机器人改装自行车教案

学科融合：机械工程（结构改装）、计算机科学（编程控制）、物理（力学分析）、艺术（外观设计）

课时安排：6课时（3节理论+3节实践）

适用对象：中学科技社团或高中通用技术课程

核心素养目标：

1. 掌握机器人传动系统与自行车机械结构的适配原理

2. 运用传感器实现环境交互（如陀螺仪防倾倒、超声波避障）

3. 培养系统思维与人机协同设计能力

教学准备

| 类别 | 具体内容 |

|-|--|

| 硬件 |

| 软件 |

| 教具 |

教学流程

第一阶段：认知构建（60分钟）

1. 情境导入

2. 关键技术

```text

| 维度 | 人类骑行 | 机器人骑行 |

|-|-||

| 平衡控制 | 小脑反馈 | 陀螺仪+PID算法 |

| 动力输入 | 肌肉收缩 | 伺服电机脉冲 |

| 环境感知 | 视觉+前庭觉 | 激光雷达+压力传感 |

```

第二阶段：实践改造（120分钟）

1. 结构改装工作坊

2. 编程挑战

```python

示例代码：基于距离传感器的自动刹车系统

while True:

dist = ultrasonic_sensor.distance

if dist < 30: 单位：厘米

motor.stop

buzzer.alert

```

第三阶段：测试优化（60分钟）

1. 赛道测试

2. 人机工程改进

评价体系

三维度评估量表：

1. 工程完整性（40%）：车体结构强度、电气系统可靠性

2. 智能水平（30%）：环境响应速度、故障自检能力

3. 创新性（30%）：特化结构设计（如可折叠轮毂）、能源方案（太阳能辅助充电）

拓展延伸