走进机器人的世界

1、第一课 走进机器人的世界教学目标：知识与技能：1、 知道什么是机器人2、 了解机器人的发展情况3、了解机器人课程内容及课时安排过程与方法：通过丰富的视频资料帮助学生对教学机器人建立一个感性的认识。通过讨论，逐渐形成主动参与学习的意识情感态度与价值观：通过了解机器人的发展，观看从古到今的机器人图片，感受人类的伟大智慧，培养学习机器人的兴趣。教学重点、难点： 重点：了解机器人的基本知识，特别是现在普遍使用的教学机器人。难点：如何让学生对机器人有一个生动形象的认识，从而激发学生的学习兴趣。教学过程：教学环节教学内容教学目标课程简介·自我介绍·课程安排课时安排：（1） 课表安排是一

2、学年每两周上一次课，与心理课合并使用同一上课节点；（2） 实际情况是上半学年每周一节，单周按课表上，双周用劳技课上机器人，原本的劳技课本学期每两周上一次（3） 机器人只在本学期开设，下学期，所有课时还给劳技课。课程内容：机器人课程是第一次引进我们学校的课堂，目的当然是为了培养学生的创新精神和实践能力，为学生提供一个动手动脑、实验创新的新天地。从机器人的一般教学情况看，应包含三部分：（1）机器人的搭建；（2）用仿真系统编写程序，使模拟机器人在仿真场地上完成规定的任务；（3）搭建真实场地，让机器人按照编写好的程序完成规定任务。但现实问题是机器人比较昂贵，一套简单机器人的价格都在2000元以上，再加

3、上机器人实验室和场地等要求，要在全校普及机器人教学投入太大。为此，我们的普及教学只能做到用仿真系统编写程序，使模拟机器人在仿真场地上完成规定的任务。我校的机器人队从2006年始建，教练有嵇佳敏和张东达两位老师，在这两年，我校的机器人队伍获得了优异的成绩，获得多项教育部、科协及各大机器人公司主办的世界级、全国级和市级的一、二、三等奖项。在本学期表现突出的学生可在下学期加入竞赛队伍。机器人课程下周开始进机房，其它课程何时进机房另行通知。了解机器人课程内容及课时安排机器人的发展机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希

4、望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。无论是古代中国人制作的能歌善舞的木头人和木牛流马（春秋末期鲁班、三国时期诸葛亮），近代欧洲人制作的自动机器玩偶，还是现代的工业机器人，以及今天向智能化蓬勃发展的机器人，还有我们在电影和书中看到的或多或少带有一些神秘色彩的机器人，或者在为我们的日常生活提供方便，或者代替人类完成很多繁重危险的工作，甚至进入到人类从未去过的地方为人类的进步做出了很大的贡献。（插播图片）很多国家很多工人担心机器人会抢了自己的饭碗。英国一位著名的政治家针对关于工业机器人的这一问题说过这样一段话：“日本机器人的数量居世界首位，而失业人口最少，英国机器人数量在发达国家中最

5、少，而失业人口居高不下”，这也从另一个侧面说明了机器人是不会抢人饭碗的。从现在世界工业发展的潮流看，发展机器人是一条必由之路。没有机器人，人将变为机器；有了机器人，人仍然是主人。通过了解机器人的发展，观看从古到今的机器人图片，感受人类的伟大智慧，培养学习机器人的兴趣。师生互动请部分学生讲述他从各种途径知道的关于机器人事情。请学生描述他心目中机器人的概念。通过讨论，逐渐形成主动参与学习的意识机器人的定义什么是机器人？过去有很多种说法，现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们认为机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的

6、定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”智能机器人的特点机器人的外形可以是千奇百怪，但看它是否是智能机器人，主要看它是否具有以下三个特点：具有感知功能，既获取信息的功能。机器人应该可以通过它的感知系统获取各种不同的外部环境信息，如声音、光纤、温度等。具有思考功能，即加工处理信息的能力。机器人通过它的大脑系统进行思考，他的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策的过程。具有行为能力，即输出信息的功能。机器人应该能够通过执行系统来完成工作，如行走、发声等。知道什么是机器人；了解机器人的发展情况；机器人的分类我国的

7、机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即（1）工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。（2）教学机器人和机器人竞赛当前，由于将机器人教学

