中学校本课程教材《机器人》

一中校本教材

电脑机器人第一节认识机器人教目：使学生了解机器的概念让学生知道机器的基本功能及机器人构成的基条件教内：各国科学家对机人的定义都有所不同，而且随时代的变化，机器人的义也在不断发生变化。中国的科学家们机器人定义为人是一种自动化的机器，而且其具一些与人或生物相似的智能能，如感知能力、规划能力、作能力、协同能力等，是一种有高度灵活性的自动化机器机人基的机机器人作为一种备一定智能的自动化机器，有下3个本的机能：1.对界生用人们可以手拿东西和用脚踢球，我们可称为动作器官。2.获外信动可以用耳朵听见声音，蜗牛的触须碰硬物就会收缩，我们可称之为感器官。3.规作从家里到校通常都有几条路可以到达学却通过大脑及其思维力找到最近的一路，我们可称之为思维器官及思想。机人成基本件人类是地球上最级、最聪明的动物，基本条件因为人类在漫长的进化过程中不拥有了复杂的、美的身体结构，而且还拥有了达的大脑。那么机器人要发展成优秀的的器人也应该具备相应的件。（）条件一—机械部件正如人类的身体由骨架和肌肉牵引才能完成一定的作一样的身体和动作表现也是由定的机械结构组成的制作机器人的时仅可以使用课堂上提供的拼装套选取身边随手可得的各种材料作机器人的加工原料。例如：木板、金属、塑料板、有机玻璃板，还有像螺丝那样的各种各的五金紧固件。只要我们在日常活中留心观察身边的各种机械设备动作纫机速自行起重机土等等信定能受到良好的启发，从而设计出能满我们自己功能需求的机械结构（2）条件二——感和动作电子部件一个真正拥有智的机器人通常都需要具备一定的感知能力具有感知能力的电子器件我们通常又称之为传器，顾名思义，这类器件具备了“传”递“感应信息到机器人的大脑的功能和人的感觉器官—眼、耳、舌、鼻、皮肤

六自由度机械手的臂是一种动作器官智能机器甲虫的触是一种感应器官分别对光线、声、味道、气味、触碰、气温起应作用一样，构成机器人的电子感器也是按功能分类，例如光源传感器、声音传感、气体（煤气、烟雾）传感器、力传感器、温度传感等等；它们的灵敏度和感应范甚至超越了人的感知界限，例如子指南针、红外线传器等。1一中校本教材

电脑机器人因此，在我们设机器人的时候，应该根据设计要求，选用合适的电子传感器件感应器官（3）条件三——机人的大脑机器人的大脑可之为RCU(robotcontrolunit),RCU就好一台微型的家用脑，它可以执行程序令，并向具体动作器官发出相的动作信息。#include"DelayNs\DelayNs.c"#include"SetLedState\SetLedState.c"intmain(void){while(1){机器人的大脑（4）条件四——机人的思想智能机器人尽管备了以上的感应、动作和大脑器官但们只是让智能机器人有了个躯壳机器人的大脑RCU）初期是全空白的，像初生的婴儿一样。需我们用学到的编程知识，按照我们的意图编写特定的程序，灌输给它后才能变成真正具备智的大脑。

SetLedState(_LED_test_,1);DelayNs(2);SetLedState(_LED_test_,0);DelayNs(2);}return1;机器人对知识的握是非常快速的，而当它跟人一样能够对外界的复杂环境进行察、思考，然后出反应的时候，我们的机器人拥有真正的智能了。因此，必须学习写机器人程序的方法，才能让们的机器人不但拥有漂亮的躯壳还能拥有真正的魂。思考：机器人具有那些本的机能？机器人构成的基条件是什么？第二节器人的种类及其发展教目：1、让学生对机器人的类有一定的认识2一中校本教材

