Đang tải... (xem toàn văn)
iv DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1 1 Dạy học tƣơng tác 17 Hình 1 2 Hình thức tƣơng tác ảo 24 Hình 1 3 Phƣơng pháp thể hiện tƣơng tác ảo cho kết quả phù hợp 25 Hình 1 4 Đ c trƣng của dạy học tƣơng tác 2.
DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1: Dạy học tƣơng tác 17 Hình 2: Hình thức tƣơng tác ảo 24 Hình 3: Phƣơng pháp thể tƣơng tác ảo cho kết phù hợp 25 Hình 4: Đ c trƣng dạy học tƣơng tác 22 Hình 5: C u trúc nội dung môn Robot công nghiêp 41 Hình 6: Phƣơng tiện dạy học mang tín hiệu đầu vào 27 Hình 7: Sơ đồ thành phần hệ thống tƣơng tác ảo 29 Hình 8: Lợi ích tƣơng tác ảo dạy học 37 Hình 9: Các thiết bị dạy học tƣơng tác ảo 31 Hình 10: Phƣơng tiện dạy học tƣơng tác 31 Hình 1.11: Phƣơng tiện dạy học tƣơng tác ảo mang tín hiệu đầu vào: 31 Hình 1: Sơ đồ bƣớc thiết kế giảng tƣơng tác ảo 53 Hình 2: Chƣơng trình TTA cánh tay Robot 55 Hình 3: Các scene Unity kéo tài nguyên vào Scene để sử dụng 56 Hình 4: Cách tạo file script gắn vào đối tƣợng 57 Hình 5: Xây dựng chƣơng trình TTA cho học phần Robot cơng nghiệp 57 Hình 6: Dựng mơ hình cánh tay Robot 3D 59 Hình 7: Tổng thể cánh tay Robot 60 Hình 8: Chân đế trụ xoay tổng thể 60 Hình 9: Cánh tay trục xoay cánh tay 60 Hình 10: Cẳng tay trục khuỷu tay 61 Hình 11: Trục xoay khớp cổ tay 61 Hình 12: Cổ tay trục xoay khớp bàn tay 61 Hình 13: Bàn tay trục xoay khớp bàn tay 62 Hình 14: Ngón tay ray trƣợt ngón tay 62 Hình 15: Chƣơng trình VR cánh tay Robot gắp vật Oclus Go 62 Hình 16: Chƣơng trình VR điều khiển điện thoại 63 Hình 17: Quy trình thiết kế giáo án giảng tƣơng tác ảo 63 Hình 18: Quy trình tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 83 Hình 19: Phân loại giảng tƣơng tác ảo 84 Hình 20: Bài giảng tƣơng tác ảo kết hợp 85 Hình 21: Bài giảng tƣơng tác ảo toàn phần 85 Hình 22: Xây dựng tiêu chí tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 88 Hình 23: Các tiêu chí tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 94 Hình 1: Lớp học thực nghiệm dạy học tƣơng tác ảo 98 iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1: Khảo sát biết đến thức ảo 44 Biểu đồ 2: Khảo sát SV đánh giá môn học Robot công nghiệp 45 Biểu đồ 3: Khảo sát online trải nghiệp VR SV 45 Biểu đồ 4: Tần su t giáo viên sử dụng dạy học tƣơng tác ảo thực tế 46 Biểu đồ 1: Kết kỳ I năm 2017-2018 sinh viên lớp đối chứng 100 Biểu đồ 2: Kết kỳ I năm 2017-2018 sinh viên lớp thực nghiệm 100 Biểu đồ 3: So sánh điểm kỳ học gần nh t sinh viên lớp TN lớp ĐC .101 Biểu đồ 4: Biểu đồ điểm đầu vào SV lớp ĐC 101 Biểu đồ 5: Biểu đồ điểm đầu vào SV lớp TN 101 Biểu đồ 6: Biểu đồ so sánh điểm đầu vào SV lớp ĐC lớp TN .102 Biểu đồ 7: Điều kiện tiếp nhận kiến thức tốt nh t 102 Biểu đồ 8: Thơng tin sinh viên thƣờng nhớ xem chƣơng trình truyền hình 103 Biểu đồ 9: Thơng tin ngồi học sinh viên quan tâm 103 Biểu đồ 10: Thông tin để học kỹ sinh viên .104 Biểu đồ 11: