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1、机器人工作室解决方案目 录目 录2第一部分 机器人工作室解决方案简述3一、 理念设计、尝试、制作、完善3二、 目标3三、 工作室建设3四、 配备器材4五、 资源5六、 教学模式5七、 教研支持和培训5第二部分 机器人工作室配置方案6一、 机器人工作室基本设备设施目录（参考）6二、 机器人设备配置目录6第一部分 机器人工作室解决方案简述1、 理念设计、尝试、制作、完善学生通过课程的学习，能够了解和掌握结构、机械、电子、机器人和创造发明的基本知识，设计制作出机械结构作品、动力机械作品、电子作品、机器人作品的模型。2、 目标本方案从教学和竞赛的实际出发，本着方便机器人知识的教学，着力提升学生技术素养
2、的宗旨，力求达到：(1).本方案在时间、空间上能够保证完成掌握机器人知识所要求的教学任务，而且具有空间拓展性，使机器人工作室能够成为学生进行科技创新、技术发明的场所。(2).机器人工作室整体布局科学合理，除了机器人设备之外，还利用充满机器人文化色彩的挂图、生动活泼的机器人模型等。在这既充满技术活力，又充满人文色彩、情景交融的教学环境里，为提高学生的技术素养，全面、健康发展打下坚实基础。(3).机器人工作室以简易机器人课程标准为出发点和落脚点，集国家课程、校本课程于一体的综合实践中心，是学校进行素质教育和开展第二课堂活动的基地。(4).机器人工作室功能分区清晰，配有活动区（配备了大型竞赛活动的场
3、地），满足学生参加大型机器人竞赛活动（如中国青少年机器人竞赛、全国中小学电脑制作活动等机器人大赛）的需求。3、 工作室建设机器人工作室建设方案紧扣新课标的精神，结合学校实际情况，紧贴机器人知识，服务机器人课程，满足机器人活动开展过程中师生技术学习与实践对教学环境、工具、机器人设备的需求。建设机器人工作室，让学生通过学习机器人技术的同时促进了学生对电子知识、软件编程、机械运动等综合能力的提高，充分发挥学生技术思想和方法的领悟与运用，能够充分完成学生技术学习中的探究、制作、试验与创造等综合实践活动，以及参加各类机器人竞赛活动。机器人工作室体现了机器人活动的主要特征立足实践、注重创造，并给学生一个实
4、践的平台、探究的平台、创造的平台和展示自我的平台。机器人工作室设有教学区、活动区、陈列存储区。教学区：它是师生进行机器人知识教学的主要区域，在这个区域里，授课教师可利用幻灯、LCD投影等设备向学生展示机器人科学的奥秘，通过示范表演演示简易机器人的制作和编程方法，学生则根据教学任务对机器人进行计算机编程、结构设计、动手制作与技术构建的平台。活动区：练习区域为学生们配备了各种的比赛练习场地，以便学生们在学习机器人过程进行实践检验。陈列存储区：机器人活动的器材种类比较多，也有各种各样的工具，因此需要有大容量的存储区。同时存储区也是一个展示的窗口。各种学生的作品都可以陈列出来。工作室参考效果图 4、
5、配备器材器材种类不仅丰富多样，而且软硬件间可以单独或组合使用，具有高度的开放性和灵活性，体现了新课标的教育理念。日常教学方面 竞赛活动方面 5、 资源本方案的资源丰富，不仅有书本资源，还有电子资源和网络资源，如教学资源（教学设计、教学课件、视频教程等）、搭建手册、竞赛资源（例程、文档说明）等教辅资源。6、 教学模式 主题引入动手实践拓展发散成品展示课后点评7、 教研支持和培训支持方式多元化：网络、电话、点对点、点对面等。支持内容多样性：专家指导、形成开放性教学研讨平台。课程相关的教学服务、技术支持。第二部分 机器人工作室配置方案机器人工作室综合了机械工程、电子工程、传感器应用、信息技术、程序设