8、引入课堂，就需要各种能够让学生动手又动脑的教学机器人，这样就出现了很多专门生产各种教学机器人的公司，而这些机器人公司为了刺激销售，就赞助各种机器人竞赛，生产各种专用的竞赛机器人。在上海，比较出名的公司有乐高、广茂达、中明等公司。播放图片和视频。介绍本校学生在一些竞赛中取得的成绩。通过丰富的视频资料帮助学生对教学机器人建立一个感性的认识。第二课 从简单的正方形画起教学目标：1、知识与技能熟悉能力风暴机器人仿真软件的使用。熟悉模块的基本操作：添加、删除、移动。熟悉前进模块和转弯模块的应用。了解多次循环模块的应用。知道顺序结构和循环结构的概念。2、过程与方法通过模仿了解能力风暴机器人仿真软件的使用。

9、了解模块的基本操作：添加、删除、移动。了解前进模块和转弯模块的应用。通过思考、讨论和练习基本熟悉仿真软件及基本操作。通过拓展导入多次循环模块的应用。3、情感、态度、价值观让学生在项目活动中探求如何学习使用一种新软件的方法，在思考、讨论和练习中体会自主学习所带来的成功感，培养学生调试参数的能力。教学重点：如何利用前进模块、转弯模块、多次循环模块搭建程序。教学难点：多次循环模块的应用，参数调试。教学过程：一、能力风暴机器人仿真软件的介绍启动、标题栏、菜单栏、工具栏、模块库、流程图（编辑）窗口、JC代码窗口、状态栏。模块的基本操作：添加、连接、删除、移动。注意：无法进行复制操作二、采用顺序结构的方式

10、让机器人画正方形：项目活动：机器人走正四边形算法分析：教材中图3所示的机器人所在位置既是机器人的起点位置，也是终点位置。我们要让机器人沿着图3所示的正方形的四条边行走一圈，我们应该如何做呢？很显然，机器人只要会做两个动作即可：一个是能够完成一段直行动作；另一个就是完成一个右转90o的动作。接下来的任务就是将这两个动作重复执行四次即可。由于界面上机器人的初始方向是朝上的，正好符合画正方形的初始方向要求，所以初始的方向也不必调整。编程操作：1控制机器人前进的路程，建立前进图标。点击“执行器模块库”按钮，选中库中的“直行”模块，并拖曳到与“主程序”起点模块下沿红点处相连接（注意：模块下沿的红点是提示

11、可以进行有效连接的位置），这样就表示“前进”（注意：“直行”模块拖曳到流程图窗口已经变为“前进”了）的动作已经属于主程序中的一部分了。2设置前进图标右单击“前进”图标，出现“直行模块”对话框。框中可设置如下内容：1）“前进”或“后退”的“速度”：初始值是“前进速度80”；取值的范围是-100到100，负值表示后退，绝对值越大表示机器人的运动速度越快；可以通过拖曳滚动条的滑块来设定速度的值。将“速度”值设置为前进100。2）直行的“时间”：初始值为0.5秒；单位是秒，可以精确到小数点后三位，有效位数七位；如将“随机时间”的复选项选上可以控制直行的时间值在0到输入值之间随机取值。将“时间”值设置为

12、1.5秒，一般不选“随机时间”。如果想改变正方形的大小就可以修改对话框中的设定值。3控制机器人转弯的角度，建立转弯图标。在“执行器模块库”中选中“转向”模块连接到“前进”模块下，这时“转向”模块表示为“右转”图表。4设置右转图标右单击“右转”图标，出现“转向模块”对话框，其中可供选择的项目虽然与“直行模块”类似，但它们的意义完全不同。这里的速度表示的是转向的速度，时间表示的是转向的时间；它们的初始值也略有不同，转向时间的初始值为0.1秒。将“速度”设置为100，时间设置为0.25秒。为什么呢？因为这是我们经过仔细调试得到的“右转90o”的经验值。理论上你可以理解为：“速度”越快，“时间”越长，

13、机器人转弯的角度就越大。5将上述操作再重复做三次。仿真调试：1点击“仿真”工具按钮，进入仿真软件的仿真环境界面2设置初始环境点击仿真界面下方的“机器人初始参数设置”栏中的“显示轨迹”按钮（这时该按钮变为显示“不显示轨迹”的待点击状态），目的是让机器人的行走轨迹留在机器人的运行区域内。3机器人在仿真环境中执行预定任务点击界面的左下角处的“运行”按钮，并将机器人拖曳到机器人运行区的某个起点位置，再点击放下机器人，机器人就会按你设定的程序自己开始运行了。不出意外的话，机器人就会画出一个非常漂亮的正方形图形来了。在机器人“画图”的动态过程中，你可以清楚地看到机器人运行的一个一个的“标准”动作，如有出错之处也能够很容易地判断出来。4机器人运行完毕，点击界面左下角的“停止”按钮（注意：机器人运行后该按钮的功能就改变为待单击的“停止”提示了），这时界