Thông tin sinh viên thích giáo viên sử dụng học 104 Biểu đồ 12: Thông tin sinh viên chơi trị chơi, sinh viên thích .105 Biểu đồ 13: Biểu đồ tổng hợp điểm kiểm tra lớp ĐC 109 Biểu đồ 14: Biểu đồ tổng hợp điểm kiểm tra lớp TN 109 Biểu đồ 15: Biểu đồ so sánh điểm trình lớp ĐC TN Error! Bookmark not defined Biểu đồ 16: Biểu đồ so sánh điểm kết thúc modul lớp ĐC TN 110 Biểu đồ 17: Biểu đồ so sánh tổng hợp điểm trình kết thúc modul 111 Biểu đồ 18: so sánh sinh viên đạt điểm Xi lớp thực TN ĐC 111 Biểu đồ 19: Đƣờng tần su t hội tụ tiến sinh viên đạt điểm Xi .112 Biểu đồ 20: Đƣờng Radar phổ điểm sinh viên đạt điểm Xi 112 Biểu đồ 21: Khảo sát ý kiến sinh viên cảm nhận đƣa dạy học tƣơng tác ảo vào lớp học 116 Biểu đồ 22: Khảo sát ý kiến sinh viên tự đánh giá kỹ đƣợc tăng lên tham gia lớp học tƣơng tác ảo 117 Biểu đồ 23: Khảo sát ý kiến sinh viên cách thức đƣa DH TTA vào lớp học 119 Biểu đồ 24: Khảo sát đánh giá sinh viên đƣa DH TTA giúp cho 120 Biểu đồ 25: Xây dựng DH TTA trình dạy mơn Robot cơng nghiệp 121 Biểu đồ 26: Khảo sát hiệu sau học Robot công nghiệp sử dụng PPDH TTA 124 v LOGIC LUẬN ÁN vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.1 Nhu cầu phát triển khoa học công nghệ đại Ngành Cơ điện tử đƣợc đánh giá ngành mũi nhọn phát triển công nghiệp quốc gia Bên cạnh lĩnh vực Cơ điện tử đóng vai trị thiết yếu với sống ngƣời lĩnh vực nhiều kỷ qua tƣơng lai T t thiết bị hay hệ thống từ đơn giản đến phức tạp ngành, lĩnh vực nhƣ dân dụng, công nghiệp, khai khống, xây dựng quốc phịng có diện thiếu ngành Cơ điện tử Và để phát triển ngành điện tử nhƣ kỳ vọng hai câu hỏi đƣợc đ t cân đƣợc giải là: Một loại sản phẩm Cơ điện tử cần đƣợc phát triển Việt Nam để từ tắt đón đầu công nghệ, không m t thời gian vào sản phẩm phần cứng mà giới tiêu chuẩn hóa Hai vai trị chƣơng trình đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử phát triển sản phẩm Nhƣ vậy, Ngành Cơ điện tử ngành trở thành then chốt để phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa Việt Nam tƣơng lai Với vai trò ngành điện tử cung c p sản phẩm thông minh phục vụ nhu cầu đ t nƣớc lĩnh vực kinh tế, quân sƣ, truyền thơng đ c biệt giáo dục Ngồi ra, ngành Cơ điện tử Việt Nam hồn tồn đáp ứng đƣợc nhu cầu gia công Robot thông minh hệ nh t xu t toàn cầu 1.2 Thực trạng dạy học ngành điện tử Việt Nam Môn học Robot công nghiệp môn học thiếu ngành Cơ điện tử Cùng với đ c điểm môn học Robot công nghiệp mơn học tích hợp nhiều kiến thức khí, công nghệ thông tin, điện tử Kiến thức môn học Robot công nghiệp rộng trừu tƣợng Trên thực tế, việc dạy học sinh viên r t thụ động chủ yếu theo phƣơng pháp cũ, giảng viên truyền thụ kiến thức chiều Trong thời đại công nghệ dạy học ngày phát triển, mơn học tích hợp nhiều kiến thức phức tạp nhƣ mơn Robot cơng nghiệp cần cần phƣơng pháp dạy học kích thích đƣợc đa giác quan cho ngƣời học 1.3 Tính thời đại cơng nghệ dạy học tƣơng tác