资源简介

(共28张PPT)
第7单元 第2课
计算机实现过程与控制
（黔教版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
通过小组合作完成根据机械手臂搬运物体的分解动作，尝试设计关键动作的实现方法，培养学生的团队协作精神和沟通能力，提高学生的责任感和成就感。
数字化学习与创新
信息社会责任是计算机实现过程与控制中不可忽视的维度，它要求技术开发者从“技术本位”转向“社会本位”，在创新过程中主动嵌入伦理、公平和可持续性考量。是计算机实现过程与控制中不可忽视的维度，它要求技术开发者从“技术本位”转向“社会本位”，在创新过程中主动嵌入伦理、公平和可持续性考量。
信息社会责任
理解信息科技在人们生产、学习和生活中的重要性，树立科技强国的意识。
能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。
体验通过编程验证过程与控制系统的设计方案，知道验证的一般方法。
计算思维
02
新知导入
活动背景
在计算机广泛应用前，自动控制系统的实现相对简单，很多工作需要人工来完成。在利用计算机实现过程与控制后，生产自动化得到了显著提升。
计算机能让系统功能更强、效率更高，真是我们的好助手!
它是如何实现过程与控制的呢
02
新知导入
03
新知讲解
编程实现过程与控制
机械手臂自动识别并搬运物体，大致需要经历图7-2-1所示的过程。根据机械手臂搬运物体的分解动作，尝试设计关键动作的实现方法，并填写表 7-2-1。
活动：分析机械手臂搬运物体的过程
03
新知讲解
表7-2-1 计算机控制机械手臂
关键动作 实现方法
识别物体 采用图像识别功能，进行目标物体的识别
抓取物体 采用图像识别功能，进行目标物体的识别
张开机械抓手;移动机械手臂对准物体;落下抓手;抓住物体收回抓手
抬起物体 机械手臂在抓取物体后，将其从当前位置垂直抬起，离开支撑面
移动物体 机械手臂将物体从当前位置移动到目标位置
放下物体 机械手臂将物体移动到目标位置后，缓慢放下物体，完成操作
03
新知讲解
计算机控制机械手臂意味着通过计算机程序和技术实现对机械手臂的精确操作和控制，使其能够自动完成复杂的任务它结合了自动化、智能化、高精度和高效率的特点，能够替代人工完成重复性、高强度或高精度的工作，广泛应用于工业制造、仓储物流、医疗领域和日常生活。
03
新知讲解
通过传感器图像处理和人工智能技术机械手臂可以感知环境、识别物体并做出决策实现多功能、灵活且安全的操作同时，计算机控制机械手臂推动了多技术融合与创新，提高了生产效率和质量降低了人力成本和风险，成为现代科技和智能化社会的重要组成部分。
03
新知讲解
核心结论
通过计算机程序、传感器、图像处理和人工智能技术，机械手臂能够感知环境、识别物体并自主决策，完成复杂任务。它提升了生产效率和质量，降低了成本和风险，广泛应用于工业、医疗、物流等领域，成为现代科技和智能化社会的关键组成部分。
03
新知讲解
活动：实现机械手臂控制算法
根据机械手臂关键动作的实现方法，描述其算法，并尝试在计算机或虚拟实验平台上编程实现算法。
03
新知讲解
计算机实现过程与控制时，一般要经历输入、计算、输出、反馈等重要环节。其中，可以通过键盘、鼠标等手动输人，也可以通过距离传感器等实现自动输人;计算依靠的是人们设计的具体算法;计算出结果后，产生输出:计算机根据计算结果控制系统的功能。
03
新知讲解
计算机控制机械手臂是现代科技的重要成果，它不仅是自动化生产的核心工具，也是智能化社会的重要组成部分。
拓展阅读
04
课堂练习
一、选择题
1、机械臂抓取物体时力度过大，应优化哪个部件？( )
A. 摄像头
B. 夹爪力传感器
C. 电机
2、以下哪种方法能提升物体识别精度？ ( )
A. 安装深度相机
B. 增加电池容量
C. 缩短机械臂长度
B
A
04
课堂练习
3、计算机控制机械手臂的核心技术不包括以下哪一项？（ ）
A. 传感器技术
B. 图像处理技术
C. 人工手动操作
4、机械手臂在工业制造中的主要作用是什么？( )
A. 娱乐表演
B. 自动化生产（如装配、焊接）
