搭建跳舞機器人

魏丹丹

學習背景

隨著社會的進步和生活水平的不斷提高，人們對傳統的娛樂方式產生了厭倦，對娛樂也有了新的認識和更高的追求，娛樂類機器人應運而生。本項目利用舵機和聲音傳感器，制作能與人互動的跳舞機器人。

教學目標

1.認識舵機的功能，能夠編寫程序控制機器人完成簡單的動作。

2.通過自主探究和小組合作，完成機器人的硬件搭建和程序編寫。

教學重點與難點

教學重點 理解“設置舵機角度”模塊語句的功能和作用，并能結合其他模塊和程序結構，設計編寫跳舞機器人程序。

教學難點 理解“設置舵機角度”模塊語句的功能與作用。

教學過程

一、創設情境，引入課題

在2019年央視春晚舞臺上，540臺機器人成方陣起舞，引爆全場。前面幾節課中我們已經搭建好的大眼萌機器人也想擁有這種技能，參加首屆機械舞大賽。本節課我們就幫助大眼萌機器人實現這個愿望。

學生在觀看視頻時，逐漸被機器人的舞姿所吸引，并對本次項目有了初步了解，教師順勢出示課題：機械舞大賽——搭建跳舞機器人。

二、項目需求分析

教師出示機械舞的評分標準，如下表。

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師：根據機械舞的評分標準，大眼萌機器人想要在比賽中取得好成績，需要我們做哪些工作？結合前面做過的項目，有哪些是容易實現的？

學生思考，并回答：智能觸發（聲音傳感器）、獨特的隊徽（表情面板）、聲光變化（板載LED、蜂鳴器）。

三、項目實施

1.硬件搭建

師：我們的大眼萌機器人想要完成舞蹈動作，還需要搭建哪些硬件？怎樣實現手臂擺動？發生了什么變化？

生：需要添加一個相當于機器人手臂的組件。手臂角度發生變化。

PPT展示：春晚跳舞機器人身上有16個舵機。舵機是用程序來控制的，控制關節的角度。

教師指導學生將提前做好的小手造型粘貼到連桿上，并將連桿固定到舵機上。

2.編寫程序

（1）探究舵機

PPT展示：舵機是一種角度伺服的驅動器，適用于需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。如航模、飛機模型、遙控機器人及機械部件當中。

語句設置舵機角度，參數一是接口設置，參數二是插頭設置，參數三是角度設定，其功能是控制舵機旋轉到指定角度。

了解舵機后，學生通過編程探究舵機的角度變化范圍以及變化形式，并填寫項目計劃書。學生得出結論：在Makeblock環境中，其變化范圍是0—180度，逆時針旋轉度數增大。

（2）跳舞準備動作：雙手水平準備

由學生上臺扮演機器人，演示慢動作，探究小手如何動起來。

教師講解，引導學生思考：要想使機器人手臂揮動更像人類的動作，其手臂處于水平方向時舵機角度應該設置為多少度？

（3）跳舞基本動作：小手動起來

任務要求：編寫程序，讓大眼萌機器人的手臂上下動起來。

引導學生在Makeblock中編寫相應程序，探究逆時針旋轉多少度合適，中間等待多長時間更合適。

教師總結：機器人完成一次手臂擺動，程序中用到了順序結構，自上而下，依次執行。

教師提問：大眼萌機器人覺得只動一次不足以表達心中的喜悅，你還能幫幫它嗎？需要選用什么結構？

師生總結：機器人想完成一個完整的節拍，需要不斷重復同一組動作，用循環結構可以簡化程序，并能使程序表達更清晰簡潔。

（4）我會更智能：聞歌起舞

機械舞大賽規則：當音樂響起時，機器人聞歌起舞。根據現有的器材，結合以前學過的傳感器知識，控制機器人跳舞。

教師引導：《幸福拍手歌》中的歌詞是“如果感到幸福，你就拍拍手”。那么大眼萌機器人如何感知外界信號，來做出相應的動作呢？如果要做一個聲控機器人，需要用到哪些傳感器？用到什么程序結構？或者做一個感應機器人，需要用到什么傳感器？

師生總結：當音樂響起（外界音量超過一定值）時，觸發機器人完成舞蹈動作，此段程序中用到選擇結構。

（5）賽前準備：閃亮登場

具體要求：為了在機械舞大賽中脫穎而出，請為本組的參賽機器人加上隊徽和閃光燈效果。

教師引導：在什么地方顯示隊徽？個性隊徽該如何設計？閃光燈效果如何實現？

四、項目展示與總結

1.項目展示

如果本組程序在線調試已基本達到預期目標，可上傳程序至主控板。

請學生展示小組作品，著重介紹本組項目亮點，將本組在完成項目過程中未解決的問題和新的想法提出來，全班進行討論。

請3個小組將本組機器人請到舞臺上，同臺競技。由教師自制的開源硬件評分系統，根據觀眾的掌聲熱烈程度選出最佳舞者。（如圖6）

本環節是學生作品展示環節，采用與《星光大道》類似的觀眾現場評分環節，用教師自制的開源硬件評分系統，根據學生的掌聲熱烈程度顯示相應分數，調動學生的參與熱情，同時也是本節課開源硬件在生活中的應用拓展。

2.項目總結

教師打開交互式評價系統，由機械舞大賽的冠軍小組組長帶領全班同學回顧本次項目過程。

教師總結：舵機的使用及作用。根據項目需求，我們選擇合適的傳感器及程序結構，實現項目目標。

實踐反思

由于學時的限制，一節課完成這一項目稍顯吃力，可利用微課、項目計劃書等教學資源彌補學時的不足。在教學評價環節，為配合本節課的主題，利用聲音傳感器設計了現場打分系統，調動了現場氣氛，也是開源硬件在生活中的一種實踐運用。由于本節課帶學生親歷了從項目需求分析到項目調試運行整個項目的實施過程，內容繁多，以至于時間上稍顯倉促，在后面的項目完善環節一帶而過，學生沒有充分將個性化的想法表現出來。針對這一問題，我想在以后的教學中，可通過讓學生提前預覽微課和項目計劃書來解決。