ảo Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác phƣơng pháp vận dụng lý luận dạy học tƣơng tác (bộ ba nguyên lý, ba ứng xử,…) sử dụng phƣơng tiện dạy học tƣơng tác, cho trình dạy học trình học hƣớng làm ngƣời học Dạy học tƣơng tác đƣợc chia làm loại: không nhập vai, bán nhập vai nhập vai.Trên thực tế trƣờng học chủ yếu ứng dụng dạy học tƣơng tác không nhập vai Dạy học tƣơng tác bán nhập vai đ c biệt dạy học tƣơng tác nhập vai gần nhƣ khơng có Dạy học tƣơng tác khơng nhập vai đƣợc sử dụng: chủ yếu phần mềm tƣơng tác ảo trình chiếu cho học sinh quan sát để ngƣời học dễ dàng hình dung thơng qua nắm bắt kiến thức cách dễ dàng Ví dụ nhƣ động đột trong, ho c động phân kì hay c u tạo điều khiển cánh tay Robot v.v Có kiến thức r t khó, nhƣng sử dụng tƣơng tác ảo sinh viên hiểu nắm bắt cách dễ dàng Dạy học tƣơng tác bán nhập vai ngƣời học tham gia vào phần q trình dạy học đó, với giảng có hệ thống hình lớn bao quanh ngƣời dùng để tạo cảm giác hịa nhập vào mơi trƣờng ảo 3D Dạy học tƣơng tác nhập vai ngƣời học hồn tồn hịa nhập vào vào hoạt động đó, khơng cảm th y ngƣời quan sát ngồi Ngƣời học đƣợc trải nghiệm nhƣ thật môi trƣờng ảo, nhờ hiển thị chuyên dùng (HDM, BOOM,…) Với phƣơng pháp dạy học nhập vai ngƣời học khơng đƣợc quan sát mà cịn nghe, chuyển động, di chuyển điều khiển đƣợc hoạt động thiết bị, kết c u Ngƣời học khơng học mà cịn hiểu ln đƣợc c u tạo, nguyên lý hoạt động lớp Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo đƣợc đánh giá phƣơng pháp dạy học kích thích đƣợc đa giác quan cho ngƣời học Giúp ngƣời học hăng say học tập, kích thích tính tự chủ sáng tạo, nhƣ vận dụng đƣợc ch t vật tƣợng Chính vậy, dạy học tƣơng tác ảo xu hƣớng lựa chọn t t yếu phát triển khoa học công nghệ giáo dục đại 2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng giảng theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo nhập vai cho môn Robot công nghiệp nhằm nâng cao ch t lƣợng dạy học ngành Cơ điện tử, góp phần phát triển tồn diện lực sinh viên thơng qua kích thích đa giác quan Khách thể, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học tƣơng tác ảo cho môn học chuyên ngành Cơ điện tử trƣờng đại học 3.2 Đối tƣợng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo học phần Robot công nghiệp sinh viên hệ đại học trƣờng đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên 3.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu DH TTA cho môn học Robot công nghiệp ngành Cơ điện tử hệ đại học Khảo sát thực trạng online SV số trƣờng Đại học Hà Nội Thái Nguyên việc áp dụng TTA dạy học Khảo sát sinh viên sau học TTA môn Robot công nghiệp trƣờng ĐH kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc quy trình DH TTA với yêu cầu sở vật ch t đảm bảo nâng cao ch t lƣợng đào tạo, phát triển lực, kỹ cho ngƣời học ngành Cơ điện tử hệ đại học Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu 5.1 Xác lập sở lý luận thực tiễn dạy