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1、纳英特科技 机器人事业部,机器人走进课堂 -中学机器人教学如何开展,纳英特科技 机器人事业部,前言,人的眼睛发现了一个苹果，经过大脑的思考，指挥肌肉把苹果摘下放入篮子，同时消耗摄入的食物中的能量。 机器人的红外传感器发现了一个红色的球，经过主板的程序运行，驱动电机，用机械手臂把红色的球搬运到盒子里。同时消耗了电池中的能量。 这两者是何等相似。 通过对机器人的学习，可大大提高我们的动手能力，逻辑思考能力，创新能力。 还犹豫什么？快来与我一起玩机器人。,纳英特科技 机器人事业部,机器人的几点要求,结构紧凑，简洁实用，最好有图形化的程序设计界面。(流程图方式) 耐用，不容易坏。(专业设计) 配有大容
2、量的充电电池，能联机充电，最好充电器具有充电保护功能 。 机器人最好既能参加比赛，又能进行教学。 服务方便，信誉好的产品 。 本教材的作者在新教材培训会上 时提出的要求。,纳英特科技 机器人事业部,设备的选型详细意见,机器人大脑主板（多接口、多种接口） 机器人思想程序（低起点，高发展，流程图-教材要求） 机器人感知传感器（多种类，标准接口） 机器人手脚马达（多种类，易于DIY） 机器人骨架机械结构（有搭建行为，建议使用标准件和重复性操作） 机器人食物电池 （使用方便，容量大，易于管理） 机器人最好既能参加比赛，又能进行教学,纳英特科技 机器人事业部,第二章：教材的内容安排及目标(九年级),本章
3、一共6节，每节安排2学时。 本章的教学的目标 知识方面：了解机器人概念、原理、发展与应用等方面的基本知识。 能力方面：能对简单问题进行算法分析，能用流程图表示算法，能编写机器人程序，能在调试机器人过程发现问题、分析问题、解决问题。 情感方面：真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用，积极参加机器人编程教学活动，参加机器人有关比赛、机器人百科知识赛等各种课外活动,养成关注科技知识和科技的发展习惯。,纳英特科技 机器人事业部,第一节、认识机器人（建议课时：2课时 ）,本节首先让同学们了解什么是机器人、机器人的产生、发展、种类及其广泛的应用，使学生产生想了解和学习机器人的强烈欲望。然后结合具体
4、教学用的机器人，让学生了解机器人的一般组成及工作原理。,纳英特科技 机器人事业部,机器人具有那些特性?,它有特有的机械结构； （是一种物理状态，具有一定的形态） 它有自身的大脑； （控制机器人的程序） 能够完成一定的动作； （任何机器人都有一定的动作表现）,纳英特科技 机器人事业部,“机器人”一词的由来,“robot”一词源出自捷克语“robota”，意谓“强迫劳动”。1920年捷克斯洛伐克作家萨佩克写了一个名为洛桑万能机器人公司的剧本,他把在洛桑万能机器人公司生产劳动的那些家伙取名“Robot”,汉语音译为“罗伯特”，捷克语意为“奴隶”萨佩克把机器人的地位确定为只管埋头干活、任由人类压榨的奴
5、隶，它们存在的价值只是服务于人类。它们沒有思维能力,不能思考,只是类似人的机器,很能干, 以便使人摆脱劳作。它们能生存20年,刚生产出来时由人教它们知识。他们不能思考，也有感情，一个人能干三个人的活，公司为此生意兴隆。后来一个极其偶然的原因,机器人开始有了知觉,它们不堪忍受人类的统治,做人类的奴隶,于是,机器人向人类发动攻击,最后彻底毁灭了人类。“机器人”的名字也正式由此而生。,纳英特科技 机器人事业部,机器人的发展历史,1920年，捷克作家卡雷尔卡佩克在科幻剧本罗萨姆的万能机器人中定义了“robota” 1954年，George Deval开发出第一台可编程机器人 1962年，Unimati
