创意机器人学习跟探究.doc

广东北江中学“研究性学习”案例集 PAGE 6 PAGE 218 创意机器人学习与研究 ——智能晾衣机器人 高一（2）班 张 哲 曾 烨 指导教师 蓝 凌 一、课题背景 在2004年，我们加入了学校的机器人小组，并选择研究机器人创意这个项目。在经过长时间的讨论后，根据今年大赛的创意要求，我们决定研究设计一个智能晾衣机器人，并参加“广东省青少年机器人竞赛”的创意机器人项目。确定研究主题后，就针对智能晾衣机器人进行讨论，搭建，编程，最终在大赛里取得成绩。以下是针对研究过程中的几个比较重要的问题（如模型搭建，程序设计等）的研究学习过程。 二、研究课题的目的 通过学习，培养对身边事物的观察能力； 通过学习，培养创新精神 通过学习，加强对机器人这种前沿科技的了解，以及培养和提高对事物研究的能力； 通过实践，增强思考能力和动手能力； 通过实践，培养团体协作精神； 通过实践，把在课堂知识运用到机器人的搭建当中，达到理论与实际相统一； 经过一番努力，在全省、全国举行的机器人制作大赛中取得好的成绩,为校争光。 三、课题研究的方法 （1）课题研究的具体方法 1观摩过去队员的成果，以及上网查询资料，充分了解创意机器人的创作理念和制作要领 2发挥想象，想出几个比较有研究价值的创意方案 3小组讨论，确定研究对象，选出一个最适宜的方案进行研究 4经过反复实践，搭建出机器人模型 5编写程序 6不断试验，保证机器人能完成所给出的指令 7后期的完善 （2）课题研究的时间.地点和人员 时间：2004年9月到2005年9月 地点：广东北江中学电教楼 人员：广东北江中学机器人小组高中创意组 学生：张 哲、曾 烨 指导老师：蓝 凌 四、课题研究的过程 （1）创意机器人作品的由来 在仔细阅读了今年机器人大赛的参赛规则和创意核心之后，我们开始思考，应该设计一个怎样的机器人，今年主要是设计工程学的机器人，而且今年大赛的主题是来源于生活，服务于生活。我们根据这样的理念，想了以下三款机器人的设计方案： 1.智能晾衣机器人 这款机器人能改变传统的晾衣方式所造成的诸多弊端，使晾晒衣服更加方便，智能化，同时也使家居生活的效率和质量有所提高，除了晾晒衣服，还能完成很多额外的功能。如智能观测日照情况并做出相应措施，智能烘干等等。 2.2008智能机场迎宾系统 这款机器人是一个完整的，系统的迎宾设施，可以代替人力接待外宾，并完成从机场到宾馆的所有接待任务，特别是在2008北京奥运的时候，能够为来参加北京奥运的中外朋友们提供更良好的服务。 3.智能多车道运河桥 这款机器人应用于运河或有船只停靠的海港，在没有船只通过时，分为上下各两条共四条车道，而当有船只经过时，上层两条车道向两边移开，下层向上抬高至与上层水平，方便船只通过。这样即充分空间，又不妨碍码头的正常营运。 对于这三款机器人，都有各自的闪光之处，究竟如何取舍，我们经过了一番讨论。通过讨论，我们认为，第2款机器人虽然用途很实际，对国家也是意义重大，能够充分体现我国的服务之周到，科技之发达，但是在一些细节之处却未能照顾周全，对于突发情况也不能随机应变，而且构思也不够创新，制作相对简单；而第3款机器人，在有限的LOGO积木材料下很难完成，其中的技术问题比较难以解决，加之要对应不同港口，不同地貌，则一些具体的情况也不同，技术上有一定的难度，实用性也是一个问题；而第1款机器人，结合工程学，机械原理和人工智能技术，非常实用，贴近老百姓的生活，真正解决日常家居生活中的问题，非常有研究价值，在现有的条件下也可以完成，所以，我们最后决定采取第一个方案，做智能晾衣机器人。 （2）机器人制作的过程 1.所需材料 LOGO机器人配件，中鸣马达，纸箱，泡沫塑料，吹塑纸，布料 说明：我们用纸箱等材料做了一个模拟的家居阳台，以便更直观地感受到机器人的用途。 2.制作过程 a.基本结构 在制作的时候，我们尝试过很多形式，曾经试过将机器人做成悬挂式的，安置在模拟的天花板上，可是效果并不理想，最后我们把这个机器人的基本结构做成落地式的，由一个底板和两侧的塔式支柱构成。 b.旋转结构 我们将晒衣杆做成一个矩形的框架结构，用钟鸣马达带动其旋转。（如图） c.伸缩结构 这个结构是整一个机器人的核心部分，是最重要的功能所在。我们在其中一侧的支柱的上端安装了一条槽，在旋转结构的马达上连接一条带锯齿的LOGO积木条，并使其能在槽上来回顺畅地滑动，并在支柱顶端安放一个LOGO马达，在马达上套一个齿轮使其与带锯齿的LOGO积木条相吻合，从而用LOGO马达带动旋转结构来回移动，达到我们所要求的功能。（如图） 为了使它的伸缩更平稳，我们在另一侧的支柱上同样安装了一条槽，将齿轮与矩形框架的另一端相连，在槽里铺上锯齿。但后来经