DOGZILLA 智能機械狗控制與編程課程
從四足機械結構、遙距控制到程式編寫，讓學生探索智能機械人如何感知、移動及執行任務。
課程簡介 | Overview
四足機械人結合了機械結構、電子控制、人工智能及編程技術，能夠模仿動物的步行、轉向、平衡及多種姿態動作，是學生認識智能機械人技術的理想學習平台。
本課程以 DOGZILLA 智能機械狗為學習主題，引導學生了解人工智能、機器學習、自由度、伺服馬達及四足機械人的基本運作原理，並透過手機、無線控制器及電腦程式控制機械人的移動與動作。
學生將由基礎操作逐步進入 Raspberry Pi、遠程桌面、JupyterLab 及程式控制，觀察不同程式指令如何轉化為機械人的實際動作。課程重視理解、觀察、測試及改良，培養學生的運算思維、空間概念及科技解難能力。
學習對象 | Target Audience
課程適合高小至初中學生，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，調整理論深度及實作要求。
特別適合以下學生：
- 對機械人、人工智能或工程科技感興趣的學生
- 希望透過實體機械人學習編程的學生
- 喜歡觀察機械動作、測試及解決問題的學生
- 曾接觸基本編程，並希望進一步學習機械控制的學生
建議入讀基礎 | Entry Requirement
學生需要具備基本電腦操作能力。曾接觸積木編程、Python 或 Micro:bit 等編程工具的學生，可較容易進入程式控制及延伸任務；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：
- 理解人工智能及機器學習的基本概念
- 認識四足機械人的主要結構及運作方式
- 理解自由度與機械人關節活動之間的關係
- 認識伺服馬達在機械人動作控制中的作用
- 運用不同控制方式操作機械狗的移動及姿態
- 理解第一身視角及遠程控制的基本應用
- 認識 Raspberry Pi、遠程桌面及網絡連接概念
- 初步使用 JupyterLab 執行及管理機械人控制程式
- 觀察程式指令與機械動作之間的關係
- 透過測試、比較及調整改善機械人的動作表現
- 培養運算思維、空間概念、邏輯分析及解難能力
課程內容 | Course Content
一、人工智能與智能機械人
認識人工智能、機器學習及智能機械人的基本概念，了解機械人如何透過感知、運算及控制完成不同任務。
二、四足機械人的結構
探索 DOGZILLA 的機械結構、關節配置及四足移動方式，理解不同部件如何協調以保持平衡及完成動作。
三、自由度與伺服馬達
認識自由度的概念，以及伺服馬達如何控制關節角度、速度及位置，建立機械動作與工程設計的基礎知識。
四、機械狗基礎操作
學習啟動、連接及控制機械狗，體驗前進、後退、平移、轉向、高度調整及其他基本姿態。
五、無線及遠程控制
透過手機應用程式及無線控制器操作機械狗，了解不同輸入方式如何轉化為機械人的移動及動作指令。
六、第一身視角體驗
認識 FPV 第一身視角的基本原理，從機械人的視角觀察環境，探索遠程監察及遙控機械人的應用。
七、Raspberry Pi 與遠程桌面
認識機械狗內置電腦的角色，學習透過網絡及遠程桌面進入系統，了解機械人硬件與軟件之間的連接。
八、JupyterLab 與程式控制
初步認識 JupyterLab 及程式筆記本，學習開啟、執行及管理控制程式，觀察程式如何驅動機械人的實際動作。
九、機械動作設計
學生透過不同動作組合及程式控制，嘗試設計機械狗的姿態、表演或任務流程，並按測試結果作出調整。
十、智能機械人綜合應用
按學生程度綜合機械結構、控制、網絡及編程概念，完成智能機械狗操作或程式控制任務。
教學方式 | Teaching Methods
- 機械人及人工智能案例導入
- 教師概念講解及操作示範
- 學生個人或小組實作
- 機械動作觀察及比較
- 程式執行、測試及改良
- 任務導向及問題解決活動
- 按學生程度提供基礎、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人工智能、編程及機械工程概念，轉化為可以直接觀察及操作的機械人動作。
學生不只是按鍵控制機械狗，更需要理解機械人的關節如何配合、不同指令如何影響動作，以及遇到控制或程式問題時應如何分析及改善。
- 運算思維：理解指令、條件、動作及結果之間的關係。
- 空間概念：觀察機械人的方向、角度、姿態及多關節協調。
- 解難能力：從網絡、程式、控制及機械結構等方向分析問題。
- 科技素養：認識人工智能、Raspberry Pi、遠程控制及機械人系統。
- 工程思維：透過測試、比較及調整改善機械人的動作。
- 創意設計：組合不同動作，設計具特色的機械人表演或任務。
- 協作能力：在小組活動中分工操作、觀察、記錄及解決問題。
學習成果 | Student Work
學生將按所屬級別及課程安排，完成機械狗控制、姿態操作、遠程連接、程式執行及動作設計等實作任務。
進階學生可進一步修改或組合控制程式，設計一段機械狗動作流程、表演任務或情境應用，並講解程式指令與機械動作之間的關係。
評估方式 | Assessment
- 課堂操作及實作表現
- 機械人控制任務
- 程式執行及測試記錄
- 問題分析及改良建議
- 綜合動作或小組任務展示
- 學生講解及學習反思
課程特色 | Course Features
- 結合人工智能、機械工程、Raspberry Pi 及編程
- 利用實體四足機械人展示程式與動作的關係
- 由基礎操作逐步發展至遠程及程式控制
- 同時體驗手機、無線手掣及電腦程式控制
- 重視觀察、理解、測試及改良，而非只跟隨操作步驟
- 可按不同年級及能力安排分層任務
- 培養運算思維、工程思維及科技解難能力
課程安排 | Course Arrangement
課程可配合學校的教學目標，以 STEM 工作坊、課後興趣班、機械人專題課程或校本科技活動形式進行。
實際教學內容、機械人操作深度、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、進階編程或延伸專題。