6、计、自动化控制等多种学科内容，它以机器人作为教学的载体，是学生学习机器人知识的场所。通过它，学生能够利用相关的零件，进行机器人的设计和制作活动，从中理解和掌握单片机芯片、机械传动及机器人的基本知识，进而掌握设计和制作自动控制机器或控制系统的方法。1、 机器人工作室基本设备设施目录（参考）序号名 称主要技术参数单位数量备注1书写板通用规格块12教师台通用规格张13多媒体教学设备LCD投影机+投影幕布等。套14总控电源带有防雷击设施，有可靠的接地保护。套15电脑当前主流机型和配置台406教师椅高度可调把17学生凳稳定性好，结实耐用把408陈列柜分层套19学习实践两用工作台通用规格套4010墙面展板
7、-块511药箱个112消防设施套1表中的数量只是一个建议值，本建议是按15人为一班，3人为一组计算的，我们可根据教室大小、参与学生人数以及其他需求，灵活调节配置种类及其数量。2、 机器人设备配置目录日常教学活动设备方案表（表中的数量只是一个建议值，本建议是按15人为一班，3人为一组计算的）序号产品名称规格要求单位数量备注1中鸣机器人快车系统学习版V4.01.套件必须基于积木思想设计，具有可重复使用性。2.套装配置1个智能机器人控制器、1条USB下载线、2个带驱动减速马达、2个灰度检测传感器、2个触碰检测传感器、2个发光指示灯、1个音量检测传感器及300多个积木零件。3.积木零件包括至少4个齿轮
8、零件及相关齿轮传动固定零件。4.智能机器人控制器要求： CPU为8位以上（含8位）单片机，具有不少于32K（含32K）容量存储器，使用串口通讯，速度达到9600bps，配置不少于24路传感器接口，其中至少有8路模拟接口，内置16个字符液晶显示器、内置发音喇叭，内置6节AA电池电池盒及外接DC电源接头，方便扩展。5.套件可以搭建出智能循线小车、避障小车、智能声控灯等模型。6.产品必须为正规生产厂家生产，提供生产厂家资质证明并负责人员培训。套40提供编程平台，可以启发学生创造声控灯、简易机器人小车等简易的控制系统，并互相结合，让机器人动起来。2积木快乐搭建套装1拼插式结构，易于组装和拆卸，可重复使
9、用。套件必须基于积木思想设计，具有可重复使用性。积木结构件主要包含梁类、十字棍类、板类、垫片类和齿轮等。梁类分为直梁和异型梁。直梁宽和高尺寸为8mm，长度为8mm的整数倍数。有1格梁、2个梁、3格梁、5格梁、9格梁、13格梁、19格梁。异型梁有5格1/4圆梁、8格120度梁和6格90度梁。梁类在长度方向的面上按8mm的间距均布直径4.9mm通孔，孔上两面内凹对边长度为6mm的六角形孔。十字棍类截面为十字形，长度为4mm的倍数。2.积木零件包括至少4个齿轮零件及相关齿轮传动固定零件。套40可以启发学生设计和制作齿轮传动装置、连杆、指南车、旋转木马、云梯等传动机械的项目，以及曲柄摇门、升旗杆等简单
10、的系统。4机器人快车系统挑战版1.32位处理器，具有20路自由端口（12路数字接口，8路模拟接口），2路专用马达端口。内置16个字符液晶显示器、内置发音喇叭，内置6节AA电池的电池盒及外接DC电源接头，方便扩展。2.结构件丰富，不少于600个，积木结构件主要包含梁类、十字棍类、板类、垫片类和齿轮等。梁类分为直梁和异型梁。直梁宽和高尺寸为8mm，长度为8mm的整数倍数。有1格梁、2个梁、3格梁、5格梁、9格梁、13格梁、19格梁。异型梁有5格1/4圆梁、8格120度梁和6格90度梁。梁类在长度方向的面上按8mm的间距均布直径4.9mm通孔，孔上两面内凹对边长度为6mm的六角形孔。十字棍类截面为十
11、字形，长度为4mm的倍数。3.传动件不少于20个（24齿齿轮，24齿冠齿轮，蜗杆，24齿伞齿、小皮带轮、大皮带轮、差速连接件、直齿差速齿轮）。4.执行器不少于20个（9V马达、1：48减速齿轮箱、小伺服马达模块、白红绿色灯、超级风扇。）5.传感器类型丰富，不少于20个（倾斜传感器，光敏传感器，触碰开关，温度传感器，磁敏传感器、人体红外传感器、光闸传感器、振动传感器、录放音模块、红外发射和接收模块、烟感传感器等）。套40提供编程平台，使学生能够设计和制作自行车、寻迹运球机器人、避障机器人、流水灯、升降台、灭火机器人等机器人项目。表2 各项竞赛活动配置方案（适合参与省市级别的科协、电教馆竞赛）序号
