機(jī)器人工作室解決方案

1、機(jī)器人工作室解決方案目 錄目 錄2第一部分 機(jī)器人工作室解決方案簡(jiǎn)述3一、 理念設(shè)計(jì)、嘗試、制作、完善3二、 目標(biāo)3三、 工作室建設(shè)3四、 配備器材4五、 資源5六、 教學(xué)模式5七、 教研支持和培訓(xùn)5第二部分 機(jī)器人工作室配置方案6一、 機(jī)器人工作室基本設(shè)備設(shè)施目錄（參考）6二、 機(jī)器人設(shè)備配置目錄6第一部分 機(jī)器人工作室解決方案簡(jiǎn)述1、 理念設(shè)計(jì)、嘗試、制作、完善學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，能夠了解和掌握結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電子、機(jī)器人和創(chuàng)造發(fā)明的基本知識(shí)，設(shè)計(jì)制作出機(jī)械結(jié)構(gòu)作品、動(dòng)力機(jī)械作品、電子作品、機(jī)器人作品的模型。2、 目標(biāo)本方案從教學(xué)和競(jìng)賽的實(shí)際出發(fā)，本著方便機(jī)器人知識(shí)的教學(xué)，著力提升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)

2、的宗旨，力求達(dá)到：(1).本方案在時(shí)間、空間上能夠保證完成掌握機(jī)器人知識(shí)所要求的教學(xué)任務(wù)，而且具有空間拓展性，使機(jī)器人工作室能夠成為學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新、技術(shù)發(fā)明的場(chǎng)所。(2).機(jī)器人工作室整體布局科學(xué)合理，除了機(jī)器人設(shè)備之外，還利用充滿(mǎn)機(jī)器人文化色彩的掛圖、生動(dòng)活潑的機(jī)器人模型等。在這既充滿(mǎn)技術(shù)活力，又充滿(mǎn)人文色彩、情景交融的教學(xué)環(huán)境里，為提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，全面、健康發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。(3).機(jī)器人工作室以簡(jiǎn)易機(jī)器人課程標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，集國(guó)家課程、校本課程于一體的綜合實(shí)踐中心，是學(xué)校進(jìn)行素質(zhì)教育和開(kāi)展第二課堂活動(dòng)的基地。(4).機(jī)器人工作室功能分區(qū)清晰，配有活動(dòng)區(qū)（配備了大型競(jìng)賽活動(dòng)的場(chǎng)

3、地），滿(mǎn)足學(xué)生參加大型機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)（如中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽、全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)等機(jī)器人大賽）的需求。3、 工作室建設(shè)機(jī)器人工作室建設(shè)方案緊扣新課標(biāo)的精神，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，緊貼機(jī)器人知識(shí)，服務(wù)機(jī)器人課程，滿(mǎn)足機(jī)器人活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中師生技術(shù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐對(duì)教學(xué)環(huán)境、工具、機(jī)器人設(shè)備的需求。建設(shè)機(jī)器人工作室，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生對(duì)電子知識(shí)、軟件編程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等綜合能力的提高，充分發(fā)揮學(xué)生技術(shù)思想和方法的領(lǐng)悟與運(yùn)用，能夠充分完成學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)中的探究、制作、試驗(yàn)與創(chuàng)造等綜合實(shí)踐活動(dòng)，以及參加各類(lèi)機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)。機(jī)器人工作室體現(xiàn)了機(jī)器人活動(dòng)的主要特征立足實(shí)踐、注重創(chuàng)造，并給學(xué)生一個(gè)實(shí)

4、踐的平臺(tái)、探究的平臺(tái)、創(chuàng)造的平臺(tái)和展示自我的平臺(tái)。機(jī)器人工作室設(shè)有教學(xué)區(qū)、活動(dòng)區(qū)、陳列存儲(chǔ)區(qū)。教學(xué)區(qū)：它是師生進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)教學(xué)的主要區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域里，授課教師可利用幻燈、lcd投影等設(shè)備向?qū)W生展示機(jī)器人科學(xué)的奧秘，通過(guò)示范表演演示簡(jiǎn)易機(jī)器人的制作和編程方法，學(xué)生則根據(jù)教學(xué)任務(wù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作與技術(shù)構(gòu)建的平臺(tái)?；顒?dòng)區(qū)：練習(xí)區(qū)域?yàn)閷W(xué)生們配備了各種的比賽練習(xí)場(chǎng)地，以便學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)機(jī)器人過(guò)程進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。陳列存儲(chǔ)區(qū)：機(jī)器人活動(dòng)的器材種類(lèi)比較多，也有各種各樣的工具，因此需要有大容量的存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)存儲(chǔ)區(qū)也是一個(gè)展示的窗口。各種學(xué)生的作品都可以陳列出來(lái)。工作室參考效果圖 4、

