資源簡介

(共28張PPT)
第7單元 第2課
計算機實現(xiàn)過程與控制
（黔教版）六年級
下
1
核心素養(yǎng)目標
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書設(shè)計
2
新知導入
4
課堂練習
6
課堂總結(jié)
課后作業(yè)
8
01
核心素養(yǎng)目標
信息意識
通過小組合作完成根據(jù)機械手臂搬運物體的分解動作，嘗試設(shè)計關(guān)鍵動作的實現(xiàn)方法，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和溝通能力，提高學生的責任感和成就感。
數(shù)字化學習與創(chuàng)新
信息社會責任是計算機實現(xiàn)過程與控制中不可忽視的維度，它要求技術(shù)開發(fā)者從“技術(shù)本位”轉(zhuǎn)向“社會本位”，在創(chuàng)新過程中主動嵌入倫理、公平和可持續(xù)性考量。是計算機實現(xiàn)過程與控制中不可忽視的維度，它要求技術(shù)開發(fā)者從“技術(shù)本位”轉(zhuǎn)向“社會本位”，在創(chuàng)新過程中主動嵌入倫理、公平和可持續(xù)性考量。
信息社會責任
理解信息科技在人們生產(chǎn)、學習和生活中的重要性，樹立科技強國的意識。
能設(shè)計用計算機實現(xiàn)過程與控制的方案，并在實驗系統(tǒng)中通過編程等手段加以驗證。
體驗通過編程驗證過程與控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，知道驗證的一般方法。
計算思維
02
新知導入
活動背景
在計算機廣泛應用前，自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)相對簡單，很多工作需要人工來完成。在利用計算機實現(xiàn)過程與控制后，生產(chǎn)自動化得到了顯著提升。
計算機能讓系統(tǒng)功能更強、效率更高，真是我們的好助手!
它是如何實現(xiàn)過程與控制的呢
02
新知導入
03
新知講解
編程實現(xiàn)過程與控制
機械手臂自動識別并搬運物體，大致需要經(jīng)歷圖7-2-1所示的過程。根據(jù)機械手臂搬運物體的分解動作，嘗試設(shè)計關(guān)鍵動作的實現(xiàn)方法，并填寫表 7-2-1。
活動：分析機械手臂搬運物體的過程
03
新知講解
表7-2-1 計算機控制機械手臂
關(guān)鍵動作 實現(xiàn)方法
識別物體 采用圖像識別功能，進行目標物體的識別
抓取物體 采用圖像識別功能，進行目標物體的識別
張開機械抓手;移動機械手臂對準物體;落下抓手;抓住物體收回抓手
抬起物體 機械手臂在抓取物體后，將其從當前位置垂直抬起，離開支撐面
移動物體 機械手臂將物體從當前位置移動到目標位置
放下物體 機械手臂將物體移動到目標位置后，緩慢放下物體，完成操作
03
新知講解
計算機控制機械手臂意味著通過計算機程序和技術(shù)實現(xiàn)對機械手臂的精確操作和控制，使其能夠自動完成復雜的任務它結(jié)合了自動化、智能化、高精度和高效率的特點，能夠替代人工完成重復性、高強度或高精度的工作，廣泛應用于工業(yè)制造、倉儲物流、醫(yī)療領(lǐng)域和日常生活。
03
新知講解
通過傳感器圖像處理和人工智能技術(shù)機械手臂可以感知環(huán)境、識別物體并做出決策實現(xiàn)多功能、靈活且安全的操作同時，計算機控制機械手臂推動了多技術(shù)融合與創(chuàng)新，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量降低了人力成本和風險，成為現(xiàn)代科技和智能化社會的重要組成部分。
03
新知講解
核心結(jié)論
通過計算機程序、傳感器、圖像處理和人工智能技術(shù)，機械手臂能夠感知環(huán)境、識別物體并自主決策，完成復雜任務。它提升了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低了成本和風險，廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、物流等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代科技和智能化社會的關(guān)鍵組成部分。
03
新知講解
活動：實現(xiàn)機械手臂控制算法
根據(jù)機械手臂關(guān)鍵動作的實現(xiàn)方法，描述其算法，并嘗試在計算機或虛擬實驗平臺上編程實現(xiàn)算法。
03
新知講解
計算機實現(xiàn)過程與控制時，一般要經(jīng)歷輸入、計算、輸出、反饋等重要環(huán)節(jié)。其中，可以通過鍵盤、鼠標等手動輸人，也可以通過距離傳感器等實現(xiàn)自動輸人;計算依靠的是人們設(shè)計的具體算法;計算出結(jié)果后，產(chǎn)生輸出:計算機根據(jù)計算結(jié)果控制系統(tǒng)的功能。
03
新知講解
計算機控制機械手臂是現(xiàn)代科技的重要成果，它不僅是自動化生產(chǎn)的核心工具，也是智能化社會的重要組成部分。
拓展閱讀
04
課堂練習
一、選擇題
1、機械臂抓取物體時力度過大，應優(yōu)化哪個部件？( )
A. 攝像頭
B. 夾爪力傳感器
C. 電機
2、以下哪種方法能提升物體識別精度？ ( )
A. 安裝深度相機
B. 增加電池容量
C. 縮短機械臂長度
B
A
04
課堂練習
