機器人工作室解決方案

1、機器人工作室解決方案目 錄目 錄2第一部分 機器人工作室解決方案簡述3一、 理念設計、嘗試、制作、完善3二、 目標3三、 工作室建設3四、 配備器材4五、 資源5六、 教學模式5七、 教研支持和培訓5第二部分 機器人工作室配置方案6一、 機器人工作室基本設備設施目錄（參考）6二、 機器人設備配置目錄6第一部分 機器人工作室解決方案簡述1、 理念設計、嘗試、制作、完善學生通過課程的學習，能夠了解和掌握結構、機械、電子、機器人和創(chuàng)造發(fā)明的基本知識，設計制作出機械結構作品、動力機械作品、電子作品、機器人作品的模型。2、 目標本方案從教學和競賽的實際出發(fā)，本著方便機器人知識的教學，著力提升學生技術素養(yǎng)

2、的宗旨，力求達到：(1).本方案在時間、空間上能夠保證完成掌握機器人知識所要求的教學任務，而且具有空間拓展性，使機器人工作室能夠成為學生進行科技創(chuàng)新、技術發(fā)明的場所。(2).機器人工作室整體布局科學合理，除了機器人設備之外，還利用充滿機器人文化色彩的掛圖、生動活潑的機器人模型等。在這既充滿技術活力，又充滿人文色彩、情景交融的教學環(huán)境里，為提高學生的技術素養(yǎng)，全面、健康發(fā)展打下堅實基礎。(3).機器人工作室以簡易機器人課程標準為出發(fā)點和落腳點，集國家課程、校本課程于一體的綜合實踐中心，是學校進行素質教育和開展第二課堂活動的基地。(4).機器人工作室功能分區(qū)清晰，配有活動區(qū)（配備了大型競賽活動的場

3、地），滿足學生參加大型機器人競賽活動（如中國青少年機器人競賽、全國中小學電腦制作活動等機器人大賽）的需求。3、 工作室建設機器人工作室建設方案緊扣新課標的精神，結合學校實際情況，緊貼機器人知識，服務機器人課程，滿足機器人活動開展過程中師生技術學習與實踐對教學環(huán)境、工具、機器人設備的需求。建設機器人工作室，讓學生通過學習機器人技術的同時促進了學生對電子知識、軟件編程、機械運動等綜合能力的提高，充分發(fā)揮學生技術思想和方法的領悟與運用，能夠充分完成學生技術學習中的探究、制作、試驗與創(chuàng)造等綜合實踐活動，以及參加各類機器人競賽活動。機器人工作室體現(xiàn)了機器人活動的主要特征立足實踐、注重創(chuàng)造，并給學生一個實

4、踐的平臺、探究的平臺、創(chuàng)造的平臺和展示自我的平臺。機器人工作室設有教學區(qū)、活動區(qū)、陳列存儲區(qū)。教學區(qū)：它是師生進行機器人知識教學的主要區(qū)域，在這個區(qū)域里，授課教師可利用幻燈、lcd投影等設備向學生展示機器人科學的奧秘，通過示范表演演示簡易機器人的制作和編程方法，學生則根據(jù)教學任務對機器人進行計算機編程、結構設計、動手制作與技術構建的平臺?；顒訁^(qū)：練習區(qū)域為學生們配備了各種的比賽練習場地，以便學生們在學習機器人過程進行實踐檢驗。陳列存儲區(qū)：機器人活動的器材種類比較多，也有各種各樣的工具，因此需要有大容量的存儲區(qū)。同時存儲區(qū)也是一個展示的窗口。各種學生的作品都可以陳列出來。工作室參考效果圖 4、

5、配備器材器材種類不僅豐富多樣，而且軟硬件間可以單獨或組合使用，具有高度的開放性和靈活性，體現(xiàn)了新課標的教育理念。日常教學方面 競賽活動方面 5、 資源本方案的資源豐富，不僅有書本資源，還有電子資源和網(wǎng)絡資源，如教學資源（教學設計、教學課件、視頻教程等）、搭建手冊、競賽資源（例程、文檔說明）等教輔資源。6、 教學模式 主題引入動手實踐拓展發(fā)散成品展示課后點評7、 教研支持和培訓支持方式多元化：網(wǎng)絡、電話、點對點、點對面等。支持內(nèi)容多樣性：專家指導、形成開放性教學研討平臺。課程相關的教學服務、技術支持。第二部分 機器人工作室配置方案機器人工作室綜合了機械工程、電子工程、傳感器應用、信息技術、程序設

6、計、自動化控制等多種學科內(nèi)容，它以機器人作為教學的載體，是學生學習機器人知識的場所。通過它，學生能夠利用相關的零件，進行機器人的設計和制作活動，從中理解和掌握單片機芯片、機械傳動及機器人的基本知識，進而掌握設計和制作自動控制機器或控制系統(tǒng)的方法。1、 機器人工作室基本設備設施目錄（參考）序號名 稱主要技術參數(shù)單位數(shù)量備注1書寫板通用規(guī)格塊12教師臺通用規(guī)格張13多媒體教學設備lcd投影機+投影幕布等。套14總控電源帶有防雷擊設施，有可靠的接地保護。套15電腦當前主流機型和配置臺406教師椅高度可調把17學生凳穩(wěn)定性好，結實耐用把408陳列柜分層套19學習實踐兩用工作臺通用規(guī)格套4010墻面展板