电脑机器人2、使学生了解机器人发展史及其未来发展方向教内：机人种机器人的种类很类的方法也非常果按机器人的用途分，可以把们分为工业机器人和特种机器。工业机器人有搬上料机器人、喷漆机器人、焊与切割机器人、装配机人、最后工序机器人等。特种器人有军用或警用机器人、间机器人、水下机器人、医用器人、农业机器人、建筑机人、服务机器人和娱乐机器人。现在许多国家对校开展早期的机器人学习非常视，随之相应的教育机人也出现了。积木式机器人以自由拼装，创意无限的特点深受同学们欢迎。机器人已成为人的朋友。目前世界上已有数百台机器人工作在各自的岗位上，挥着巨大的作用机人发史机器人的历史并算,1959年国英格伯格德沃尔制造出世界上第一台业机器人器人的历史才真正开始.英伯格在学攻读伺服理论,这一种研究运动机构如何才能更好地跟控制信号的理德沃尔曾于年发明了一种系,"重演所记录的机器的运.1954年德沃尔又获得可编程机械手专,这种机械手臂按程进行工,可以根据不同的作需要编制不同的程序,因此具通用性和灵活性格伯格和德沃尔都在研究机器人认为汽车工业最适用机器人干活,为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定1959年,英伯格和德沃尔联手制造出第一工业机器.这种机器人外形点像坦克炮塔,座上有一个大机械臂,臂可绕轴在基座上转动大臂上又伸出一小机械臂,它对臂可以伸出或缩回小臂顶有一个腕子,绕小臂转动进行俯仰和侧摇腕子前头是手即操作器.这个机人的功能和人手臂功能相似.它为世界上第一台正的实用工业机器人此后格伯格和德沃尔成立了"尼梅逊"公司兴办了世界上第家机器人制造工厂.第批工业机器人被称为"尼梅特",意思是万能自动".他们此被称为机器人.年美国机械与铸公司也制造出工业机器,为沃尔萨特兰,意思是万能搬动"."尼梅特"和沃尔萨特兰就成为世界上最早的至今仍在使用的工机器.据说文艺复兴时,既是杰出画家又是科学家的达芬奇曾设计出了一款机器人近百年来发展起来机器人,大致经了三个成长阶段,即三个时代.第代为简单个体机器人第二代为群体劳动机器人,第三代为类似人类智能机器人,它未来发展方向是有知觉有思,与人对话.第一代机器人属示教再现型,第代则具了感觉能力,第代器人是智能机器人不仅具有感觉能力而还具有立判断和行动的能力.英伯格和德沃尔制造的工业机器人是第代机器人,属示再现型,即人手着机械手,把应完成的任务做一遍或者人用"示控制盒"发出指,让机器人的机手臂运动,一步步成它应当完成的各个动作3一中校本教材

