机器人制作

三峡电力职业学院电力工程学院刘远明一.课程定位二.课程目标三.教学内容四.教学组织1、本课程在专业培养中的作用地位分析2、本课程授课学生的学情分析《机器人制作》在应用电子技术专业中，是一门直接面向职业能力培养的课程。它以机器人制作为平台，边学边做，全面提升学生的电子技术应用能力，发现问题、分析问题和解决问题的能力，团队协作，满足电路设计、产品研发、单片机应用、电子产品装配、电子产品维修、电子产品销售、电子产品生产管理等岗位要求，其中，对单片机的应用也是本专业职业技能鉴定必须掌握的基本能力。2、岗位任职必备3、前期课程准备《机器人制作》的前序课程有《电子技术》《高频电路》《电路EDA》《protel99设计》《单片机技术》《电子测量》等课程做准备，为本课程的学习奠定了基础1、专业核心课程《机器人制作》是一门承载着电子技术、单片机技术、传感器技术、机械运动及控制技术于一体的综合性应用电子一体化教学课程，是应用电子技术专业的核心课程。课程目标为应用电子专业技术人才培养目标服务。应用电子技术专业的人才培养目标就是要培养适应区域经济发展和电子相关行业，企业需要，具有应用电子专业技术基本知识，基本技能和创新精神的，能适应企业电子产品、设备、自动化仪器设备的生产、建设、操作、维护、管理、销售等高技能应用型人才。作用地位1、目前，机器人制作课程还只在应用电子技术专业开设，每期学习的学生约共50人，这些学生先期相关课程已经学习完成，进行过电子实训，具有一定动手能力和电子技术的应用能力。3、在现阶段的应用电子班的学生构成中，80%以上的学生入校时为文科班学生，对物理、电学、电子学缺乏基本概念，学习本专业存在理解障碍。在课程设计和教学过程中是需要予以特别注意的。学情分析2、学校工业中心新建的电子实训车间拥有宽敞的实训场地和操作平台，能基本满足两个班级的学习和操作需要，由于车间没有配置个人电脑和多媒体教学设备，学习期间需要学生提前准备个人电脑进行机器人编程和设计工作。1.专业能力2.方法能力3.职业能力•应用电路综合设计和分析能力•单片机基本知识和汇编语言编写能力•电路资料查阅和应用能力•电路制作安装、调试能力•沟通交流能力•团队协作能力•文明生产意识与生产组织能力•勤于思考，自主学习的能力•分析解决和解决问题的能力•完成任务能力1、教材选用与知识重构2、教学材料准备3、教学内容安排（共60学时）1、教材选用与知识重构本课程选用的教材为机械工业出版社出版，林以敏老师主编的《机器人制作》，教材介绍了机器人（智能小车）的基本机构、工作原理、制作方法等，该教材采用项目导向，任务驱动的方式进行教学，在老师的引导下，让学生从项目分析、设计到项目实现全过程参与，边学边做，非常适合职业教育工学结合的人才培养教学要求，是一部难得的好教材！但，该教材由于采用的机器人由商家提供，学生使用的机器人部件多为制作好的成品部件，购买这些部件或机器人套件价格不菲，为我院学生经济条件所不允许，因此，本人根据我院学生的实际情况，参考该教材的部分教学内容和工学结合的教学模式，重新规划了教学内容，特别增加了原教材中所缺少的硬件设计和制作部分，让同学们从机器人底盘开始，到单片机控制主板到所有的传感器模块，全部由同学们自己设计制作，不仅大大降低了教学成本，还更好更全面的帮助学生掌握所学知识，提高学生的动手能力、应用能力。此外，我们选用《机器人组装大全》《机器人设计与控制》《机器人C语言机电一体化接口》《机器人的创意设计与实践》等作为学习参考教材。2、教学材料准备教学材料准备是一体化教学最关键的一个环节，没有合适的器材，做中学，学中做的一体化教学模式是很难进行的。和其它课程的教学不同，机器人教学还没有固定合适的教学器材供应，用于竞赛训练的机器人配件极其昂贵，我曾和我们教材推荐的器材供应商---北京通用依耐特公司机器人销售人员取得联系，询问课程涉及的机器人套件价格，回复给我的价格是每套3800元！