5、配備器材器材種類(lèi)不僅豐富多樣，而且軟硬件間可以單獨(dú)或組合使用，具有高度的開(kāi)放性和靈活性，體現(xiàn)了新課標(biāo)的教育理念。日常教學(xué)方面 競(jìng)賽活動(dòng)方面 5、 資源本方案的資源豐富，不僅有書(shū)本資源，還有電子資源和網(wǎng)絡(luò)資源，如教學(xué)資源（教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)課件、視頻教程等）、搭建手冊(cè)、競(jìng)賽資源（例程、文檔說(shuō)明）等教輔資源。6、 教學(xué)模式 主題引入動(dòng)手實(shí)踐拓展發(fā)散成品展示課后點(diǎn)評(píng)7、 教研支持和培訓(xùn)支持方式多元化：網(wǎng)絡(luò)、電話、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)面等。支持內(nèi)容多樣性：專(zhuān)家指導(dǎo)、形成開(kāi)放性教學(xué)研討平臺(tái)。課程相關(guān)的教學(xué)服務(wù)、技術(shù)支持。第二部分 機(jī)器人工作室配置方案機(jī)器人工作室綜合了機(jī)械工程、電子工程、傳感器應(yīng)用、信息技術(shù)、程序設(shè)

6、計(jì)、自動(dòng)化控制等多種學(xué)科內(nèi)容，它以機(jī)器人作為教學(xué)的載體，是學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)的場(chǎng)所。通過(guò)它，學(xué)生能夠利用相關(guān)的零件，進(jìn)行機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作活動(dòng)，從中理解和掌握單片機(jī)芯片、機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)器人的基本知識(shí)，進(jìn)而掌握設(shè)計(jì)和制作自動(dòng)控制機(jī)器或控制系統(tǒng)的方法。1、 機(jī)器人工作室基本設(shè)備設(shè)施目錄（參考）序號(hào)名 稱(chēng)主要技術(shù)參數(shù)單位數(shù)量備注1書(shū)寫(xiě)板通用規(guī)格塊12教師臺(tái)通用規(guī)格張13多媒體教學(xué)設(shè)備lcd投影機(jī)+投影幕布等。套14總控電源帶有防雷擊設(shè)施，有可靠的接地保護(hù)。套15電腦當(dāng)前主流機(jī)型和配置臺(tái)406教師椅高度可調(diào)把17學(xué)生凳穩(wěn)定性好，結(jié)實(shí)耐用把408陳列柜分層套19學(xué)習(xí)實(shí)踐兩用工作臺(tái)通用規(guī)格套4010墻面展板

7、-塊511藥箱個(gè)112消防設(shè)施套1表中的數(shù)量只是一個(gè)建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計(jì)算的，我們可根據(jù)教室大小、參與學(xué)生人數(shù)以及其他需求，靈活調(diào)節(jié)配置種類(lèi)及其數(shù)量。2、 機(jī)器人設(shè)備配置目錄日常教學(xué)活動(dòng)設(shè)備方案表（表中的數(shù)量只是一個(gè)建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計(jì)算的）序號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)規(guī)格要求單位數(shù)量備注1中鳴機(jī)器人快車(chē)系統(tǒng)學(xué)習(xí)版v4.01.套件必須基于積木思想設(shè)計(jì)，具有可重復(fù)使用性。2.套裝配置1個(gè)智能機(jī)器人控制器、1條usb下載線、2個(gè)帶驅(qū)動(dòng)減速馬達(dá)、2個(gè)灰度檢測(cè)傳感器、2個(gè)觸碰檢測(cè)傳感器、2個(gè)發(fā)光指示燈、1個(gè)音量檢測(cè)傳感器及300多個(gè)積木零件。3.積木零件包括至少4個(gè)齒輪

