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(共31张PPT)
第一单元 第10课
“小跟班”跟我来！
（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
计算思维
数字化学习
信息意识
社会责任
讨论服务型机器人的伦理设计，如隐私保护、人机交互安全，养成信息社会责任意识。
能够理解红外传感器工作原理，分析环境感知技术在实际应用中的价值。
利用编程软件调试舵机参数，优化机器人动作；探索传感器联动控制策略。
通过分析人类步态特点，学会设计机器人步态程序逻辑；掌握多程序段协同控制方法。
02
新知导入
02
新知导入
在之前的课程中，我们设计了让电风扇和闸杆运行起来的程序，也让碰碰车”能够轻松地奔跑，可是要想让“小跟班”走起来并能够走稳，这可不是一件容易的事情。
02
新知导入
大家觉得“机器人如何模仿人类行走”
03
新知讲解
1．演示人类行走分解动作
一、分析步态的特点
图1-83 人行走的动作分解
03
新知讲解
一、分析步态的特点
第一步：身体左倾站立，把重心放在左脚上，微微抬起右脚；
第二步：身体向前倾，迈出右脚后右脚着地；
第三步：身体右倾站立，把重心放在右脚上，微微抬起左脚；
第四步：身体向前倾，迈出左脚后左脚着地。
不断重复上边的四个步骤，我们就可以前进了。
03
新知讲解
机器人分析步态主要通过传感器数据采集、特征提取、数据分析和应用实现
一、分析步态的特点
03
新知讲解
2．机器人腿部结构
一、分析步态的特点
图1-84“小跟班”的腿部结构
03
新知讲解
一、分析步态的特点
第一步：旋转左、右“踝关节”，使身体左倾站立，把重心放在左脚上，呈微微抬起右脚状；
第二步：旋转左“膝关节”，使身体向左稍做转向后右脚着地；第三步：旋转左、右“踝关节”，使身体右倾站立，把重心放在右脚上，呈微微抬左脚状；
第四步：旋转右“膝关节”，使身体向右稍做转向后左脚着地。
继续重复上述动作，就可以实现连续前进的动作。
03
新知讲解
二、编写“小跟班”前进程序
图1-85 编写“小跟班”前进程序
把“小跟班”迈步的动作过程分析清楚后，设计它前进的程序就不是件难事了，只需要将以上几个动作顺序执行即可。
03
新知讲解
表1-2 “小跟班”前进参数表
动作 舵机编号 ID-01 左踝 舵机编号 ID-02 左膝 舵机编号 ID-03 右踝 舵机编号 ID-04 右膝 舵机编号
时长（毫秒）
直立 0 0 0 0 400
机器人左倾站立 16 0 38 0 800
左、右“膝关节”左转 0 -38 0 -38 800
机器人右倾站立 -38 0 -16 0 800
左、右“膝关节”右转 0 33 0 33 800
在程序的最后再加入一条“重新开始”命令，“小跟班”就会不断地走下去!
03
新知讲解
图1-86 编写“小跟班”不断前进程序
03
新知讲解
试一试
在编写程序和设置机器人运动的参数值时，可以连接上机器人，这样就可以看到所设置的参数的实际效果了。
03
新知讲解
三、编写“小跟班”跟随程序
“小跟班”有一个重要的任务，就是要能够发现正前方主人的“召唤”，一旦发现了主人，就向前跟随主人前进；主人不在正前方时，就停下来等待。
03
新知讲解
编写程序段A，让“小跟班”运行“站立”的程序；
再编写程序段B，用于时刻检测正前方是否有人，当检测到有人时就运行前进的程序，这样就可以完成跟随的任务了。
图1-87 编写“小跟班”跟随程序
03
新知讲解
说一说
现在，“小跟班” 只能在发现“主人”处于正前方时才做出前进的动作。想想看，如果想让它能检测前方多个位置是否有人，并能根据人所在的大概位置朝着相应方向前进，我们至少需要安装几个红外传感器，又如何改变机器人的结构呢 程序上又如何来实现呢
问题 解决方案
传感器数量 至少3个（左、中、右各1个）
结构改造 在机器人前方呈扇形分布传感器（例:左30°、中0°、右30°）
程序逻辑 按以下条件控制动作:
-左侧有信号-→左转
-中间有信号→前进
-右侧有信号-→右转
03
新知讲解
综合实践