12、产品名称规格要求单位数量备注1电教馆足球机器人1.配置高速高力矩金属马达4个、2路4驱马达驱动板1块、7路180度红外检测模块2个、1080CM高精度红外测距模块（轻量版）4个、火焰模块2个、高级指南针模块1个、18.5V高功率2200mAh锂聚合物电池组1个、7.4V带保护锂电池组(2节1000mAh)、高级多功能充电器1套、高强度底盘1套及螺丝等固定零件1套。2.高速高力矩金属马达参数要求：(1).采用六角轴输出，承受扭力大。(2).标准两线接口，可直接与中鸣大功率马达板连接使用。(3).12V电压设计，600rpm（转/分钟）末端输出;(4).10KG.CM堵转力矩（马达两端12VDC时
13、）；(5).无负载工作电流：570mA;(6).堵转电流：8.4A(（马达两端12VDC时）。3.控制器规格：32位高性能ARM处理器(Cortex-M3内核,主频高达72MHZ,内置512K程序存储器,64K数据缓冲器,200个16位数据保存器)，EEPROM配合X1-Core操作系统，修改参数变量不再需要频繁更改程序，直接操作RCU就能够达到精确修改全局变量目的，程序调试更方便，更快捷。并可存储多个测试程序进入RCU，随时随地变更程序运行，减少来回调试的时间。48路接口，其中16路模拟接口，16路纯数字接口，4路高电压马达专用接口，1个串口（支持9600-115200等多种波特率），2个并
14、行端口，14个I2C端口，1个蓝牙端口，8个伺服电机控制端口（硬件支持控制精度达0.1度）。内置LCD液晶显示模块（采用12864点阵液晶显 ，支持图形、中文；最多可显示84个汉字或164个字符，可中英文混合显示，带背光控制）、蓝牙模块（实现RCU间的无线数据传输，并可与手机进行通讯遥控）和蜂鸣器（可发出频率为20Hz20kHz的声音），带有电源指示灯（双色指示灯，电源开关指示，电源欠压指示），还有一些USB（USB2.0全高速下载接口，支持U盘模式）、电源（DC5.52.0插座 输入电压范围 DC6.5V-12.0V）、功能按键（支持自定义按键功能，默认为下载（返回）、上（+）、下（-）、运
15、行（确定）功能）、开关键（按压式自锁开关按钮）等端口及按键。4.复眼传感器规格：每个复眼传感器有7路模拟采样，可以返回最大值、最小值、平均值、最大值通道号、最小值通道号及每个通道的值，使用通用的I2C接口通信。5.指南针规格：标准I2C 4芯接线端口，返回值0360度，有8个方位指示灯，有硬铁补偿功能，正北矫正功能。6.红外测距模块规格：新型红外测距模块是专为机器人设计的测障传感器，它通过发射红外线并测量红外线被反射回来的相位来计算被测物体和测距模块之间距离，并以电压大小的形式输出给主控制器，有效距离880厘米。7.轮胎规格：轮宽15mm窄胎，可单个使用，也可两个以上组合使用，直径50mm，白
16、色小轮，橙色轮毂，对边7mm六边形型接口。套202人形1.力矩为10公斤/厘米的高性能金属伺服马达17个,1个控制器（具有不少于24路伺服马达控制接口、具有通信串口）、不少于100多个机械结构件(夹持装置1套,L型连接件24件,条型连接件30件,固定螺丝60件,拆装工具2件)，3.7v充电电池、充电器、ps2遥控手柄和ps2遥控接收器组成，伺服电机能自由组装成各种仿生运动体。2. 支持伺服马达角度误差补偿、伺服马达初始角度设定及运动角度范围限制。3.编程使用动作列表式编程方式，控制器上可同时存放多套动作表。4.金属齿轮伺服电机负载8KG扭力。5.可通过ps2遥控手柄进行遥控操作，扩展性强。6.
