中学校本课程教材《机器人》.docx

一中校本教材 电脑机器人 第一节 认识机器人 教学目标： 使学生了解机器人的概念 让学生知道机器人的基本功能及机器人构成的基本条件 教学内容： 各国科学家对机器人的定义都有所不同，而且随着时代的 变化，机器人的定义也在不断发生变化。 中国的科学家们把机器人定义为：“机器人是一种自动化的 机器，而且其具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能 力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器。” 机器人的基本的机能 机器人作为一种具备一定智能的自动化机器，有如下 3 个基本的机能： 1.对外界产生作用: 人们可以用手拿东西和用脚踢球，我们可称之为动作器官。 2.获取外界信息: 动物可以用耳朵听见声音，蜗牛的触须碰到硬物就会收缩， 我们可称之为感应器官。 3.规划作业: 从家里到学校通常都有几条路可以到达，同学们却通过大脑及其思维能 力找到最近的一条路，我们可称之为思维器官及其思想。 机器人构成的基本条件 人类是地球上最高级、最聪明的动物，基本条件是因为人类在漫长的进化过程中不但 拥有了复杂的、完美的身体结构，而且还拥有了发达的大脑。那么机器人要发展成为优秀 的、高级的机器人也应该具备相应的条件。 （1）条件一 —— 机械部件 正如人类的身体需由骨架和肌肉牵引 才能完成一定的动作一样，机器人的身体和 动作表现也是由特定的机械结构组成的在。 制作机器人的时候，我们不仅可以使用课堂 上提供的拼装套件，还可以选取身边随手可 得的各种材料作为机器人的加工原料。例 如：木板、金属板、塑料板、有机玻璃板， 还有像螺丝、螺帽那样的各种各样的五金紧 固件。 只要我们在日常生活中留心观察身边 的各种机械设备的动作，例如缝纫机、变速自行车、 起重机、挖土机等等，相信一定能受到良好的启发， 从而设计出能满足我们自己功能需求的机械结构。 （2）条件二——感应和动作电子部件 一个真正拥有智能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 通常又称之为传感器，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 六自由度机械手的手臂是一种动作器官 智能机器甲虫的触须是一种感应器官 分别对光线、声音、味道、气味、触碰、气温起感应作用一样，构成机器人的电子传感器 也是按功能分类的，例如光源传感器、声音传感器、气体（煤气、烟雾）传感器、压力传 感器、温度传感器等等；它们的灵敏度和感应范围甚至超越了人的感知界限，例如电子指 南针、红外线传感器等。 1 一中校本教材 电脑机器人 因此，在我们设计机器人的时候，应该根据设计的要求，选用合适的电子传感器件。 感应器官 （3）条件三——机器人的大脑 机器人的大脑可称之为 RCU(robot control unit),RCU 就好象一台微型的家用电脑， 它可以执行程序指令，并向具体动作器官发出相应的动作信息。 #include DelayNs\DelayNs.c #include SetLedState\SetLedState.c int main(void) { while(1) { 机器人的大脑 （4）条件四——机器人的思想 智能机器人尽管具备了以上的感应、动作和 大脑器官，但它们只是让智能机器人有了个躯壳， 机器人的大脑（RCU）初期是完全空白的，像初生 的婴儿一样。需要我们用学到的编程知识，按照 我们的意图编写出特定的程序，灌输给它后才能 变成真正具备智能的大脑。 SetLedState(_LED_test_,1); DelayNs(2); SetLedState(_LED_test_,0); DelayNs(2); } return 1; 机器人对知识的掌握是非常快速的，而当它跟人类一样能够对外界的复杂环境进行观 察、思考，然后做出反应的时候，我们的机器人就拥有真正的智能了。 因此，必须学习编写机器人程序的方法，才能让我们的机器人不但拥有漂亮的躯壳， 还能拥有真正的灵魂。 思考： 机器人具有那些基本的机能？ 机器人构成的基本条件是什么？ 第二节 机器人的种类及其发展 教学目标： 1、让学生对机器人的种类有一定的认识 2 一中校本教材 电脑机器人 2、使学生了解机器人的发展史及其未来发展方向 教学内容： 机器人的种类 机器人的种类很多，分类的方法也非常多，如果按机器人的 用途分，可以把它们分为工业机器人和特种机器人。 工业机器人有搬运上料机器人、喷漆机器人、焊接与切割 机器人、装配机器人、最后工序机器人等。特种机器人有军用 或警用机器人、空间机器人、水下机器人、医用机器人、农业 机器人、建筑机器人、服务机器人和娱乐机器人等。 现在许多国家对学校开展早期的机器人学习非常重视，随 之相应的教育机器人也出现了。积木式