思考当“小跟班”向左前进时，关节的运动规律，分析机器人的重心变化。调试出它完成左转动作时的参数值，将机器人左转时的参数值填写到表1-3中。
动作 舵机编号 ID-01 左踝 舵机编号 ID-02 左膝 舵机编号 ID-03 右踝 舵机编号 ID-04 右膝 舵机编号
时长（毫秒）
直立
机器人左倾站立
左、右“膝关节”左转
机器人右倾站立
左、右“膝关节”右转
表 1-3 “小跟班”左转参数表
03
新知讲解
表 1-3 “小跟班”左转参数表
动作 舵机编号 ID-01 左踝 舵机编号 ID-02 左膝 舵机编号 ID-03 右踝 舵机编号 ID-04 右膝 舵机编号
时长（毫秒）
直立 0 0 0 0 400
机器人左倾站立 16 0 38 0 800
左、右“膝关节”左转 0 -38 0 -38 800
机器人右倾站立 -38 0 -16 0 800
左、右“膝关节”右转 0 33 0 33 800
03
新知讲解
知识链接
人形机器人NAO
NAO是由Aldebaran Robotics设计的，它是一个高0.58米的可编程人形机器人。它喜欢交谈，可以陪老人说话、下棋、打太极，还可以播报新闻与天气预报等。它擅长舞蹈，也可以进行动作模仿。
除了陪护老年人，它还被应用于帮助自闭症儿童进行康复治疗，通过帮助自闭症儿童增加与他人互动的次数，提高语言交流能力。
04
课堂练习
1、想让“小跟班”检测左、中、右三个方向，至少需要几个红外传感器？（ ）
1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
2、机器人检测到左侧有人时，应该执行什么动作？（ ）
前进 B. 左转 C. 右转 D. 停止
3、“小跟班”的跟随程序中，程序段B的作用是？（ ）
保持站立姿势 B. 检测主人并控制前进
C. 播放音乐 D. 躲避障碍物
4、改造机器人结构时，红外传感器应如何安装？（ ）
A. 全部朝正前方 B.左、中、右呈扇形分布 C. 集中安装在顶部 D. 随意摆放
C
选择题
B
B
B
04
课堂练习
5、“小跟班”执行跟随任务时，程序段B检测到主人(红外距离s15cm)会触发什么动作 ( )
A. 播放警告音 B. 执行前进步态程序V
C. 原地旋转 D. 进入休眠状态
判断题
1、“小跟班”只需1个红外传感器就能检测左、中、右三个方向。（ ）
操作题
1、设计“小跟班”多方向跟随程序流程图。
B
选择题
x
04
课堂练习
答：
开始循环：
如果 左侧传感器检测到人 → 左转
如果 中间传感器检测到人 → 前进
如果 右侧传感器检测到人 → 右转
如果 都未检测到人 → 停止
结束循环
05
相关知识拓展
1. “小跟班”可能需要以下传感器：
（1）摄像头：用于视觉识别和跟踪主人。
（2）超声波传感器：用于测量距离，检测障碍物。
（3）红外传感器：用于在低光环境下检测主人。
（4）激光雷达（LIDAR）：用于精确测量距离和创建环境地图。
（5）陀螺仪和加速度计：用于检测机器人自身的运动和方向。
（6）GPS模块（如果需要室外定位）：用于室外环境中确定位置。
05
相关知识拓展
2.编写“小跟班”机器人程序要简洁高效：
（1）感知与跟踪：用传感器识别并跟踪主人。
（2）安全运动：路径规划和避障，安全跟随。
（3）用户交互：明确信号，反馈状态。
（4）安全与电源：控制速度，紧急停止，电量监测。
（5）测试与维护：模块化设计，充分测试。
06
课堂总结
1
引入新知内容
”小跟班“跟我来
2
分析步态的特点
3
编写”小跟班“前进程序
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
5
6
4
编写”小跟班“跟随程序
4
07
板书设计
”小跟班“跟我来
1.进行新知引入
2.分析步态的特点
3.编写”小跟班“前进程序
4.编写”小跟班“跟随程序
5.完成课堂练习
6.进行知识拓展
08
课后作业
01
如果机器人跟着你去上学，要注意什么？
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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