C. 医疗诊断
B
C
04
课堂练习
二、判断题
1、计算机控制机械手臂可以通过传感器实时检测物体状态。（ ）
2、机械手臂只能用于工业制造，无法应用于医疗领域。（ ）
3、计算机控制机械手臂的核心技术包括图像处理技术和运动控制技术。（ ）
4、机械手臂在操作过程中完全不需要计算机程序的参与。（ ）
5、通过更换工具，机械手臂可以完成多种任务，如搬运、焊接和喷涂。（ ）
√
√
X
√
X
04
课堂练习
三、操作题
在计算机控制机械手臂的过程中，设计并描述一个简单的控制算法，用于实现机械手臂抓取并移动一个物体到指定位置。
机械手臂通过摄像头或视觉传感器识别目标物体的位置、形状和大小，结合距离传感器或力传感器检测物体与机械手臂的距离和抓取力度。根据识别到的物体位置，计算机械手臂的运动路径，并通过算法（如路径规划算法）确定从当前位置到物体位置的移动轨迹。接着，机械手臂移动到物体上方，调整夹爪力度，确保抓取物体时既不会滑落也不会损坏。抓取物体后，机械手臂按照规划的路径将物体移动到指定的目标位置。
05
拓展延伸
交通系统的参数优化
绿波带原理：通过精确计算相邻路口信号灯的时间差，使车流按特定速度行驶时连续通过绿灯，减少停车次数。优化参数包括相位差、周期时长、绿灯时间比。
潮汐车道技术：根据早晚高峰车流方向不对称性，动态调整车道数量。依赖实时流量监测数据与可变信息标志（VMS）的参数联动算法。
现实案例：杭州文二路绿波带使平均车速提升30%，北京京通快速路潮汐车道缩短通勤时间15分钟。
05
拓展延伸
随着人工智能（AI）技术的发展，机械手臂的智能化水平不断提升。
深度学习：通过训练神经网络，机械手臂可以识别更复杂的物体（如透明物体、不规则形状物体）。
自主学习：机械手臂可以通过强化学习算法，自主优化抓取和移动策略，适应不同的任务环境。
人机协作：AI使机械手臂能够理解人类的语音或手势指令，实现更自然的交互。
05
拓展延伸
机械手臂在医疗领域的应用
手术机器人：如达芬奇手术机器人，能够完成高精度、微创的手术操作。
康复辅助：机械手臂帮助患者进行肢体康复训练，提高康复效率。
药品分发：在药房中，机械手臂可以自动分拣和分发药品，减少人工错误。
05
拓展延伸
机械手臂在太空探索中的作用
国际空间站：机械手臂用于搬运设备、维护空间站外部结构。
火星探测：火星车上的机械手臂可以采集岩石样本，进行初步分析。
未来应用：在月球或火星基地建设中，机械手臂可以协助完成建筑、维修等任务。
05
拓展延伸
机械手臂与物联网（IoT）的融合
远程控制：通过物联网，机械手臂可以远程操作，适用于危险环境（如核电站、深海探测）。
数据共享：机械手臂的工作数据可以实时上传到云端，供其他设备或系统分析使用。
智能工厂：在工业4.0中，机械手臂与其他设备联网，实现全自动化生产线。
06
课堂总结
1
引入新知内容
计算机实现过程与控制
2
分析机械手臂搬运物体的过程
3
实现机械手臂控制算法
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
计算机实现过程与控制
1、进行新知引入
2、分析机械手臂搬运物体的过程
3、实现机械手臂控制算法
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、计算机控制机械臂在现实中的案例
08
课后作业
1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明计算机控制机械臂在现实中的案例，并进行总结。
案例：工业制造
识别物体：通过视觉系统识别车体或零件的位置。
抓取物体：使用夹具或吸盘抓取零件。
移动物体：将零件精确移动到指定位置。
组装或加工：完成焊接、拧螺丝等操作。
08
课后作业
案例：医疗手术
识别物体：通过摄像头识别手术部位。
抓取工具：机械臂抓取手术器械（如剪刀、镊子）。
精细操作：在医生控制下完成切割、缝合等操作。
放下工具：手术完成后，机械臂放下器械。
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