的分析比較，碰撞程序的設(shè)計(jì)。三、學(xué)習(xí)前提學(xué)習(xí)過紅外傳感器，對(duì)編程平臺(tái)有一定的接觸。四、教學(xué)方法對(duì)比分析，體驗(yàn)學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，探究學(xué)習(xí)。五、教學(xué)過程1.問題導(dǎo)入播放視頻：盲人走路。問題：盲人手中的拐杖有什么作用？它可以看作是人類哪些器官的延伸？回答：(略)板書：拐杖——觸覺器官。問題：你能描述盲人是如何通過手中的拐杖避免發(fā)生碰撞的嗎？回答：(略)有障礙——轉(zhuǎn)向板書：檢測(cè)無障礙——前進(jìn)2.引出新課設(shè)問：機(jī)器人有“觸覺”嗎？它的“觸覺器官”又是什么呢？教師出示兩個(gè)機(jī)器人實(shí)物：一個(gè)安裝有紅外傳感器，另一個(gè)安裝有碰撞傳感器。要求：請(qǐng)仔細(xì)觀察、對(duì)比機(jī)器人安裝的傳感器。(可讓兩名學(xué)生上臺(tái)，仔細(xì)觀察并親身體驗(yàn)，對(duì)比兩個(gè)機(jī)器人的傳感器有何差異)組織學(xué)生交流。板書：碰撞傳感器。任務(wù)：閱讀教材中碰撞傳感器內(nèi)容。問題：碰撞傳感器的核心器件是什么？其工作原理是什么？回答：碰撞開關(guān)。小結(jié)：教師出示碰撞傳感器的圖片，介紹碰撞傳感器的類型。3.碰撞任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)機(jī)器人應(yīng)對(duì)碰撞的程序。要求：在行進(jìn)過程中若發(fā)生碰撞，則停止前進(jìn)，發(fā)出聲音警告，并后退若干距離。說明：假設(shè)在機(jī)器人中，碰撞傳感器使用1號(hào)I/O通道。建議：教師下發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生記錄相應(yīng)的算法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。(1)組織學(xué)生討論。①事件分析。對(duì)任務(wù)和要求進(jìn)行分析，分離出一個(gè)個(gè)事件，并按一定的順序排列。此處的關(guān)鍵點(diǎn)是先行進(jìn)再判斷，還是先判斷再行進(jìn)。②算法分析。根據(jù)事件分析結(jié)果，設(shè)計(jì)出算法。(2)根據(jù)算法編寫程序。(選擇其中的一個(gè)算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì))注意：I/O通道設(shè)置。條件循環(huán)結(jié)構(gòu)：whi1e(1){//永遠(yuǎn)循環(huán)v_IO1=ReadIO(1)；//讀碰撞傳感器值if(v_IO1==0){//沒有碰撞(略)}if(v_IO1==1){//發(fā)生碰撞(略)}}(3)下載程序，進(jìn)行機(jī)器人碰撞實(shí)驗(yàn)。(4)填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行交流。(如果實(shí)驗(yàn)沒有成功，找出原因所在)(6)教師評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)從兩個(gè)方面入手：學(xué)習(xí)態(tài)度方面(是否積極投入、主動(dòng)參與)，實(shí)驗(yàn)方面(成功與否，發(fā)現(xiàn)問題與解決問題，提出改進(jìn)意見等)。(7)研討：算法1和算法2的區(qū)別。查看源程序代碼，分析程序結(jié)構(gòu)。4.避障任務(wù)設(shè)計(jì)碰撞傳感器類似我們的觸覺器官，如果機(jī)器人具有視覺功能的傳感器，就可以“看”到障礙物，從而實(shí)現(xiàn)避障處理。問題：請(qǐng)回想一下，機(jī)器人是否具備視覺功能的傳感器？回答：(略)問題：紅外傳感器的工作原理是什么？它使用哪個(gè)I/O通道？回答：(略)(1)提出任務(wù)。避障任務(wù)：改進(jìn)碰撞實(shí)驗(yàn)。要求：當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，停止前進(jìn)，并發(fā)出聲音警告。拓展任務(wù)：當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到有障礙物時(shí)，自動(dòng)避開，實(shí)現(xiàn)安全轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)向自定)。問題：碰撞實(shí)驗(yàn)和避障實(shí)驗(yàn)的算法是否有本質(zhì)差別？回答：(略)提問：編程時(shí)