8、零件及相關(guān)齒輪傳動(dòng)固定零件。4.智能機(jī)器人控制器要求： cpu為8位以上（含8位）單片機(jī)，具有不少于32k（含32k）容量存儲(chǔ)器，使用串口通訊，速度達(dá)到9600bps，配置不少于24路傳感器接口，其中至少有8路模擬接口，內(nèi)置16個(gè)字符液晶顯示器、內(nèi)置發(fā)音喇叭，內(nèi)置6節(jié)aa電池電池盒及外接dc電源接頭，方便擴(kuò)展。5.套件可以搭建出智能循線小車(chē)、避障小車(chē)、智能聲控?zé)舻饶Ｐ汀?.產(chǎn)品必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠家資質(zhì)證明并負(fù)責(zé)人員培訓(xùn)。套40提供編程平臺(tái)，可以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造聲控?zé)?、?jiǎn)易機(jī)器人小車(chē)等簡(jiǎn)易的控制系統(tǒng)，并互相結(jié)合，讓機(jī)器人動(dòng)起來(lái)。2積木快樂(lè)搭建套裝1拼插式結(jié)構(gòu)，易于組裝和拆卸，可重復(fù)使

9、用。套件必須基于積木思想設(shè)計(jì)，具有可重復(fù)使用性。積木結(jié)構(gòu)件主要包含梁類(lèi)、十字棍類(lèi)、板類(lèi)、墊片類(lèi)和齒輪等。梁類(lèi)分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸為8mm，長(zhǎng)度為8mm的整數(shù)倍數(shù)。有1格梁、2個(gè)梁、3格梁、5格梁、9格梁、13格梁、19格梁。異型梁有5格1/4圓梁、8格120度梁和6格90度梁。梁類(lèi)在長(zhǎng)度方向的面上按8mm的間距均布直徑4.9mm通孔，孔上兩面內(nèi)凹對(duì)邊長(zhǎng)度為6mm的六角形孔。十字棍類(lèi)截面為十字形，長(zhǎng)度為4mm的倍數(shù)。2.積木零件包括至少4個(gè)齒輪零件及相關(guān)齒輪傳動(dòng)固定零件。套40可以啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作齒輪傳動(dòng)裝置、連桿、指南車(chē)、旋轉(zhuǎn)木馬、云梯等傳動(dòng)機(jī)械的項(xiàng)目，以及曲柄搖門(mén)、升旗桿等簡(jiǎn)單

10、的系統(tǒng)。4機(jī)器人快車(chē)系統(tǒng)挑戰(zhàn)版1.32位處理器，具有20路自由端口（12路數(shù)字接口，8路模擬接口），2路專(zhuān)用馬達(dá)端口。內(nèi)置16個(gè)字符液晶顯示器、內(nèi)置發(fā)音喇叭，內(nèi)置6節(jié)aa電池的電池盒及外接dc電源接頭，方便擴(kuò)展。2.結(jié)構(gòu)件豐富，不少于600個(gè)，積木結(jié)構(gòu)件主要包含梁類(lèi)、十字棍類(lèi)、板類(lèi)、墊片類(lèi)和齒輪等。梁類(lèi)分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸為8mm，長(zhǎng)度為8mm的整數(shù)倍數(shù)。有1格梁、2個(gè)梁、3格梁、5格梁、9格梁、13格梁、19格梁。異型梁有5格1/4圓梁、8格120度梁和6格90度梁。梁類(lèi)在長(zhǎng)度方向的面上按8mm的間距均布直徑4.9mm通孔，孔上兩面內(nèi)凹對(duì)邊長(zhǎng)度為6mm的六角形孔。十字棍類(lèi)截面為十

11、字形，長(zhǎng)度為4mm的倍數(shù)。3.傳動(dòng)件不少于20個(gè)（24齒齒輪，24齒冠齒輪，蝸桿，24齒傘齒、小皮帶輪、大皮帶輪、差速連接件、直齒差速齒輪）。4.執(zhí)行器不少于20個(gè)（9v馬達(dá)、1：48減速齒輪箱、小伺服馬達(dá)模塊、白紅綠色燈、超級(jí)風(fēng)扇。）5.傳感器類(lèi)型豐富，不少于20個(gè)（傾斜傳感器，光敏傳感器，觸碰開(kāi)關(guān)，溫度傳感器，磁敏傳感器、人體紅外傳感器、光閘傳感器、振動(dòng)傳感器、錄放音模塊、紅外發(fā)射和接收模塊、煙感傳感器等）。套40提供編程平臺(tái)，使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)和制作自行車(chē)、尋跡運(yùn)球機(jī)器人、避障機(jī)器人、流水燈、升降臺(tái)、滅火機(jī)器人等機(jī)器人項(xiàng)目。表2 各項(xiàng)競(jìng)賽活動(dòng)配置方案（適合參與省市級(jí)別的科協(xié)、電教館競(jìng)賽）序號(hào)

