资源简介

(共31张PPT)
第一单元 第9课
第九课 我有一个“小跟班”
（滇人版 ）六年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
相关知识拓展
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
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在调试与展示过程中，遵守安全规范，尊重同伴作品，理解机器人服务于人类生活的理念，形成负责任的科技应用态度。
在既有结构基础上，自主设计个性化双手、声音模块或外观装饰，利用数字化资源（视频、教程）迭代改进，形成独特的创意方案。
通过“分解—连接—调试”的搭建流程，把行走、跟随等复杂动作拆解成若干可编程步骤，并能用逻辑顺序让各关节协同完成任务。
能主动观察并理解红外传感器、LED、舵机等常见信息器件的功能，知道“数据—动作—反馈”是机器人感知与运动的基本过程。
02
新知导入
02
新知导入
让机器人也能像人一样自由直立行走，最常见的实现方式是把机器人设计为轮式、履带式或足式机器人。其中，双足式机器人的设计难度最大，但是，一旦设计完美，双足式机器人也是最能适应复杂地形、最能完成复杂动作的机器人！
02
新知导入
为什么双足式机器人虽然设计难度最大、最容易侧翻且行走速度最慢，却仍被认为是最能适应复杂地形并完成复杂动作的机器人？
03
新知讲解
人体的腿部有髋关节、膝关节和踝关节三大关节，它们的相互配合使得人能做出各种动作。
一、设计“小跟班”腿部关节
图 1-72 运动与关节
03
新知讲解
1．搭建右腿
二、搭建“小跟班”
“小跟班”不需要完成太过复杂的动作，所以我们在髋关节处只要做固定的连接，用两个舵机分别模拟膝关节和踝关节。
03
新知讲解
2．搭建左腿
左腿的搭建正好与右腿方向相反。
二、搭建“小跟班”
03
新知讲解
3.连接双腿
将两条腿连到一起后，连接好数据线和电源开关。
二、搭建“小跟班”
为了提高稳定性，我们为“小跟班”装上一双大脚板。
03
新知讲解
4.安装身体
用控制器作为身体，安装到双腿上并连接好所有数据线。
二、搭建“小跟班”
03
新知讲解
试一试
用手转动四个舵机，观察搭建出的“小跟班”怎么向前走。
答：双手轻轻同步转动同侧髋、膝两个舵机：
先向前摆大腿（髋），再伸直小腿（膝），两脚交替落地——小跟班就会一步一步向前挪动。
03
新知讲解
5.搭建双手
我们为“小跟班”搭建双手。
二、搭建“小跟班”
03
新知讲解
试一试
目前“小跟班”的双手只起到装饰的作用，打开你的思路，请为它设计一双特别的双手吧!
答：每只手由 3D 打印的“手掌”＋5 根 9 g 微型舵机驱动的欠驱动手指组成（跟“汉斯”假手类似，输入少、动作多）。腕部再装一颗 180° 舵机，实现上下摆腕。整手重量控制在 80 g 以内，不会压垮小跟班。
03
新知讲解
6.搭建头部和眼睛
“小跟班”的头部有两双眼睛，一双是用来装饰的眼睛，它由两盏LED灯构成。
而另一双将成为它真正的眼睛：红外传感器，它将起到“看到”主人并保持跟随状态的作用！
二、搭建“小跟班”
03
新知讲解
二、搭建“小跟班”
03
新知讲解
综合实践
1.现在的“小跟班”只有眼睛，没有嘴巴，如果要让它能够发出声音，我们需要为它安装什么呢
答：需要给它安装“发声模块”。最简单的做法是接一个有源蜂鸣器（通电就“嘀”响），或接一个无源蜂鸣器/小扬声器再配驱动电路，用控制器输出不同频率的方波就能让它“说话”或播放音乐
2.按照你的设计，对“小跟班”进行个性化装饰。
3.观看素材文件夹中的视频，感受双足机器人的运动状态。
03
新知讲解
知识链接
双足机器人
1972年，日本早稻田大学研制出第一台功能较全的双足步行机器人。
