第9课 机器人机械手
一、教材分析
本课将舵机原理内容加入到教学中，拓展了学生机器人的应用范围，帮助学生了解学生机器人的“拓展积木”和“辅助设备”。流程图的设计对学生的学习能起到重要作用，学生能根据流程图选用合适的拓展模块来搭建需要的机器人结构，并进行必要的调试和整合。
二、学情分析
舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。本课首次把舵机运用到机器人机械手的搭建中，学生不了解舵机的作用，在教学时教师要把舵机的特点和作用讲解清楚，学生要能知道如何运用舵机。
三、教学目标与要求
了解机器人机械手活动以及舵机和红外传感器的工作原理，学会检测学生机器人机械手抓取、搬运、推动等活动，能够编写学生机器人机械手检测物体、处理物体的程序。体验学生机器人机械手程序的实验过程，感受机器人模块的互动特点。
四、教学重点与难点
- 重点：机器人机械手程序的搭建，舵机的组合方式。
- 难点：学会设置舵机参数，搭建学生机器人机械手抓取、搬运、推动的程序脚本。
五、教学方法与手段
实验法、自主探究法、任务驱动法。
六、课时安排
安排2课时。
七、教学准备
舵机、部分拓展积木。
八、教学过程
第1课时
- 导入
出示：车间里搬运车抓取物品、运送物品的视频（生观看视频）
教师：同学们，刚才你们观察到搬运车是怎样抓取物品、运送物品的？
学生：搬运车运动到物品前，张开手臂，将物品夹住，然后转向，将物品运送到指定地点，遇到远一点的，还将手臂伸长，再抓住物品，进行运送。
教师：观察得真仔细，今天我们也可以搭建这样一个有手臂的小车，来运送物品，它就是机器人机械手。（出示课题）
【设计意图】机器人机械手是机器人教学单元中运用拓展模块（舵机）进行搭建的内容之一，从观看视频出发，引出机械手的概念，起到帮助学生了解机械手的作用，留下直观印象。
- 认识舵机
教师：在刚才同学们观看的视频中，机器人实行的动作是搬运车，搬运车在日常生活中很常见，你们见过吗？
学生：汽车生产车间、啤酒厂装配酒瓶盖等。（学生举例说明）
教师：学生机器人可以增加舵机和模块控件来完成搬运车的基本动作。这项实验是利用搬运车前端的红外传感器和舵机来完成的。
介绍舵机。舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机可以控制角度变化的速度，位置精度非常准确，可完成机器人的某些动作。
舵机有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。
【设计意图】舵机相对直流电机而言，具有一些特别的属性。从实际生活经验入手，让学生掌握舵机的使用方式。
- 设置舵机
教师：讲解舵机的定义。（操作演示）
选中“执行控件”，选择舵机，可以对舵机进行设置。
【设计意图】理解舵机的控件模块，领略设置方式。
- 认识机械手
教师：机器人搬运货物的运动主要通过机械手来完成，机械手主要是使用两个舵机控制机械手臂，从而完成搬运、推动等动作。
学生根据要求，动手搭建机械手拓展结构模块。（教师巡视辅导）
【设计意图】搭建机械手拓展结构模块是本课教学的重点，需要教师和学生共同认真、仔细地完成。
- 本课小结
这节课我们主要了解机器人机械手的工作原理及所需模块，也尝试动手搭建了机械手拓展结构模块，同时学习了舵机的简单设置，下节课我们将对搭建好的机械手进行程序编写。
第2课时
- 编写机器人机械手流程图
教师：搭建一个简单搬运夹，再利用机器人前端的红外传感器来检测前方是否有物体，如果有物体就将其搬走，如果没有物体则继续前进。（学生自行搭建）
教师：机械手由3个舵机、若干个结构模块、2～3个舵机链接等组成。
【设计意图】通过流程图的设计，学生可以理解机器人机械手运动的基本过程，为后面的学习打下基础。
- 机器人机械手程序编写
- 新建一个程序。
- 设置第一个舵机。
加入一个重复执行语句，在“机器人”模块中，选择“设置舵机接口1红色5V橘色信号 棕色GND 输出角度为90°”控件，加入重复语句中，设置舵机接口1的输出角度为45°，等待1秒后，设置舵机接口1的输出角度为0°，再等待1秒。
- 设置第二个舵机。
继续设置第二个舵机的输出角度，设置舵机接口4的输出角度为135°，等待1秒后，设置舵机接口4的输出角度为45°，再等待1.5秒。
- 设置第三个舵机。
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