học tƣơng tác ảo cho sinh viên ngành Cơ điện tử hệ Đại học 5.2 Đề xu t tiêu chuẩn quy trình thiết kế, biện pháp dạy học tƣơng tác ảo cho môn học Robot công nghiệp 5.3 Kiểm nghiệm, đánh giá tính khả thi hiệu kết việc thiết kế tổ chức dạy học tƣơng tác ảo học phần Robot công nghiệp Trƣờng Đại học Thái Nguyên theo quan điểm công nghệ dạy học Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa nguồn tƣ liệu để xây dựng sở lý thuyết cho đề tài Đồng thời nhằm mục đích nhận thức đầy đủ sâu sắc phạm trù có liên quan đến đề tài, l y làm sở lý luận tiến hành nghiên cứu thực trạng 6.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết Phân tích, tổng hợp, đánh giá cơng trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực dạy học DH TTA sử dụng kỹ thuật để làm rõ tƣơng tác ảo, c u trúc ch t dạy học tƣơng tác ảo, hoàn thiện sở lý luận cho việc vận dụng vào dạy học phần Cơ điện tử - Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán học: Thống kê, xử lý kiểm tra kết nghiên cứu - Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu thực trạng: + Phương pháp điều tra Đây phƣơng pháp đề tài Dự kiến bao gồm câu hỏi điều tra nhƣ: Phiếu điều tra khía cạnh tƣơng tác dạy học Phiếu điều tra nhận thức, thái độ ngƣời dạy ngƣời học công nghệ dạy học tƣơng tác ảo cho môn Cơ điện tử + Phương pháp quan sát Việc quan sát đƣợc tiến hành khách thể nghiên cứu thông qua giảng dạy, dự làm việc lớp học truyền thống môi trƣờng dạy học tƣơng tác ảo Các thông tin thu đƣợc từ phƣơng pháp sử dụng để bổ sung, xác hóa cho kết phƣơng pháp điều tra + Phương pháp vấn Mục đích sử dụng phƣơng pháp thu thập thêm thơng tin từ phía giảng viên, sinh viên, nhà quản lý để có hiểu biết cụ thể đầy đủ nội dung nghiên cứu + Phương pháp chuyên gia Đây phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xin ý kiến giải thích số liệu, biểu phức tạp ho c khác thƣờng kết nghiên cứu Phƣơng pháp hỗ trợ cho mục đích đề xu t giải pháp tăng cƣờng tƣơng tác tiếp cận lực trình dạy học tƣơng tác ảo + Phương pháp thực nghiệm Với sở lý luận thu thập đƣợc Luận án sử dụng công cụ phần mềm hỗ trợ, phƣơng pháp kết hợp để nghiên cứu phân tích đƣa kết thực tiễn chuẩn xác Những đóng góp Luận án 7.1 Về lý luận - Tổng quan cách có hệ thống góp phần phát triển sở lý luận công nghệ dạy học tƣơng tác ảo ngành Cơ điện tử - Làm sáng tỏ sở khoa học thực tiễn, khái niệm công nghệ dạy học tƣơng tác, mối quan hệ biện chứng yếu tố công nghệ dạy học tƣơng tác ảo với mục tiêu nâng cao ch t lƣơng đào tạo ngành Cơ điện tử - Đề xu t quy trình thiết kế biện pháp ứng dụng công nghệ dạy học tƣơng tác ảo cho học phần Robot cơng nghiệp - Đề xu t tiêu chí tổ chức lớp học Robot công nghiệp theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 7.2 Về thực tiễn - Đánh giá đƣợc thực trạng dạy học tƣơng tác ảo nói chung dạy học tƣơng tác ảo cho ngành Cơ điện tử nói riêng - Thiết kế tổ chức lớp học theo công nghệ TTA thực nghiệm cho môn Robot công nghiệp - Kết thực nghiệm sƣ phạm cho th y tính khả thi hiệu quy trình thiết kế biện pháp dạy học mà Luận án đề xu t Bố cục Luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, luận án đƣợc c u trúc gồm chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận thực tiễn công nghệ dạy học tƣơng tác ảo Chƣơng 2: Thiết kế giảng học phần Robot công nghiệp theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo đào tạo ngành Cơ điện tử Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm đánh giá Kết luận khuyến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục cơng trình cơng bố Luận án Phụ lục CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO 1.1 T ng quan nghiên cứu công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.1.1 Thế gi i Con ngƣời nhu cầu sử dụng mà cịn có nhu cầu thƣởng ngoạn vẻ đẹp sản phẩm công nghệ, đ c biệt nội dung hiển thị không đƣợc truyền tải chiều mà cịn có khả tƣơng tác qua lại ngƣời tham gia nội dung, nội dung hình thức Các sản phẩm công nghệ kỹ thuật số ngày hƣớng đến tiện ích ngày cao cho ngƣời sử dụng.Công nghệ tƣơng tác ảo manh nha xu t từ cuối năm 60 kỷ XX đƣợc biết tới với nhiều tên gọi nhƣ môi trƣờng ảo, không gian ảo, thực nhân tạo Những công nghệ tảng cho phát triển công nghệ tƣơng tác ảo ngày [1] Các khía cạnh quan trọng nh t VR đƣợc xây dựng nhà tiên phong đồ họa máy tính Ivan Sutherland năm 1965 mơ tả ý tƣởng: Đừng suy nghĩ điều nhƣ loại hình cơng nghệ tích hợp nội dung đa phƣơng tiện để truyền tải nội dung thơng tin, mà cịn cho phép ngƣời dùng tƣơng tác với thành phần nội dung VR sử dụng đồ họa máy tính để tạo giới nhƣ thật theo không hình, nghĩ nhƣ cửa sổ, cửa sổ thơng qua nhìn vào giới ảo Thách thức đồ họa máy tính làm cho ảo giới nhìn thật, âm thật, di chuyển phản ứng lại với tƣơng tác thời gian thực chí cảm th y thật Theo ông, nhiệm vụ VR mô giới ảo cách thực tế mà ngƣời dung có đƣợc n tƣợng bên giới thực, đƣợc gọi đắm chìm Công nghệ tƣơng tác ảo gian ba chiều, ngƣời tham gia tƣơng tác với mơi trƣờng ảo Hơn nữa, giới nhân tạo khơng tĩnh tại, mà thay đổi theo ý muốn tƣơng tác ngƣời sử dụng (nhờ hành động, lời nói ) Điều xác định đ c tính VR, tƣơng tác thời gian thực Cho đến nay, công nghệ đƣợc phát triển ứng dụng nhiều lĩnh vực: quân sự, y tế, giải trí, v.v… thể vận dụng kiến thức giải v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp thực Loại yếu, (0-4,9 điểm): Ngƣời học hiểu chƣa xác, lập luận thiếu logic, có sai sót bản, thuộc ch t v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp học tập; chƣa có khả vận dụng kiến thức học để giải v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp thực tiễn dạy học TTA PL-61 Phụ lục 17: T ng hợp điểm học tập đầu vào sinh viên PL-62 Phụ lục 18: T ng hợp điểm l p thực nghiệm l p đối chứng PL-63 Phụ lục 19: Giáo án theo phƣơng pháp truyền thống Giáo án số: 01 