17、可在线或离线控制机器人运动。7.必须为正规生产厂家生产，提供生产厂家资质证明并负责人员培训套40除适合相关竞赛项目外，展示教学也极佳3科协全向轮足球机器人1.配置：高性能控制器1个，复眼传感器2个，科协全向结构包1套，12V500转/分钟减速电机4个，6路微型马达驱动模块1块，高精度指南针1个，新型红外测距模块3个，灰度测量模块（V3白光）3个，全向轮组件（4个D字孔）2套，带指示开关电池盒1个。2.控制器规格：32位高性能ARM处理器(Cortex-M3内核,主频高达72MHZ,内置512K程序存储器,64K数据缓冲器,200个16位数据保存器)，EEPROM配合X1-Core操作系统，修改
18、参数变量不再需要频繁更改程序，直接操作RCU就能够达到精确修改全局变量目的，程序调试更方便，更快捷。并可存储多个测试程序进入RCU，随时随地变更程序运行，减少来回调试的时间。48路接口，其中16路模拟接口，16路纯数字接口，4路高电压马达专用接口，1个串口（支持9600-115200等多种波特率），2个并行端口，14个I2C端口，1个蓝牙端口，8个伺服电机控制端口（硬件支持控制精度达0.1度）。内置LCD液晶显示模块（采用12864点阵液晶显 ，支持图形、中文；最多可显示84个汉字或164个字符，可中英文混合显示，带背光控制）、蓝牙模块（实现RCU间的无线数据传输，并可与手机进行通讯遥控）和蜂
19、鸣器（可发出频率为20Hz20kHz的声音），带有电源指示灯（双色指示灯，电源开关指示，电源欠压指示），还有一些USB（USB2.0全高速下载接口，支持U盘模式）、电源（DC5.52.0插座 输入电压范围 DC6.5V-12.0V）、功能按键（支持自定义按键功能，默认为下载（返回）、上（+）、下（-）、运行（确定）功能）、开关键（按压式自锁开关按钮）等端口及按键。3.复眼传感器规格：每个复眼传感器有7路模拟采样，可以返回最大值、最小值、平均值、最大值通道号、最小值通道号及每个通道的值，使用通用的I2C接口通信。4.指南针规格：返回值0360度，有8个方位指示灯，有硬铁补偿功能，正北矫正功能。5
20、.红外测距模块规格：新型红外测距模块是专为机器人设计的测障传感器，它通过发射红外线并测量红外线被反射回来的相位来计算被测物体和测距模块之间距离，并以电压大小的形式输出给主控制器，有效距离880厘米。6.全向轮轮胎规格：直径：58mm，厚度：14mm，可单个使用，也可两个以上组合使用。套204智能机器人教材库1.教学资源丰富，不仅有书本资源，还有电子资源和网络资源，如教学设计、教学课件、视频教程、搭建手册等资源（涵盖了小、初、高等年级教材，以及机器人的知识），除此之外，还有多元化的教研支持和培训，如网络、电话、点对点、点对面、专家指导、课程相关的教学服务和技术支持等等。2.产品必须为正规生产厂家生产，提供生产厂家资质证明并负责人员培训。套405电教馆足球场地标准场地（符合电教馆足球比赛场地要求）套26人形场地标准场地（符合电教馆人形比赛场地要求）套27科协足球场地标准场地（符合科协足球比赛场地要求）套2 本方案适合于将机器人教程纳入到课时计划中，有专人专职负责，同时要有场地和经费的投入。11