Dobot 智能機械臂控制、編程與工業自動化課程
從機械臂操作、座標控制到感應器與自動化流程，讓學生探索智能製造背後的科技原理。
課程簡介 | Overview
智能機械臂已廣泛應用於製造、物流、裝配、檢測及自動化生產，是認識現代工程與 Industry 4.0 的重要學習工具。
本課程以 Dobot 智能機械臂為實作平台，引導學生認識機械臂的結構、自由度、座標系統及運動方式，並透過示教、編程及感應器應用，控制機械臂完成繪圖、搬運、分類及自動化任務。
課程重點不只是操作設備，而是讓學生理解機械動作、程式邏輯、感應器資料及自動化流程之間的關係，從實作中培養運算思維、工程思維及科技解難能力。
學習對象 | Target Audience
課程適合高小至中學學生，亦可因應學校的教學目標、學生年級、已有編程經驗及學習能力，調整內容深度及實作要求。
特別適合以下學生：
- 對機械人、工程、自動化或智能製造感興趣的學生
- 希望透過實體機械設備學習編程的學生
- 喜歡動手實作、觀察及解決問題的學生
- 希望進一步認識 Industry 4.0 及工業科技應用的學生
建議入讀基礎 | Entry Requirement
學生需具備基本電腦操作能力。曾接觸積木編程、Python 或其他編程工具的學生，可較容易進入進階控制及自動化任務；未有編程經驗的學生亦可由基礎操作開始學習。
學習成效 | Learning Outcomes
完成課程後，學生將能夠：
- 理解智能機械臂的基本結構及運作原理
- 認識自由度、關節活動及工作範圍的概念
- 理解座標系統與機械臂位置控制的關係
- 運用示教及重播方式建立機械動作流程
- 認識不同末端工具的功能及應用
- 運用積木編程控制機械臂完成指定任務
- 理解感應器如何為自動化系統提供資料
- 建立簡單的搬運、分類及生產流程
- 認識 Industry 4.0 及智能製造的基本概念
- 透過測試、除錯及改良提升系統表現
- 培養運算思維、工程思維及解難能力
課程內容 | Course Content
一、智能機械臂與自動化應用
認識智能機械臂在製造、物流、裝配及日常科技中的應用，了解機械臂如何協助完成重複、精準或具規律的工作。
二、機械結構與自由度
探索機械臂的關節、臂段及末端工具，理解自由度、活動範圍及機械結構如何影響動作表現。
三、座標系統與位置控制
認識機械臂如何利用座標定位，理解不同方向、位置及高度與機械動作之間的關係。
四、示教與動作重播
學習記錄機械臂的移動位置及操作次序，建立可重複執行的動作流程。
五、繪圖與路徑規劃
透過繪圖活動認識點、線及路徑的概念，理解不同移動方式對機械臂軌跡的影響。
六、末端工具應用
認識吸盤、夾爪及其他末端工具的基本原理，探索機械臂如何抓取、搬運及放置不同物件。
七、Blockly 積木編程
利用積木編程建立機械臂控制流程，學習變數、條件、循環、清單及動作次序等基本編程概念。
八、程式與機械控制
認識程式指令如何轉化為機械動作，了解控制介面、程式模組及機械人 API 的基本概念。
九、感應器與智能判斷
認識光電及顏色感應器的應用，學習利用環境資料觸發機械臂執行相應任務。
十、輸送帶與工業自動化
了解機械臂、輸送帶及感應器如何互相配合，建立簡單的自動搬運、檢測及分類流程。
十一、測試、除錯與系統改良
學習從硬件連接、程式邏輯、感應器設定及執行結果分析問題，逐步改善系統的穩定性及準確度。
教學方式 | Teaching Methods
- 工業自動化及機械人案例導入
- 教師概念講解及操作示範
- 學生個人或小組實作
- 任務導向及問題解決活動
- 機械動作觀察、記錄及比較
- 程式測試、除錯及改良
- 按學生程度安排基礎、進階及延伸挑戰
學生的學習得着 | Student Benefits
本課程讓學生把抽象的座標、程式及自動化概念，轉化為可以直接觀察及操作的機械動作。
學生不只需要完成指定操作，更需要理解機械臂為何移動到某一位置、感應器如何影響流程，以及當系統未能達到預期結果時應如何分析及改良。
- 運算思維：把任務分拆成位置、次序、條件及動作。
- 空間概念：理解座標、方向、高度及運動軌跡。
- 工程思維：透過測試、比較及調整改善系統表現。
- 解難能力：從硬件、程式、感應器及流程等方向分析問題。
- 科技素養：認識機械人、自動化及 Industry 4.0 的實際應用。
- 創意設計：運用機械臂設計搬運、分類或生產任務。
- 協作能力：在小組活動中分工、測試及展示成果。
學習成果 | Student Work
學生將按所屬級別及課程安排，完成機械臂控制、繪圖、物件搬運、感應器檢測及自動化流程等實作任務。
進階學生可進一步設計一套結合機械臂、感應器及輸送帶的工作流程，模擬簡單的智能生產或物流系統。
評估方式 | Assessment
- 課堂操作及實作表現
- 機械臂控制任務
- 座標及路徑設計
- 編程及自動化流程
- 測試與除錯記錄
- 小組成果展示及講解
課程特色 | Course Features
- 結合機械人、編程、感應器及工業自動化
- 利用實體機械臂展示程式與機械動作的關係
- 由基礎操作逐步發展至智能生產流程
- 涵蓋示教、積木編程及機械人 API 概念
- 透過輸送帶及感應器模擬 Industry 4.0 應用
- 重視理解、測試、除錯及改良
- 可按不同年級及能力設計分層任務
課程安排 | Course Arragement
課程可配合學校的教學目標，以 STEM 工作坊、課後興趣班、機械人專題課程、工程科技活動或校本課程形式進行。
實際教學內容、設備配置、編程要求、課堂進度及課程時數，將因應學校期望、學生年級、已有知識、編程經驗及掌握程度作出靈活調整。教師亦可按學生的學習情況，安排基礎操作、進階編程或工業自動化延伸專題。