一个机器人的底盘，网上报价大几十至上百元，这种情况下，学校的教学成本会增加很多，为保证课程的顺利进行，降低教学成本，每次开可之前，我们都要花费很多时间为同学们寻找机器人制作器材，这些器材要廉价，可靠，能确保机器人制作的顺利进行。另外，也告诉学生，这些费用，学生自己也应该承担一部分，这样，从器材上，保证了本课程连续几年得以顺利进行。这是为本学期机器人制作准备的制作器材这是用购买的材料制作的样机，底盘的制作费用（不含控制电路）只有25元左右。减速电动机（需改装）车轮导向轮锂电池各种安装螺丝依据学习目标、岗位任职需要、职业资格标准、教学条件以及学生情况,按照先简单再复杂，先单一再综合的原则，序化教学内容，针对性的设计了六个教学项目。3、教学内容安排（共60学时）课程概述：走进机器人（1天）项目一、轮式机器人底盘的设计与制作（2天）项目二、机器人控制系统的设计制作（2天）项目三、单片机编程设计与下载软件应用（3天）项目四、舞蹈机器人设计制作（3天）项目五、寻迹机器人设计制作（2天）项目六、避障机器人设计制作（2天）课程内容由简单到复杂每个项目都是一个完整真实的工作过程学习情境一课程概述1、了解机器人基本知识，提高学习兴趣2、明确本课程学习目标，做好学习准备3、成立虚拟“机器人研发中心”，选聘中心管理人员，如研发主任、技术员、工艺员、材料员等，构建一个贴近真实岗位的学习平台4、组成学习班组，2-3人一组，自愿组合，形成一个产品研发团队，共同完成项目任务。学习情境设计理念5、由材料员做出课程项目需要的材料计划，制定购买方案，交小组落实。学习情境二机器人底盘设计制作1、机器人底盘的结构原理和制作方法、技巧，包括制作材料的选用，加工工具的使用方法等。2、底盘动力电动机的工作原理，选用方法。3、底盘动力轮、方向轮的工作特点，设计制作要求和方法。4、以小组为单位，分工合作，按要求进行设计制作。学习情境设计理念5、完成项目设计制作，送老师检测评分。1、51单片机控制系统的工作原理，控制端口的工作特点，系统的设计制作方法要求。2、电动机驱动电路的工作原理，结构特点设计制作方法，要求。3、系统电源的工作特点，技术要求，设计制作基本方法，技巧。4、以小组为单位，分工合作，完成各部分硬件的设计制作。学习情境设计理念5、整理报告，与硬件作品一道送老师测评学习情境三机器人控制系统的设计制作1、单片机常用编程软件使用方法2、用汇编语言编写程序---复习单片机汇编语言3、给机器人赋予生命----下载运行指令到单片机的方法及软件学习4、分组进行编程练习，编写让机器人前进、后退、左转、右转动作程序下载到单片机，并运行试验学习情境设计理念5、整理报告，和下载有运行指令的机器人交老师测评学习情境四机器人软件编写与下载1、舞蹈机器人：用程序控制机器人运行-----熟悉了解程控技术2、循迹机器人：给机器人装上眼睛----信号采集与自动控制技术应用3、避障机器人：给机器人装上耳朵----信号采集与自动控制技术应用4、各小组成员分工合作，按要求完成项目的硬件设计制作和软件设计学习情境设计理念5、各项目完成后，按照项目内容，用竞赛的方法进行作品测评，如机器人规定字、机器人百米赛，机器人越野赛等，确定项目成绩。学习情境五六七机器人各种运行动作设计1、下达项目任务2、提出任务要求3、指导讲授4、小组设计制作5、老师制作指导6、作品检测评分设计制作指导：本课程与电子实训课程不同，项目内容包括硬件设计制作和软件设计两个方面，要求学生按照任务要求自己完成，基于学生的情况，一般都会给出参考电路和参考程序，但都不完整，需要学生按照自己的实际情况，进一步完善设计，这个过程，老师给予指导，真正实现做中教，做中学，效果很好，是项目教学很重要的一环。学生作品评分：项目完成后，以竞赛成绩、报告质量等几个方面给学生项目进行评价，完成一个，评价一个，促进学生认真做好每一个项目，到达预期的学习效果。