12、產(chǎn)品名稱(chēng)規(guī)格要求單位數(shù)量備注1電教館足球機(jī)器人1.配置高速高力矩金屬馬達(dá)4個(gè)、2路4驅(qū)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板1塊、7路180度紅外檢測(cè)模塊2個(gè)、1080cm高精度紅外測(cè)距模塊（輕量版）4個(gè)、火焰模塊2個(gè)、高級(jí)指南針模塊1個(gè)、18.5v高功率2200mah鋰聚合物電池組1個(gè)、7.4v帶保護(hù)鋰電池組(2節(jié)1000mah)、高級(jí)多功能充電器1套、高強(qiáng)度底盤(pán)1套及螺絲等固定零件1套。2.高速高力矩金屬馬達(dá)參數(shù)要求：(1).采用六角軸輸出，承受扭力大。(2).標(biāo)準(zhǔn)兩線接口，可直接與中鳴大功率馬達(dá)板連接使用。(3).12v電壓設(shè)計(jì)，600rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）末端輸出;(4).10kg.cm堵轉(zhuǎn)力矩（馬達(dá)兩端12vdc時(shí)

13、）；(5).無(wú)負(fù)載工作電流：570ma;(6).堵轉(zhuǎn)電流：8.4a(（馬達(dá)兩端12vdc時(shí)）。3.控制器規(guī)格：32位高性能arm處理器(cortex-m3內(nèi)核,主頻高達(dá)72mhz,內(nèi)置512k程序存儲(chǔ)器,64k數(shù)據(jù)緩沖器,200個(gè)16位數(shù)據(jù)保存器)，eeprom配合x(chóng)1-core操作系統(tǒng)，修改參數(shù)變量不再需要頻繁更改程序，直接操作rcu就能夠達(dá)到精確修改全局變量目的，程序調(diào)試更方便，更快捷。并可存儲(chǔ)多個(gè)測(cè)試程序進(jìn)入rcu，隨時(shí)隨地變更程序運(yùn)行，減少來(lái)回調(diào)試的時(shí)間。48路接口，其中16路模擬接口，16路純數(shù)字接口，4路高電壓馬達(dá)專(zhuān)用接口，1個(gè)串口（支持9600-115200等多種波特率），2個(gè)并

14、行端口，14個(gè)i2c端口，1個(gè)藍(lán)牙端口，8個(gè)伺服電機(jī)控制端口（硬件支持控制精度達(dá)0.1度）。內(nèi)置lcd液晶顯示模塊（采用12864點(diǎn)陣液晶顯 ，支持圖形、中文；最多可顯示84個(gè)漢字或164個(gè)字符，可中英文混合顯示，帶背光控制）、藍(lán)牙模塊（實(shí)現(xiàn)rcu間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，并可與手機(jī)進(jìn)行通訊遙控）和蜂鳴器（可發(fā)出頻率為20hz20khz的聲音），帶有電源指示燈（雙色指示燈，電源開(kāi)關(guān)指示，電源欠壓指示），還有一些usb（usb2.0全高速下載接口，支持u盤(pán)模式）、電源（dc5.52.0插座 輸入電壓范圍 dc6.5v-12.0v）、功能按鍵（支持自定義按鍵功能，默認(rèn)為下載（返回）、上（+）、下（-）、運(yùn)

15、行（確定）功能）、開(kāi)關(guān)鍵（按壓式自鎖開(kāi)關(guān)按鈕）等端口及按鍵。4.復(fù)眼傳感器規(guī)格：每個(gè)復(fù)眼傳感器有7路模擬采樣，可以返回最大值、最小值、平均值、最大值通道號(hào)、最小值通道號(hào)及每個(gè)通道的值，使用通用的i2c接口通信。5.指南針規(guī)格：標(biāo)準(zhǔn)i2c 4芯接線端口，返回值0360度，有8個(gè)方位指示燈，有硬鐵補(bǔ)償功能，正北矯正功能。6.紅外測(cè)距模塊規(guī)格：新型紅外測(cè)距模塊是專(zhuān)為機(jī)器人設(shè)計(jì)的測(cè)障傳感器，它通過(guò)發(fā)射紅外線并測(cè)量紅外線被反射回來(lái)的相位來(lái)計(jì)算被測(cè)物體和測(cè)距模塊之間距離，并以電壓大小的形式輸出給主控制器，有效距離880厘米。7.輪胎規(guī)格：輪寬15mm窄胎，可單個(gè)使用，也可兩個(gè)以上組合使用，直徑50mm，白