电脑机器人第二代是有感觉机器人它们外环境有一定感知能力并具有听觉,觉,触觉等功能机器人工作时,根感觉器官(传感)获得信息,灵活调整自己的工作状态,证在适应环境的况下完成工作.:有触觉的机械手可轻松自如地抓取鸡蛋具有嗅觉的机器人能分辨出同饮料和酒.第三代机器人是能机器人,它不仅具有感觉能力,而且还具有立判断和行动的能力具有记忆,推和策的能力,因能完成更加复杂的动作.中央脑控制手臂和行走装置使机器人的手完成作业脚完成移动机器人能够用自然语言与人对话能机器人的能"特征就于它具有与外部世界——对象,境和人相适应相协调的工作机能从控制方式看智能机器人不同于工业机器人的示教再现",不同于遥控机器人的主—从操纵",而以种"认知—适应方式自律地进行操作能机器人在发生故时,通过自我诊断装能自我诊断出故障部,能自我修.今天智能机器人的应用范围大大扩展了除工农业产外,机器人应到各行各业,机器人已具备了类的特点.机器人向着能化拟人化方向发的道路是没有止境.机器人是虽然外可能不像人,也不人类的方式操作,可以代替人力自动工作的机.后来美国著名科作家艾萨克阿西莫夫为机器人提出了三条原,即机器人三定律:第一定律——机人不得伤害,任人受到伤害而无所作;第二定律——机人应服从人的一切命,但命令与第一定律相触时例;第三定律——机人必须保护自身的安,但不得与第,二定律相抵触这些"定"构成了配机器人行为的道德标准器人必须按人的指令行事人类生产和生活服.机器人的未来1.机人会越来越小目前各国的研究状而言,表明微型机器大多还处于实验室或原型开发段,但可以预见将微型机器人将广泛.由德国工程师莱尔·格茨恩发明的微型机器人可直接由针头注射进入人体血管,尿道,胆囊或肾脏.它依靠微型磁铁驱动器前进,由医通过遥控器指挥,既可用疾病诊断可用于如动脉硬化,胆结等管腔阻塞类疾病治疗.还听从医生指挥,将物直接送达到需要医治患病器官,以得好的治疗效果.当这种微型机器人工作完成后医生便可以像抽血那用针头将它抽出.未来,将有可以进入人体血液循系统的功能齐全的医用微型机器,能入工业上的小管道甚或缝进检测与护的工业用微型机器人,以及各种微型传感器,型机电产品如掌上电视等.在军事上,将小如昆虫的飞行器用于侦察敌情装有自动驾驶系统能海底航行数年的微型潜艇…2.机人会越来越聪明现在的智能机器,它的智力最高只相当于两三岁幼儿的智力水平.在将来高智能的机器人将越来多其力水平一定会不断提高慢慢地达到七八岁,十岁少年甚至青年人的智力水.20世纪年代后期为促智能机器人的发,日韩国等国家相继发起举行机器人足球世界杯赛,并立了相应的协会.器人足球赛涉及多机器的动作协调,系统控制等前4一中校本教材

电脑机器人沿的课题.可以说每一场机器人足球赛实际上是世界各国机器人发展水平一场较也许在将来的某就如同年界国际象棋冠军卡斯罗夫输给了计算"深蓝一样我们会看到世界顶尖级的球员组"级联队"也对付不了的机人球队。节机人组教目：让学生清楚积木器人的硬件组成教内：在机器人大家族有一种积木式机器人是我们最密的朋友。顾名思义，它的外形用积木搭成的，以它没有固定的外形和功能，的一举一动是由我们的创意和设决定的。积木式机器人是全开放式的，它给了我们无限创意空间。在整个机器人制作过中但学习到制作机器人的知识且还能形成了合理思维方式和良好的动手能力。在种类繁多的机人当中，最让人感兴趣的就是人机器人了，因为人类是最高级动物，能让机器各项机能达到人类的高度是每个从事此工作的科学家不断追求梦想。人体外形各项器基本可划分动器、觉器、维器官部分，积木式机器人套件里的模块是按这三部分划分。动作器官括：发音模块、红外发射模块、光模块、伺服马达模、马达模块、超级马达模块、扇模块等。感觉器官包括：黑标测模块、红外检测模、火焰测量模块、环境光测量块、红外测距模块、触碰检测模、触须检测模块、模黑标测量模块、差值黑标测量块、程序选择器模块等。思维器叫作RCU，它是机器人主控制板。现在我们清楚了器人的硬件组成，但是具体每硬件具有什么功能却不太清楚，能有些比较容易解，但有些却是陌生的。所以积木式机器人套件里的模块做一系统的了解是很有必的。思考:1、你从所收集到的资中知道机器人能够帮助人类完成什么工作？5一中校本教材

电脑机器人2、你会设计一个什么的机器人来帮你完成某项工作？节板器教目：了解主控板的构让学生认识机器各个动作模块的含义掌握创建机器人序的步骤掌握参数的设定教内：一、主控板主控板能承受5伏到伏的电压，并且配有多达数十电子接口，所有的电子接口均可由同学们自由义。多种传感器和电子配件在子接口上可任意搭配，以下是构图：先从左往右看：第一个是按钮，功能像电脑的新启动按钮。下载完一个程序，要使用该程序时，必须按此按钮。第二个是外置电的接口。第三个是接电池电源接口。我们在电子接口，可以清晰地看到四个字母G，VXYGV