项目指导讲授：1、让机器人动起来2、舞蹈动作编程设计要点3、声控电路原理与电路设计4、电路软件硬件调试方法5、规定动作设计与优化分小组设计制作：按小组发放元件细分项目内容拟定设计制作计划小组成员明确各自任务各自按分工任务开展工作互相沟通、协调发现问题及时解决，不能解决的，和老师沟通任务：制作一个机器人，能按事先编写的程序完成相关的动作，机器人由声控启动。例：项目四、舞蹈机器人要求：1、完成的机器人，能完成走口字、走O字、走8字等基本动作和规定动作。2、自行设计制作声控模块，外形小巧，焊点光亮、工作可靠，和单片机连接吻合。3、机器人接通电源时不工作，拍手后启动，按设定程序工作，程序完成后，能自动停止。本课程在教学过程中，根据教学需要，分别采用了项目导向教学法、擂台竞赛教学法等，教学活动主要在电子实训车间进行，学习班级分为若干学习小组，学习小组为一个项目研发团队，团队成员明确自己的任务，又互相沟通配合，讨论分析问题，按任务要求，完成好项目的设计制作任务。Textinhere多媒体教学手段建立单片机仿真平台开展学生第二课堂Textinhere项目导向法方法擂台竞赛法教师为主导，对项目进行设计指导，引导学生学习知识，掌握技术，提高技能项目导向教学法情境展示：20053111班的学生用光盘制作机器人底盘项目导向教学法情境展示：20063111班的学生在制作机器人项目导向教学法情境展示：20063111班的学生制作的部分机器人项目导向教学法情境展示：20073111班的学生在制作机器人项目导向教学法情境展示：20073111班的学生制作的部分机器人项目导向教学法情境展示：项目导向教学法情境展示：20083111班的学生在制作机器人学生在编写制作机器人运行程序项目导向教学法情境展示：学生在实验自己的作品项目导向教学法情境展示：项目导向教学法情境展示：项目评分现场为了进一步提高学生的学习热情和学习积极性，激发学生创新意识和创新精神，增加学生对项目制作的成就感，我们连续几年在学校技能月中申请举办机器人竞赛，并将学生竞赛成绩直接计入课程的成绩中，对学生专业知识的学习掌握，专业技术应用能力的提高，都取得了积极的推动作用。擂台竞赛教学法情境展示：擂台竞赛教学法情境展示：2007年5月第一届机器人竞赛擂台竞赛教学法情境展示：2008年5月第二届机器人竞赛擂台竞赛教学法情境展示：2009年5月第三届机器人竞赛擂台竞赛教学法情景展示：2010年5月第四届机器人竞赛擂台竞赛教学法情景展示：2011年5月第五届机器人竞赛擂台竞赛教学法情景展示：2012年5月第六届机器人竞赛Textinhere采用多媒体教学手段建立单片机仿真平台开展学生第二课堂采用多媒体光盘教学把操作要点录制成视频进行教学安装动力轮截图Textinhere多媒体教学手段建立单片机仿真平台开展学生第二课堂配置了功能强大的单片机编程及仿真软件为学生搭建了一个单片机应用仿真平台Textinhere多媒体教学手段建立单片机仿真平台开展学生第二课堂第二课堂活动情境展示：为了帮助学生牢固掌握所学专业知识，提高动手能力。一直以来，我们都利用课余时间组织学生开展第二课堂活动，2007年成立了电子科技创新协会，随即举办了多期电子创新培训班，机器人制作，是学生课余科技活动的重要内容。第二课堂活动情境展示：1、学生成绩评价2、教学效果评价学生成绩1、项目成绩（70%）机器人报告质量40%机器人功能50%机器人工艺30%机器人性能60%2、操行成绩（30%）工作态度60%协作精神20%考勤卫生50%认真精神30%工作习惯40%文明操作60%机器人创新设计20%完整、真实50%工完场清40%工整、规范50%方法能力评价专业能力评价职业能力评价教学效果我们自2007年开始在应用电子班开设机器人制作课程，同学们在边学边做的过程中，获得了知识，获得了启迪，学与做的结合，使同学们感到知识不再是那么枯燥无味，而是充满了诱惑，充满了乐趣，同学们以十倍的热情，浓厚的兴趣投入到学习当中，释放出巨大的积极性、主动性和创造精神，取得了较好的学习效果，他们的电子技术、单片机技术从理论知识到