谷歌旗下的波士顿动力公司研发Atlas，它像人一样有头部、躯干和四肢，“双眼”是两个立体传感器，它可以自由地在复杂的野外行走和奔跑。
03
新知讲解
由日本本田公司主导开发的“阿西莫”机器人Atlas系列机器人，它个头虽然不大，但动作看起来相当灵活。它不仅能够爬楼梯，5根手指还能灵活运动，自如地为人端茶倒水。它由一部移动电话控制，能够以接近人类的姿势自如地做出走路、跳舞、跑步等动作。
知识链接
03
新知讲解
美国机器人研发公司Agility Robotics研发出的一款新的双足机器人Cassie，它的特点是步伐稳健、精准，可适应各种路面。
北京钢铁侠科技自主研发的人形机器人ARTrobot不仅无噪声，而且行走速度可自由调节，共36个自由度，身高1.3米，体重只有50千克。它的10个指头也非常灵巧，可以像人一样做各种手势和抓取物品。
知识链接
04
课堂练习
1、“小跟班”的腿部共有几个主要关节？（ ）
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
2、“小跟班”的哪一部分起到“真正眼睛”的作用？（ ）
A、LED灯 B. 红外传感器 C. 控制器 D. 舵机
3、以下哪项不是“小跟班”当前已具备的功能？（ ）
A. 走路 B. 说话 C. 看见主人 D. 装饰性双手
4、哪个机器人由日本本田公司开发？( )
A. Atlas B. 小跟班 C. 阿西莫 D. 波士顿动力
C
选择题
B
B
C
04
课堂练习
5、想让“小跟班”发出声音，应安装什么？( )
A. 更多LED灯 B. 红外传感器 C. 扬声器或蜂鸣器 D. 更大电池
判断题
1、“小跟班”的双手目前只能起到装饰作用，不能执行任何任务。（ ）
操作题
1、请简要说明“小跟班”如何利用红外传感器实现“看到”主人并保持跟随状态，并指出这一功能在实际应用中可能遇到的1个限制。
答：红外传感器探测人体红外信号，控制器据此调整左右腿舵机，实现跟随。强光或高温易干扰信号。
√
C
05
相关知识拓展
关节与自由度
髋关节：3 个自由度（前后摆、左右摆、旋转）→ 决定迈步方向与跨度。
膝关节：1 个自由度（屈伸）→ 抬腿、缓冲落地。
踝关节：2 个自由度（俯仰、侧翻）→ 保持平衡、适应地形。
记住：自由度越多，动作越灵活，控制也越复杂。
05
相关知识拓展
舵机 =“人造肌肉”
舵机里有电机、减速齿轮、位置反馈电位器。给它一个角度指令，它就转到那个角度并“锁住”。
小提示：舵机最怕“卡死”烧齿轮，安装时不要强行掰动舵臂。
05
相关知识拓展
步行原理
双足步行的核心是“重心转移 + 摆动腿”。先用髋关节把重心移到支撑腿，再让另一条腿摆动向前。循环往复，人就“走”起来了。
05
相关知识拓展
进阶创意
双手改装：夹爪、托盘、小型风扇、自拍杆……只要不超过舵机扭矩即可。
加陀螺仪（MPU6050），让“小跟班”真正“站稳不倒”。
用蓝牙/Wi-Fi 模块，实现手机遥控或语音指令。
06
课堂总结
1
引入新知内容
我有一个“小跟班”
2
设计“小跟班”腿部关节
3
搭建“小跟班”
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
我有一个“小跟班”
1.进行新知引入
2.设计“小跟班”腿部关节
3.搭建“小跟班”
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
08
课后作业
01
为什么双足机器人要实现稳定行走，必须同时控制“髋关节+膝关节+踝关节”这三个关节，而不仅仅是简单地交替摆动两条腿？（请用1~2句话作答）
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