搭建跳舞机器人

魏丹丹

学习背景

随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们对传统的娱乐方式产生了厌倦，对娱乐也有了新的认识和更高的追求，娱乐类机器人应运而生。本项目利用舵机和声音传感器，制作能与人互动的跳舞机器人。

教学目标

1.认识舵机的功能，能够编写程序控制机器人完成简单的动作。

2.通过自主探究和小组合作，完成机器人的硬件搭建和程序编写。

教学重点与难点

教学重点 理解“设置舵机角度”模块语句的功能和作用，并能结合其他模块和程序结构，设计编写跳舞机器人程序。

教学难点 理解“设置舵机角度”模块语句的功能與作用。

教学过程

一、创设情境，引入课题

在2019年央视春晚舞台上，540台机器人成方阵起舞，引爆全场。前面几节课中我们已经搭建好的大眼萌机器人也想拥有这种技能，参加首届机械舞大赛。本节课我们就帮助大眼萌机器人实现这个愿望。

学生在观看视频时，逐渐被机器人的舞姿所吸引，并对本次项目有了初步了解，教师顺势出示课题：机械舞大赛——搭建跳舞机器人。

二、项目需求分析

教师出示机械舞的评分标准，如下表。

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师：根据机械舞的评分标准，大眼萌机器人想要在比赛中取得好成绩，需要我们做哪些工作？结合前面做过的项目，有哪些是容易实现的？

学生思考，并回答：智能触发（声音传感器）、独特的队徽（表情面板）、声光变化（板载LED、蜂鸣器）。

三、项目实施

1.硬件搭建

师：我们的大眼萌机器人想要完成舞蹈动作，还需要搭建哪些硬件？怎样实现手臂摆动？发生了什么变化？

生：需要添加一个相当于机器人手臂的组件。手臂角度发生变化。

PPT展示：春晚跳舞机器人身上有16个舵机。舵机是用程序来控制的，控制关节的角度。

教师指导学生将提前做好的小手造型粘贴到连杆上，并将连杆固定到舵机上。

2.编写程序

（1）探究舵机

PPT展示：舵机是一种角度伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统。如航模、飞机模型、遥控机器人及机械部件当中。

语句设置舵机角度，参数一是接口设置，参数二是插头设置，参数三是角度设定，其功能是控制舵机旋转到指定角度。

了解舵机后，学生通过编程探究舵机的角度变化范围以及变化形式，并填写项目计划书。学生得出结论：在Makeblock环境中，其变化范围是0—180度，逆时针旋转度数增大。

（2）跳舞准备动作：双手水平准备

由学生上台扮演机器人，演示慢动作，探究小手如何动起来。

教师讲解，引导学生思考：要想使机器人手臂挥动更像人类的动作，其手臂处于水平方向时舵机角度应该设置为多少度？

（3）跳舞基本动作：小手动起来

任务要求：编写程序，让大眼萌机器人的手臂上下动起来。

引导学生在Makeblock中编写相应程序，探究逆时针旋转多少度合适，中间等待多长时间更合适。

教师总结：机器人完成一次手臂摆动，程序中用到了顺序结构，自上而下，依次执行。

教师提问：大眼萌机器人觉得只动一次不足以表达心中的喜悦，你还能帮帮它吗？需要选用什么结构？

师生总结：机器人想完成一个完整的节拍，需要不断重复同一组动作，用循环结构可以简化程序，并能使程序表达更清晰简洁。

（4）我会更智能：闻歌起舞

机械舞大赛规则：当音乐响起时，机器人闻歌起舞。根据现有的器材，结合以前学过的传感器知识，控制机器人跳舞。

教师引导：《幸福拍手歌》中的歌词是“如果感到幸福，你就拍拍手”。那么大眼萌机器人如何感知外界信号，来做出相应的动作呢？如果要做一个声控机器人，需要用到哪些传感器？用到什么程序结构？或者做一个感应机器人，需要用到什么传感器？

师生总结：当音乐响起（外界音量超过一定值）时，触发机器人完成舞蹈动作，此段程序中用到选择结构。

（5）赛前准备：闪亮登场

具体要求：为了在机械舞大赛中脱颖而出，请为本组的参赛机器人加上队徽和闪光灯效果。

教师引导：在什么地方显示队徽？个性队徽该如何设计？闪光灯效果如何实现？

四、项目展示与总结

1.项目展示

如果本组程序在线调试已基本达到预期目标，可上传程序至主控板。

请学生展示小组作品，着重介绍本组项目亮点，将本组在完成项目过程中未解决的问题和新的想法提出来，全班进行讨论。

请3个小组将本组机器人请到舞台上，同台竞技。由教师自制的开源硬件评分系统，根据观众的掌声热烈程度选出最佳舞者。（如图6）

本环节是学生作品展示环节，采用与《星光大道》类似的观众现场评分环节，用教师自制的开源硬件评分系统，根据学生的掌声热烈程度显示相应分数，调动学生的参与热情，同时也是本节课开源硬件在生活中的应用拓展。

2.项目总结

教师打开交互式评价系统，由机械舞大赛的冠军小组组长带领全班同学回顾本次项目过程。

教师总结：舵机的使用及作用。根据项目需求，我们选择合适的传感器及程序结构，实现项目目标。

实践反思

由于学时的限制，一节课完成这一项目稍显吃力，可利用微课、项目计划书等教学资源弥补学时的不足。在教学评价环节，为配合本节课的主题，利用声音传感器设计了现场打分系统，调动了现场气氛，也是开源硬件在生活中的一种实践运用。由于本节课带学生亲历了从项目需求分析到项目调试运行整个项目的实施过程，内容繁多，以至于时间上稍显仓促，在后面的项目完善环节一带而过，学生没有充分将个性化的想法表现出来。针对这一问题，我想在以后的教学中，可通过让学生提前预览微课和项目计划书来解决。