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… đến …/…/… ÀI S 1: ÀI TOÁN ĐIỀU HIỂN RO OT C NG NGHIỆP BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC NGƢỢC VỚI GRG VÀ QUY TẮC CHUYỂN VỊ XOẮN X ịnh ụ tiêu ủ i -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở toán động lực học ngƣợc với GRG quy tắc chuyển vị xoắn, làm sở để học môn chuyên ngành điện tử -Kỹ năng: Nâng cao lực hiểu rõ khái niệm, c u trúc phân loại Robot cơng nghiệp Bài tốn động lực học ngƣợc với GRG quy tắc chuyển vị xoắn; -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Máy tính có cài phần mềm Unity -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp Dạy học giáp m t phịng máy tính II Ổn ịnh lớp họ : Thời gi n: 03 phút -Điểm danh học sinh, sinh viên -Ghi sổ lên lớp, sổ tay giáo viên PL-64 C Thứ tự Nội dung H ạt ộng ngƣời dạy H ạt ộng ngƣời họ huyển vị x ắn - Hai chuyển vị xoắn xảy theo thứ tự b t kỳ ho c đồng thời tổng phép quay tịnh tiến quanh hai trục xác Sơ đồ tối ƣu khâu tác động cuối chuyển vị quanh trục khớp động từ phía gần nh t phía giá Giới thi u ch Thời gian 2‟ Dẫn nhập i t n ộng họ ngƣợ với GRG v quy tắ h ạt ộng Gợi mở v n đề, trao đổi phƣơng pháp học, tạo tâm tích cực ngƣời học - Lắng nghe - Quan sát 3‟ ề: Quan điểm triển khai với chuỗi động n khâu có phƣơng trình dƣới dạng: A = A1.A2…An-1.An - Giới thiệu nội dung - Lắng nghe toán quy tắc chuyển Quan sát vị xoắn (0.4) Theo ý nghĩa đại lƣợng A4.4 trình bày (3.19, 3.20) đ t ký hiệu tổng quát ma trận toạ độ lý thuyết dƣới dạng: - Nêu v n đề lƣu ý cần giải (0.5) PL-65 - Lắng nghe quan sát máy tính Ký hiệu phần tử ma trận toạ độ thực khâu tác động cuối dƣới dạng: (0.6) 35‟ Giải quy t vấn ề: i t n ộng họ ngƣợ với GRGv quy tắ huyển vị x ắn - tốn hồn tồn thích hợp để giải theo phƣơng pháp biến thành tốn tối ƣu sử dụng gói solver, ví dụ sau cho th y điều - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử Robot cơng nghiệp - Lắng nghe theo dõi giáo án - Lắng nghe - Nêu v n đề cho ngƣời Quan sát học cần giải v n đề K t thúc vấn ề: - Lắng nghe, - Báo cáo kết Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Nhận xét kết rèn luyện, lƣu ý sai sót - Lắng nghe ghi chép vẽ vào học PL-66 2‟ cách khắc phục, kế hoạch hoạt động - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác Hướng dẫn t học: - Giờ học báo cáo PL-67 3‟ Giáo án số: 02 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… Đến …/…/… ÀI S X 2: ÀI TỐN ĐIỀU KHIỂN ROBOT CƠNG NGHIỆP- ĐIỀU KHIỂN TƢƠNG TỰ THEO CHUYỂN VỊ MẪU ịnh mục tiêu -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở Robot công nghiệp, điều khiển tƣơng tự theo chuyển vị mẫu -Kỹ năng: Hiểu rõ khái niệm, c u trúc điều khiển tƣơng tự Robot theo chuyển vị mẫu, từ hình thành khả thiết kế chế tạo Robot cho ứng dụng công nghiệp đời sống -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp -Hoạt động theo cá nhân ngƣời máy ho c chia nhóm (mỗi nhóm ngƣời) II Ổn ịnh lớp học: Thời