3、計算機控制機械手臂的核心技術(shù)不包括以下哪一項？（ ）
A. 傳感器技術(shù)
B. 圖像處理技術(shù)
C. 人工手動操作
4、機械手臂在工業(yè)制造中的主要作用是什么？( )
A. 娛樂表演
B. 自動化生產(chǎn)（如裝配、焊接）
C. 醫(yī)療診斷
B
C
04
課堂練習
二、判斷題
1、計算機控制機械手臂可以通過傳感器實時檢測物體狀態(tài)。（ ）
2、機械手臂只能用于工業(yè)制造，無法應用于醫(yī)療領(lǐng)域。（ ）
3、計算機控制機械手臂的核心技術(shù)包括圖像處理技術(shù)和運動控制技術(shù)。（ ）
4、機械手臂在操作過程中完全不需要計算機程序的參與。（ ）
5、通過更換工具，機械手臂可以完成多種任務，如搬運、焊接和噴涂。（ ）
√
√
X
√
X
04
課堂練習
三、操作題
在計算機控制機械手臂的過程中，設(shè)計并描述一個簡單的控制算法，用于實現(xiàn)機械手臂抓取并移動一個物體到指定位置。
機械手臂通過攝像頭或視覺傳感器識別目標物體的位置、形狀和大小，結(jié)合距離傳感器或力傳感器檢測物體與機械手臂的距離和抓取力度。根據(jù)識別到的物體位置，計算機械手臂的運動路徑，并通過算法（如路徑規(guī)劃算法）確定從當前位置到物體位置的移動軌跡。接著，機械手臂移動到物體上方，調(diào)整夾爪力度，確保抓取物體時既不會滑落也不會損壞。抓取物體后，機械手臂按照規(guī)劃的路徑將物體移動到指定的目標位置。
05
拓展延伸
交通系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化
綠波帶原理：通過精確計算相鄰路口信號燈的時間差，使車流按特定速度行駛時連續(xù)通過綠燈，減少停車次數(shù)。優(yōu)化參數(shù)包括相位差、周期時長、綠燈時間比。
潮汐車道技術(shù)：根據(jù)早晚高峰車流方向不對稱性，動態(tài)調(diào)整車道數(shù)量。依賴實時流量監(jiān)測數(shù)據(jù)與可變信息標志（VMS）的參數(shù)聯(lián)動算法。
現(xiàn)實案例：杭州文二路綠波帶使平均車速提升30%，北京京通快速路潮汐車道縮短通勤時間15分鐘。
05
拓展延伸
隨著人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展，機械手臂的智能化水平不斷提升。
深度學習：通過訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，機械手臂可以識別更復雜的物體（如透明物體、不規(guī)則形狀物體）。
自主學習：機械手臂可以通過強化學習算法，自主優(yōu)化抓取和移動策略，適應不同的任務環(huán)境。
人機協(xié)作：AI使機械手臂能夠理解人類的語音或手勢指令，實現(xiàn)更自然的交互。
05
拓展延伸
機械手臂在醫(yī)療領(lǐng)域的應用
手術(shù)機器人：如達芬奇手術(shù)機器人，能夠完成高精度、微創(chuàng)的手術(shù)操作。
康復輔助：機械手臂幫助患者進行肢體康復訓練，提高康復效率。
藥品分發(fā)：在藥房中，機械手臂可以自動分揀和分發(fā)藥品，減少人工錯誤。
05
拓展延伸
機械手臂在太空探索中的作用
國際空間站：機械手臂用于搬運設(shè)備、維護空間站外部結(jié)構(gòu)。
火星探測：火星車上的機械手臂可以采集巖石樣本，進行初步分析。
未來應用：在月球或火星基地建設(shè)中，機械手臂可以協(xié)助完成建筑、維修等任務。
05
拓展延伸
機械手臂與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的融合
遠程控制：通過物聯(lián)網(wǎng)，機械手臂可以遠程操作，適用于危險環(huán)境（如核電站、深海探測）。
數(shù)據(jù)共享：機械手臂的工作數(shù)據(jù)可以實時上傳到云端，供其他設(shè)備或系統(tǒng)分析使用。
智能工廠：在工業(yè)4.0中，機械手臂與其他設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)線。
06
課堂總結(jié)
1
引入新知內(nèi)容
計算機實現(xiàn)過程與控制
2
分析機械手臂搬運物體的過程
3
實現(xiàn)機械手臂控制算法
4
完成課題練習
5
進行相關(guān)知識拓展
1
2
3
4
5
07
板書設(shè)計
計算機實現(xiàn)過程與控制
1、進行新知引入
2、分析機械手臂搬運物體的過程
3、實現(xiàn)機械手臂控制算法
4、完成課堂練習
5、進行知識拓展
課后作業(yè)。
1、計算機控制機械臂在現(xiàn)實中的案例
08
課后作業(yè)
1、通過查閱文獻，找出一個實際案例，說明計算機控制機械臂在現(xiàn)實中的案例，并進行總結(jié)。
案例：工業(yè)制造
識別物體：通過視覺系統(tǒng)識別車體或零件的位置。
抓取物體：使用夾具或吸盤抓取零件。
移動物體：將零件精確移動到指定位置。
組裝或加工：完成焊接、擰螺絲等操作。
08
課后作業(yè)
案例：醫(yī)療手術(shù)
識別物體：通過攝像頭識別手術(shù)部位。
抓取工具：機械臂抓取手術(shù)器械（如剪刀、鑷子）。
精細操作：在醫(yī)生控制下完成切割、縫合等操作。
放下工具：手術(shù)完成后，機械臂放下器械。
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