指的是地线。指的是电源。XY都信号线。二、动作模块1、动模块含义：动作器官也可以为动作模块，动作模块使机器能够模仿人类或动物的某些动作并且以模仿的对为机器人命名，如人形机器人机器狗、蛇形机器人等等。6一中校本教材2、常的动作模块

电脑机器人模名

图

硬表称_SPEAKER_

模功具有发音功能，音可调节。

创小士想让你的创意更有发音模块

有色？添加它吧。_IRSEND_

具有发射红外光功。

利用光的直线传播红外发射模块

反射原理我们用它来实现关于方向指示功能也是很不错的_LED_

具有发光功能，可可灭。

用来装饰和做指示发光模块

都是很不错的。_SERVO_

在0度180度间任意选择

一个随意角度都能伺服马达模块

角度定位。

动的小玩意绝对让你的创意增加更多的感多个连接能增加更多的变化！

可以带动物体转动有前转

带动车轮带动坦克的马达模块

后转选择从静到最高速的运动过程中有6节速度可调节。

履带用不同的速度带来不同的变化。

功能跟马达模块相不同的

比普通马达增加了超级马达模块

是静止到最高速的动过程中有0—100节速度可调节，但二者的最高速是等的。

多的速度调节级别

具有吹风功能可选择正向

想要模拟自然的风风扇模块3、注意点

动、反向转动或静不转。

是风扇？就用它吧当使用到马达模、超级马达模块、伺服马达模的任何一种时对发音模块会有不程度的干扰，有能导致发音频率不准确，出现种声音。发音的频率越高，影响大。发音频率的建议到1800要止发音，频率值应设为思简述发光模块和音模块各有什么功能？讲一讲马达模块超级马达模块有什么区别？7一中校本教材节教目让学生了解各个感器的用法延迟模块具体用教内1、感觉器官主要模块

电脑机器人器时模名黑标检测模块红外检测模块火焰测量模块环境光测量模块

图

硬表称_SCABLE__IRRECEIVE__REMOTEIR__IRDISTANCE_

模功具有寻找黑色并且跟踪黑色的功能。可以将红外光发射到物体后反射回来的光吸收判断出物体所在位置。可以测量火焰值且判断火焰的所在位置。可以识别并测量环境光值判断有无光线。可以测量障碍物的

创小士最简单的黑白颜色辨工具！用了它，绝是黑白分明！能够接收特定的红光，甚至是遥控器的红线。设计火焰检测等相创意时的必备器件！制作智能路灯检测光线亮度，让路灯自行开、熄灭的好帮手。要识别障碍物或是测红外测距模块触碰检测模块触须检测模块

_TENTACLE_

距离。量距离绝对是不能缺少它啦！可以检测触碰情况它绝对是检测平面的察觉是否碰到物体撞的好工具甚至你以用它作为一个开关！可以检测触碰情况障碍物很尖锐无法靠察觉是否碰到物体近？就用它吧！模拟黑标测量模块

_SCABLEAD_

可以测量颜色值。

把它运用到检测颜变化的创意上有较好效果。8一中校本教材_SCABLEDIFF_

电脑机器人可以测量颜色值。

阳光下测量颜色值不差值黑标测量模块

是很无奈？用它吧_SELECTOR_

读取拨码开关的内

创意比赛环境多变还是程序选择器模块串模接收字符发送字符2、延迟模块模块名图标

硬件表名称

模块功能

容选择器具有从10的值变化功能。接受串口送过来的数据。通过串口发送的数据。创意小帖士

准备多个程序比较用了它，胜算就大多。想通过电脑控制机人或是送点信给机器人？接上它吧。机器人的内部信息以通过它不断的送到脑上哦！称1/100

DELAYCENT

定时要看清连续的动作就要加入延秒模，清楚地上的黑线更离不开延时模块。1/10

TENTH定1/10S系统时钟

DELAYNSSYSTEMTIME

定时秒数设置或获取系统时钟

不但可以让某个作持续还可以在这一过程中处理突事件。3、注意点系统时钟就相当一个手表，可以调整当前的时，查看当前的时间。延时模块与系统钟的功能比较：延时模块：在延的过程中不可以做其他事情；系统时钟：不但以实现延时功能，而且在延时过程中可以处理其他事情。9一中校本教材