gian: 03 phút -Điểm danh học sinh, sinh viên -Ghi sổ lên lớp, sổ tay giáo viên PL-68 Các hoạt ộng Thứ tự Nội dung Hoạt ộng ngƣời dạy Gợi mở v n đề, trao Lắng nghe đổi phƣơng pháp học, Điều khiển tƣơng tự theo chuyển vị mẫu tạo tâm tích cực Một Robot cơng nghiệp thƣờng trì hai mạch ngƣời học điều khiển đồng thời mạch lực mạch chuyển vị, số liệu động học thông tin đầu vào cho lập trình mạch chuyển vị, số liệu động lực học thơng tin để lập trình mạch lực Dẫn nhập Giới thiêu ch ề: - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử Robot Điều khiển Robot không sử dụng hết công nghiệp thông số quỹ đạo mà sử dụng thông tin liên quan đến điểm tựa cơng nghệ nhƣ nói tới mục Số liệu động học biểu diễn hệ quy chiếu sở dùng cho bƣớc thiết kế, điều khiển Robot số liệu cần chuyển trục để nhận dạng lại không gian hệ quy chiếu sở nhằm có thứ ngun với đại lƣợng khác phƣơng trình vịng véc tơ Kế tiếp cần đƣợc ánh xạ sang không gian khớp hay không gian hệ tọa độ suy rộng để lập trình động Hoạt ộng ngƣời học - Quan sát Thời gian 2‟ 3‟ - Lắng nghe theo dõi máy tính Giải quy t vấn ề: - Vấn ề 1: Việc điều khiển ví nhƣ bạn sử dụng chuột (mouse) để điều khiển trỏ 35‟ - Nêu v n đề lƣu ý PL- 69 hình máy tính Chuyển vị mẫu đƣợc mã cần giải hóa hƣớng chuyển động, lƣợng di chuyển cụ thể, tín hiệu tƣơng tự khuếch đại ho c không truyền tới c u ch p hành Tín hiệu điều khiển khơng thay đổi thứ nguyên truyền tới c u ch p hành Trong hệ điện tử thƣờng sử dụng cảm biến nên tín hiệu chuyển đổi từ dạng lƣợng sang dạng lƣợng khác truyền tới c u ch p hành Trong trƣờng hợp tay máy, chuyển vị mẫu đƣợc tạo tay máy mẫu gắn với tay ngƣời thao tác thông thƣờng cần khuếch đại - Vấn ề 2: Robot công nghiệp sản phẩm điện tử nên thiếu cảm biến chuyển vị, mã hóa liệu, thiết bị lƣu trữ liệu - Lắng nghe Quan sát Nêu v n đề lƣu ý - Lắng nghe theo dõi cần giải máy tính - Lắng nghe Quan sát PL- 70 K t thúc vấn ề: - Lắng nghe, Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Nhận xét kết rèn - Báo cáo kết luyện, lƣu ý sai sót cách khắc phục 5‟ - Lắng nghe ghi chép vẽ - Kế hoạch hoạt động vào học Hướng dẫn t học: - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác - Giờ học báo cáo PL- 71 2‟ Giáo án số: 03 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… Đến …/…/… ÀI S X 3: ÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT CÔNG NGHIỆP HỆ TH NG ĐIỀU KHIỂN S NHIỀU TRỤC ịnh mục tiêu -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở Robot công nghiệp, điều khiển số nhiều trục, làm sở để học môn chuyên ngành điện tử -Kỹ năng: Hiểu rõ khái niệm, tƣ logic giải toán c u trúc hệ thống điều khiển số nhiều trục -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp -Hoạt động theo cá nhân ngƣời máy ho c chia nhóm PL- 72 Ổn ịnh lớp học: II Thời gian: 03 phút Các hoạt ộng Thứ tự Nội dung Hoạt ộng ngƣời dạy Giới thiêu ch Thời gian 1‟ Dẫn nhập Khi Robot hoạt động,khâu khớp