16、色小輪，橙色輪轂，對(duì)邊7mm六邊形型接口。套202人形1.力矩為10公斤/厘米的高性能金屬伺服馬達(dá)17個(gè),1個(gè)控制器（具有不少于24路伺服馬達(dá)控制接口、具有通信串口）、不少于100多個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)件(夾持裝置1套,l型連接件24件,條型連接件30件,固定螺絲60件,拆裝工具2件)，3.7v充電電池、充電器、ps2遙控手柄和ps2遙控接收器組成，伺服電機(jī)能自由組裝成各種仿生運(yùn)動(dòng)體。2. 支持伺服馬達(dá)角度誤差補(bǔ)償、伺服馬達(dá)初始角度設(shè)定及運(yùn)動(dòng)角度范圍限制。3.編程使用動(dòng)作列表式編程方式，控制器上可同時(shí)存放多套動(dòng)作表。4.金屬齒輪伺服電機(jī)負(fù)載8kg扭力。5.可通過(guò)ps2遙控手柄進(jìn)行遙控操作，擴(kuò)展性強(qiáng)。6.

17、可在線或離線控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。7.必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠家資質(zhì)證明并負(fù)責(zé)人員培訓(xùn)套40除適合相關(guān)競(jìng)賽項(xiàng)目外，展示教學(xué)也極佳3科協(xié)全向輪足球機(jī)器人1.配置：高性能控制器1個(gè)，復(fù)眼傳感器2個(gè)，科協(xié)全向結(jié)構(gòu)包1套，12v500轉(zhuǎn)/分鐘減速電機(jī)4個(gè)，6路微型馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模塊1塊，高精度指南針1個(gè)，新型紅外測(cè)距模塊3個(gè)，灰度測(cè)量模塊（v3白光）3個(gè)，全向輪組件（4個(gè)d字孔）2套，帶指示開(kāi)關(guān)電池盒1個(gè)。2.控制器規(guī)格：32位高性能arm處理器(cortex-m3內(nèi)核,主頻高達(dá)72mhz,內(nèi)置512k程序存儲(chǔ)器,64k數(shù)據(jù)緩沖器,200個(gè)16位數(shù)據(jù)保存器)，eeprom配合x(chóng)1-core操作系統(tǒng)，修改

18、參數(shù)變量不再需要頻繁更改程序，直接操作rcu就能夠達(dá)到精確修改全局變量目的，程序調(diào)試更方便，更快捷。并可存儲(chǔ)多個(gè)測(cè)試程序進(jìn)入rcu，隨時(shí)隨地變更程序運(yùn)行，減少來(lái)回調(diào)試的時(shí)間。48路接口，其中16路模擬接口，16路純數(shù)字接口，4路高電壓馬達(dá)專(zhuān)用接口，1個(gè)串口（支持9600-115200等多種波特率），2個(gè)并行端口，14個(gè)i2c端口，1個(gè)藍(lán)牙端口，8個(gè)伺服電機(jī)控制端口（硬件支持控制精度達(dá)0.1度）。內(nèi)置lcd液晶顯示模塊（采用12864點(diǎn)陣液晶顯 ，支持圖形、中文；最多可顯示84個(gè)漢字或164個(gè)字符，可中英文混合顯示，帶背光控制）、藍(lán)牙模塊（實(shí)現(xiàn)rcu間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，并可與手機(jī)進(jìn)行通訊遙控）和蜂鳴器（可發(fā)出頻率為20hz20khz的聲音），帶有電源指示燈（雙色指示燈，電源開(kāi)關(guān)指示，電源欠壓指示），還有一些usb（usb2.0全高速下載接口，支持u盤(pán)模式）、電源（dc5.52.0插座 輸入電壓范圍 dc6.5v-12.0v）、功能按鍵（支持自定義按鍵功能，默認(rèn)為下