中小学教育资源及组卷应用平台 第9课《开源机器人初体验》教学设计 课题 开源机器人初体验 单元 第三单元 学科 综合实践活动 年级 九年级 学习目标 价值体认：理解机器人对人类生活与发展的积极意义，认识遵守机器人三原则对于保障人类安全与权益的重要性，形成正确的科技价值观。责任担当：明确在设计与制作机器人过程中应承担的责任，确保机器人行为符合道德与法律规范，培养对科技应用的责任感。解决问题：能够运用所学知识，分析机器人设计与制作中遇到的问题，通过小组合作探究，提出并实施有效的解决方案，提升问题解决能力。创意物化：发挥想象力与创造力，设计并制作出具有独特功能与创意的机器人模型，将创意转化为实际作品，提高动手实践能力与创新思维。 重点 1.掌握机器人的特点，深入理解机器人通过机械、动力、传感、控制等系统实现感知环境、判断决策、执行动作的基本控制过程。2.指导完成简单机器人模型的设计，包括功能规划、流程设计，以及利用开源硬件进行实际制作，如机械结构搭建、部件选择与组装、程序编写等。 难点 1.在改进机器人模型或设计新机器人时，如何巧妙整合多种传感器与执行部件，实现复杂且稳定的功能，如精准的避障、灵活的步态模拟等，并对其进行优化调试。2.对于人形机器人，研究人的行走动作并分解为机器人可完成的动作后，如何通过协同控制多个舵机，实现自然流畅的步态，是一个具有挑战性的问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 欣赏视频：智能扫地机器人同学们，智能扫地机器人能自主完成清洁、生产等任务，它们靠什么‘感知’环境、‘判断’行为、‘执行’动作？如果让你动手做一个简单机器人，你会从哪里入手？今天我们一起学习《开源机器人初体验》，感受亲手创造智能的奇妙旅程。 出示课题 思考课件展示的几个问题，小组之间讨论分享自己的感受。 通过欣赏视频，设置疑问活动，激发学生兴趣，引出本课教学主题。 讲授新课 一、探究新知 （一）活动准备根据不同的需要，人们设计制作了各种各样的机器人，既有生活中常见的扫地机器人，也有工业机器人、排爆机器人和人形机器人等。排爆机器人 水下机器人工业机器人人形机器人★议一议虽然这些都叫机器人，但其外观和功能有很大差别。说一说，机器人有哪些特点？ 机器人可以自行运动。 机器人能听从人们的指令。 能感知环境信息（如光线、距离、温度等）。 能根据预设逻辑或指令完成特定任务。（二）活动实施1.进一步认识机器人我们人类有手脚，能做各种各样的动作，能走路；有眼睛，能看到东西；有嘴巴，能说话；有耳朵，能听到声音；有皮肤，能感觉到凉热软硬；有大脑，能控制自己的行为。我们研制机器人是为了代替人的工作，所以机器人也要有类似的功能。它们通过什么样的组成和结构来实现这些功能呢？机械 动力传感 控制机械系统是机器人完成任务的执行机构。控制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑。动力系统是为机器人提供动力的系统。传感系统是机器人的感测系统，如同人的感官。这些系统共同实现机器人的基本功能。感知环境 根据环境做决定 执行决定感知Sense 判断Think 动作Act机器人基本控制过程2.设计简单的机器人模型我们可以通过设计一个简单的机器人模型来更好地理解机器人。★他山之石小明想设计一个会闪避障碍物的简单机器人：它可以前进，遇到障碍后会后退。为此，他设计了一个简单的小车，并将距离传感器安装在小车的正面。用小电机和电池驱动小车。这个机器人的工作流程如下：1.机器人感应前方3厘米内是否有障碍物。模型机器人2.若无障碍物，则前进。3.若有障碍物，则后退。感知、判断、动作是一种决策循环，这样的逻辑可以套用在任何机器人上，适用于任何传感器，几乎可以进行任 ... ...
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