có chức truyền lực chịu phản lực, cần có độ xác cứng vững nh t định để đảm bảo hồn thành đƣợc nhiệm vụ theo tính tốn mơ hình lý thuyết Các sai số ho c hạn chế m t phần cứng đƣợc phần mềm khắc phục Ban đầu xu t xƣởng, Robot có độ xác phần cứng tốt nh t, độ xác ban đầu Độ xác giảm dần theo thời gian cơng tác mịn, mỏi, biến dạng c u Hoạt ộng ngƣời học - Gợi mở v n đề, trao đổi phƣơng pháp học, tạo tâm tích cực ngƣời học Lắng nghe Quan sát tƣơng tác 2‟ ề: Thực ch t việc sử dụng Robot hiểu di chuyển khâu - Giới thiệu nội tác động cuối (End effector) theo quỹ đạo cho trƣớc cho dung (chủ đề) vị trí b t kỳ quỹ đạo khâu đƣợc điều khiển đảm thay đổi hình bảo ba ý: -Đúng vị trí; -Đúng định hƣớng; -Hai yếu tố khớp với thời gian cơng nghệ Trong ba yếu tố nói hai yếu tố đầu sở vận tốc thực ch t có quan hệ đạo hàm với hàm chuyển vị Mục đích cuối PL- 73 - Lắng nghe xem máy chiếu - Lắng nghe kiểm sốt đƣợc xác cơng sinh khâu tác động cuối - Nêu v n đề theo tính tốn lƣu ý cần giải xem máy chiếu Hình 1: Q trình thơng tin điều khiển Robot Giải quy t vấn ề: - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử - Vấn ề 1: Với Robot có n bậc tự tồn n hệ quy chiếu Robot công nghiệp suy rộng gắn với n khâu động hệ quy chiếu sở để làm chuẩn quy chiếu chung, hệ tọa độ suy rộng đƣợc xác định theo quy tắc DH ho c quy tắc chuyển vị xoắn liên tiếp [33] Yêu cầu việc xác lập hệ quy chiếu tính nh t lựa chọn nhằm thống nh t sử dụng Các hệ quy chiếu sở để xây dựng hàm truyền ma trận truyền nhƣ hình - Nêu v n đề lƣu ý cần giải - Vấn ề 2: Nếu quỹ đạo di chuyển dụng cụ không gian công tác cho trƣớc dƣới dạng đƣờng cong, việc ánh xạ tồn đƣờng cong sang khơng gian khớp chọn mật độ điểm lớn đòi hỏi lực tính tốn r t lớn vi xử lý, việc thƣờng đƣợc giải theo hƣớng ánh xạ điểm có ý nghĩa quan trọng đƣờng di chuyển dụng cụ nhƣ điểm cực trị, điểm đầu-cuối, điểm uốn, điểm ghép nối kỹ thuật tạo hình đƣờng cong phức hợp, điểm đƣợc đo lƣờng chuyển vào giải phƣơng trình động học ngƣợc đƣợc gọi chung PL- 74 - Lắng nghe theo dõi máy tính 35‟ - Lắng nghe theo dõi máy tính điểm tựa cơng nghệ K t thúc vấn ề: Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Hướng dẫn t học: - Kế hoạch hoạt - Báo cáo kết động 2‟ - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác 3‟ - Giờ học báo cáo PL- 75 ... trình dạy học tƣơng tác ảo cho môn học chuyên ngành Cơ điện tử trƣờng đại học 3.2 Đối tƣợng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo học phần Robot công. .. lý luận việc dạy học tƣơng tác, dạy học tƣơng tác ảo nhận thức tƣơng tác ảo, phần mềm tƣơng tác ảo, đánh giá mơn học có sử dụng phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo, Luận án tập trung khảo sát: 42... liệu tham khảo Danh mục cơng trình cơng bố Luận án Phụ lục CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO 1.1 T ng quan nghiên cứu công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.1.1 Thế