电脑机器人思：讲一讲触碰检测块和触须检测模块在应用上有么区别？讲一讲黑标检测块，红外测距和火焰测量模块有什么功能？3、延时模块和系统时有什么区？节传思具教目认识机器人编程件，让学生把想法通过软表现出来初步认识界面及其主要功能模块教内RoboEXP又叫机器人快车RoboEXP就好比校里的老师，在课堂上老师会正确的思想品德富的自然科学传授给生RoboEXP则把思考式灌输给机器人，让它在遇到各种况时自主思考、自行判断、自做出动作。主窗体界面10一中校本教材每一个界面的用如下：

电脑机器人2应用序辑界拖放图标是机器快车可视化编程的基础，我们编程思想就是通过流程图来表现而流程图主要表为图标、图标间的连线和参数置。我们可以从模块库中拖动各图标到编程区，然后线把编程区里的图标按照一定逻辑顺序连起来，以此实现自己编程思想。代码区将示与编程区中已连线图标对应语言代码。3、机器人快车工具栏明机器人快车的工栏共包含快捷按键，其说明如下表快键新建打开保存复制

图

说与菜单栏中文件主单下的新子单的功能一致。与菜单栏中文件主单下的打子单的功能一致。与菜单栏中文件主单下的保子单的功能一致。与菜单栏中编辑主单下的复子单的功能一致。11一中校本教材

电脑机器人粘贴删除添加线定义变量编辑模块编译下载

与菜单栏中编辑主单下的粘子单的功能一致。与菜单栏中编辑主单下的删子单的功能一致。与菜单栏中编辑主单下的添”子菜的功能一致。与菜单栏中编辑主单下的定变量子菜单的功能一致。与菜单栏中工具主单下的编模块子菜单的功能一致。与菜单栏中工具主单下的编子单的功能一致。与菜单栏中工具主单下的下子单的功能一致。思考：1、流程控制中IF,WHILE,FOR等语句与信息技术学VB语相通否？节

的程教目：让学生掌握如何机器人思想。教内：应用程序的建立如何定义硬件信。如何编写机器人序。机器人程序的编、下载。如何调试与运行序。机器人原来是没思想的，它需要我们人类给它想。我们编写程序，然后把程序到机器人的大脑，这样机器人就具有自己的思。我们无论做什么情都必须要具有一定的思路、法。我们给机器人编程的基本流是：新建应用程序定义硬件信息编写程序

12调试失

编译、下载一中校本教材

电脑机器人下面我们按照上所讲解的方法一步一步练习编机器人的思想！1新建用序：一般我们把每一要实现的目标作为一个应用程面就介绍一下如何新一个应用程序的步骤。打开机人车软件，选择“文件”菜单下“新建出下对话框，然后选择“application（用程序然后为我们自己新建的程序起个名字如下图的“test按“确定”按钮，这样就新建了应用程序。2定义件息：新建了应用程序，我们就要为这个应用程序增硬件，这样程序才能按你实际中建的硬件正确的制。硬件信息中需要定义的是件所安装的接口和它的名字。13一中校本教材

电脑机器人在刚才的新建的用程序中选择“工具”菜单下的“硬件信息出如下话框，我们就以加发光模块为例吧，选按“添加硬件实”按钮，弹出硬件定义对话框在名称框中输入你要命名的硬件字，现我们命为1”吧，如下图，在对话框的RCU图中””对应你这个模块要插入的接口位置单击就可以，按“确定”按钮，再按上图话框的“确定”按钮，这样发光块“”就添加好了。注：不同的硬件构有不同的硬件设置位置。但本方法都是相同的！3编写器程序现在我们就可以写程序了，在编写程序之前，般要先思考，你要写什么程序，个程序怎么写。了后，你只要拖动图标，把你想法用图标连起来就可以了。如图，拖动发光模块到程区，并连线。14一中校本教材