6、on公司成立，出现了最早了工业机器人，第一位用户是GM 1964年，MIT，Stanford University 等成立人工智能研究所 1965年，Carnegie Mellon University 建立机器人研究所,纳英特科技 机器人事业部,机器人发展趋势,用于制造生产线,结构化环境下 规则工作,具有简单智能的 工业机器人,工程、社会服务、人类生活等各个领域,适应非结构环境下的 各种灵活需求,具有综合和集成能力的 智能机器人,纳英特科技 机器人事业部,机器人分类-按应用分类,工业机器人 特种机器人 娱乐机器人 服务机器人 军用机器人 水下机器人 农业机器人 ,纳英特科技 机器人事业部,第
7、二节、机器人走直线（执行模块）,本节主要了解机器人的编程环境，掌握机器人的简单操作，初步掌握机器人直行的工作原理。同时理解机器人的“电脑”执行命令与“执行机构”完成命令之间存在的差异。,器材、场地准备 器材：具有驱动装置的机器人 场地：利用教室中的平地,相关知识： 机器人的编程环境 执行模块的命令控制 程序下载的办法 机器人的操作 流程图,纳英特科技 机器人事业部,建立数学模型,流程图,1、机器人从货仓出发 2、前进一段距离 3、停下来装货 4、后退返回货仓 5、停下卸货 6、任务结束,建立数学模型及流程图,纳英特科技 机器人事业部,机器人编程环境内容介绍及调试要点,编程软件的介绍 了解机器人
8、驱动机构的原理 如何进行机器人走直线 如何进行速度的调整 如何进行时间的设定,机器人的调试 机器人走直线是机器人控制的基础,是通过控制左右两个电机的转速来行动的,只有两个电机一致才能使机器人走直线; 为了提高效率，需要教师的指导，要求学生分步调试。 共同调试参数（时间与功率） 最后随便从小组中指定一个同学的程序进行比赛，看哪组完成任务好。 要求：3M的往返跑。,纳英特科技 机器人事业部,第三节、机器人走正方形(控制模块-循环),本节首先了解机器人转弯的工作原理，通过走正方形的任务的编程， 学生理解循环语句的使用方法。,器材、场地准备 器材：具有驱动装置的机器人 场地：利用电脑室中的防静电板作机
9、器人走的正方形,相关知识： 机器人的转弯 循环结构的程序设计,纳英特科技 机器人事业部,提出任务,有一座历史悠久的古塔，它的基座是正方形的，文物保护部门为了保护古塔和游客的安全，不允许游客入内登高只准在基座外观看，平时需要人在其四周巡视，现在我们编一个程序控制机器人来代替人的巡视。,纳英特科技 机器人事业部,建立数学模型,算法分析,前进 左转90度 前进 左转90度 前进 左转90度 前进 左转90度,算法表示,纳英特科技 机器人事业部,建立流程图,流程图,机器人编程环境内容介绍 转弯的实现方法、有哪些转弯情况 在机器人编程环境如何来表示转弯 在机器人编程环境中如何表示循环,机器人的调试 为了
10、提高效率，需要教师的指导，要求学生分步调试。 共同调试参数 最后随便从小组中指定一个同学的程序进行比赛，看哪组完成任务好。 要求：同学们编写一个程序让机器人走一个等边三角形，各边相等，各角都是60度,纳英特科技 机器人事业部,第四节、机器人认路（传感器认识及条件判断，建议2课时）,本节主要介绍传感器的概念与作用，使学生掌握声音、红外传感器的使用方法，进一步掌握条件语句的用法，通过任务的分析与实践理解机器人认路的工作原理。,红外传感器（数字）,声控传感器（模拟）,灰度传感器（模拟）,器材、场地准备 器材：机器人、声音传感器1个、红外传感器2个（或灰度传感器个） 场地：机器人认路的场地（黑色电工胶