电脑机器人双击发光模块的标，会弹模块设置的对话框，设定好，如下图：图3-1按“确定”按钮，这就是一个可以让发光模块的程序：15一中校本教材

电脑机器人4编译下：程序编写好后，们就要把这个我们能识别的程编译成能别的程序，选择“工具”菜单下“编译样编译好了。如下图：编译好后的程序我们要下载到机器人的大脑里，传给机器人思想。用串口通信将电脑和机器人起来，选择“工具”菜单下的下载如图，然后打开机器人电源开关。16一中校本教材

电脑机器人5调试行下载程序后，现要做的就是调试运行了。把机人电源关闭后，再打开，机器人会按程序的在思运动了。如果你觉得并没有按的想法运动的话，那么你就要重检查你的程序，再编下载到机器人中，直到你觉得意了为止。节

的教目：认识模块。了解模块的使用法。教内：在机器人程序中有一个名字会经常出现，那就模块了。在说模块前，我们先看房子是怎么搭成？由各种砖头，瓦片等了，我可以把砖头、瓦片等这些称为模，那么房子就是由这模块搭建成的。在我们编机器程序时，也是由模块搭成的。不同的模块有不的用途，只有学好这些模块了你才能做到随心所欲。在机器人车中，每个模块有“入口”和“出口下：我们通常是使用线把这些模块串连起来的。只要你照想法把它们串起来，然后双模块图标，设定模块的属性，例上节的简单例子，这就成了机器人的程序。一图的放图标拖放是编程一个很基本的操作之一，首先大家说说拖放的操作，拖放是选图标，然后按住标左键不放，拖图标动到你要置的位置，然后松开鼠标左键。标拖放可分为两种：1、模块引用的拖放。在编程时，我们用到模块中的模块，那么我们么样调用呢？我们在机器人快车边的模块库中，定要用的图标，然后拖放到编区。如下图：17一中校本教材

电脑机器人2

程区中模块的拖放。在编程时，我们常要改变模块图标的位置，这我们只要拖放图标就可以了。二连操线的操作在图形编程中最常用了各模块之间就是通过线串起来的编程区，图标必须与主程图标连起来才起作用，因为程执行时是从主程序那里开始的，后顺着连线执行下去如下左图所示，们要把“”标和马图标连接起来。首先把鼠标指移到“”图标上，再把鼠标指针移到Main右侧绿色的出口（此时鼠标指针成画笔的形状鼠标点击图标绿色出口后，鼠标指针变成十字形状（表明正处于画线状态，只需点击流图编程区的空白位置就能回复常状态然后再把鼠标移马达图标上，点击红色马达图的入口，如上右图。这样就实现在“Main”图标和马达图标之间的连线。如下18一中校本教材

电脑机器人第九节

实例教学：百变木式机器人[学内]：安装马达模块、作马达行进的程序由于积木式机器本身具备了完全开放、无限创的特点，它的零部件的种类也非繁多。而且各个件的功能各异，只要灵活搭配可以制作出功能强大的机器人。章所提到的功能只是木式机器人最基本的功能。希能对大家起到引导、启发的作用还有更多、更强大的能等着大家去挖掘、发现。1-1退如的器任务引言在弱肉强食的野动物世界，刚刚出世的一只牦崽，在妈妈的鼓励和支持下，经几十次的失败，于站了起来。很快它就可以欢地围着妈妈又跑又蹦。请同学们一想为什么小牦牛一生就必须学会走路和跑步？再想一下如果火星探测机器人不能走，它能找到证明有存在的证据吗？现在我们已经知机器人不会行走是