11、带）,纳英特科技 机器人事业部,提出任务,我们启动机器人后，它沿黑线行走，当我们想让它停下的话给它一个声音信号，它就停下来，否则不停地沿黑线走。,纳英特科技 机器人事业部,建立数学模型,算法分析,都检测黑线，前进 左检测白，慢速右转 右检测白慢速左转 有声音停止,纳英特科技 机器人事业部,建立流程图,机器人编程环境内容介绍 什么条件下（声音有）停止 有哪些条件转弯，转弯幅度的调试 在机器人编程环境如何来表示条件循环 在机器人编程环境中如何表示条件判断,纳英特科技 机器人事业部,编程实现,机器人的调试 传感器是否安装正确 （连线），位置是否合适（灵敏度），下载测试程序测试 速度的调试 转弯幅度的
12、调试 最后随便从小组中指定一个同学的程序进行比赛，看哪组完成任务好。 任务：用黑地，白线。,A,B,纳英特科技 机器人事业部,第五节、机器人走迷宫 （循环及条件判断的综合应用，建议2课时）,本节介绍红外或碰撞测障传感器的使用方法。根据人在黑暗中行走的方法来分析机器人走迷宫的工作原理，它是一个比较综合任务，要求在一个永远循环中不断地检测周围的障碍信息来确定行走的策略。,器材、场地准备 器材：机器人、红外传感器2个 场地：机器人迷宫的场地（木板搭建），结合灭火场地共同使用,纳英特科技 机器人事业部,提出任务,走迷宫是一项比较有趣的活动，可以考验每个人的记忆力、判断力等能力。如果让机器人走迷宫，会发
13、生什么情况呢？如图所示是一个简易的迷宫场地，要求机器人从迷宫的绿色起点出发，寻找黄色出口，走出迷宫，在寻找过程中不许碰到墙。,纳英特科技 机器人事业部,建立数学模型（左手法则）,算法分析,左手法则之一,左手法则之二,左手法则之三,纳英特科技 机器人事业部,建立流程图,流程图,机器人编程环境内容介绍 在机器人编程环境中如何表示多层嵌套,纳英特科技 机器人事业部,编程实现,机器人的调试 传感器是否安装正确 ，灵敏度（检测距离）的调整,下载测试程序测试 速度的调试 转弯幅度的调试,应该转多少时间 最后随便从小组中指定一个同学的程序进行比赛，看哪组完成任务好。 任务：用右手法则实现，声控启动,纳英特科
14、技 机器人事业部,第六节、机器人灭火（子程序的调用，建议2课时）,本节介绍火焰传感器的使用方法。通过机器人灭火任务的分析，掌握分析复杂问题的方法，理解机器人探测火焰与扑灭火焰的工作原理。,器材、场地准备 器材：机器人、红外传感器2个，火焰传感器2个 场地：机器人灭火的场地（木板搭建）,纳英特科技 机器人事业部,提出任务,火灾发生时，消防队员都会不顾一切地跃身火海救人，但他们的生命安全令人担心，如何保证人们安全、使火灾的损失减少到最低程度？我们设想让机器人在公共安全领域发挥他的重要作用。机器人走入楼房，传感器敏捷地探测到火源，警报器闪耀，找到火源，使灭火剂对准火源，将火扑灭。这样的情形肯定在不久
15、的将来会变成现实。今天我们就来设计一个机器人，让它在一个模拟的房间里完成灭火的任务。,纳英特科技 机器人事业部,建立数学模型,算法分析,纳英特科技 机器人事业部,建立流程图,流程图,机器人编程环境内容介绍 在机器人编程环境中如何子程序的建立 和调用,纳英特科技 机器人事业部,编程实现,机器人的调试 火焰传感器安装的高度与角度 风扇安装的高度 环境光线的影响 没有对准火源灭火如何处理？原地转或左右摆动灭火 调试时先迷宫再灭火 任务： 改变火源摆放的房间是否能灭火； 组织全班或全校的比赛,纳英特科技 机器人事业部,机器人设备的配备标准（40学生/班）,3类配备（4个学生1台，教师1台，备用1台）12台 2类配备（3个学生1台，教师1台，备用1台）16台 1类配备（2个学生1台，教师1台，备用1台）22台,纳英特科技 机器人事业部,谢谢！,汪继延： 软件： 技术支持：,