7、-塊511藥箱個112消防設施套1表中的數(shù)量只是一個建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計算的，我們可根據(jù)教室大小、參與學生人數(shù)以及其他需求，靈活調節(jié)配置種類及其數(shù)量。2、 機器人設備配置目錄日常教學活動設備方案表（表中的數(shù)量只是一個建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計算的）序號產(chǎn)品名稱規(guī)格要求單位數(shù)量備注1中鳴機器人快車系統(tǒng)學習版v4.01.套件必須基于積木思想設計，具有可重復使用性。2.套裝配置1個智能機器人控制器、1條usb下載線、2個帶驅動減速馬達、2個灰度檢測傳感器、2個觸碰檢測傳感器、2個發(fā)光指示燈、1個音量檢測傳感器及300多個積木零件。3.積木零件包括至少4個齒輪

8、零件及相關齒輪傳動固定零件。4.智能機器人控制器要求： cpu為8位以上（含8位）單片機，具有不少于32k（含32k）容量存儲器，使用串口通訊，速度達到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，方便擴展。5.套件可以搭建出智能循線小車、避障小車、智能聲控燈等模型。6.產(chǎn)品必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠家資質證明并負責人員培訓。套40提供編程平臺，可以啟發(fā)學生創(chuàng)造聲控燈、簡易機器人小車等簡易的控制系統(tǒng)，并互相結合，讓機器人動起來。2積木快樂搭建套裝1拼插式結構，易于組裝和拆卸，可重復使

9、用。套件必須基于積木思想設計，具有可重復使用性。積木結構件主要包含梁類、十字棍類、板類、墊片類和齒輪等。梁類分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸為8mm，長度為8mm的整數(shù)倍數(shù)。有1格梁、2個梁、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。梁類在長度方向的面上按8mm的間距均布直徑4.9mm通孔，孔上兩面內(nèi)凹對邊長度為6mm的六角形孔。十字棍類截面為十字形，長度為4mm的倍數(shù)。2.積木零件包括至少4個齒輪零件及相關齒輪傳動固定零件。套40可以啟發(fā)學生設計和制作齒輪傳動裝置、連桿、指南車、旋轉木馬、云梯等傳動機械的項目，以及曲柄搖門、升旗桿等簡單

10、的系統(tǒng)。4機器人快車系統(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路專用馬達端口。內(nèi)置16個字符液晶顯示器、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，方便擴展。2.結構件豐富，不少于600個，積木結構件主要包含梁類、十字棍類、板類、墊片類和齒輪等。梁類分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸為8mm，長度為8mm的整數(shù)倍數(shù)。有1格梁、2個梁、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。梁類在長度方向的面上按8mm的間距均布直徑4.9mm通孔，孔上兩面內(nèi)凹對邊長度為6mm的六角形孔。十字棍類截面為十

11、字形，長度為4mm的倍數(shù)。3.傳動件不少于20個（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（9v馬達、1：48減速齒輪箱、小伺服馬達模塊、白紅綠色燈、超級風扇。）5.傳感器類型豐富，不少于20個（傾斜傳感器，光敏傳感器，觸碰開關，溫度傳感器，磁敏傳感器、人體紅外傳感器、光閘傳感器、振動傳感器、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，使學生能夠設計和制作自行車、尋跡運球機器人、避障機器人、流水燈、升降臺、滅火機器人等機器人項目。表2 各項競賽活動配置方案（適合參與省市級別的科協(xié)、電教館競賽）序號

12、產(chǎn)品名稱規(guī)格要求單位數(shù)量備注1電教館足球機器人1.配置高速高力矩金屬馬達4個、2路4驅馬達驅動板1塊、7路180度紅外檢測模塊2個、1080cm高精度紅外測距模塊（輕量版）4個、火焰模塊2個、高級指南針模塊1個、18.5v高功率2200mah鋰聚合物電池組1個、7.4v帶保護鋰電池組(2節(jié)1000mah)、高級多功能充電器1套、高強度底盤1套及螺絲等固定零件1套。2.高速高力矩金屬馬達參數(shù)要求：(1).采用六角軸輸出，承受扭力大。(2).標準兩線接口，可直接與中鳴大功率馬達板連接使用。(3).12v電壓設計，600rpm（轉/分鐘）末端輸出;(4).10kg.cm堵轉力矩（馬達兩端12vdc時

13、）；(5).無負載工作電流：570ma;(6).堵轉電流：8.4a(（馬達兩端12vdc時）。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72mhz,內(nèi)置512k程序存儲器,64k數(shù)據(jù)緩沖器,200個16位數(shù)據(jù)保存器)，eeprom配合x1-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就能夠達到精確修改全局變量目的，程序調試更方便，更快捷。并可存儲多個測試程序進入rcu，隨時隨地變更程序運行，減少來回調試的時間。48路接口，其中16路模擬接口，16路純數(shù)字接口，4路高電壓馬達專用接口，1個串口（支持9600-115200等多種波特率），2個并

14、行端口，14個i2c端口，1個藍牙端口，8個伺服電機控制端口（硬件支持控制精度達0.1度）。內(nèi)置lcd液晶顯示模塊（采用12864點陣液晶顯 ，支持圖形、中文；最多可顯示84個漢字或164個字符，可中英文混合顯示，帶背光控制）、藍牙模塊（實現(xiàn)rcu間的無線數(shù)據(jù)傳輸，并可與手機進行通訊遙控）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，電源開關指示，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，默認為下載（返回）、上（+）、下（-）、運

15、行（確定）功能）、開關鍵（按壓式自鎖開關按鈕）等端口及按鍵。4.復眼傳感器規(guī)格：每個復眼傳感器有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、最小值通道號及每個通道的值，使用通用的i2c接口通信。5.指南針規(guī)格：標準i2c 4芯接線端口，返回值0360度，有8個方位指示燈，有硬鐵補償功能，正北矯正功能。6.紅外測距模塊規(guī)格：新型紅外測距模塊是專為機器人設計的測障傳感器，它通過發(fā)射紅外線并測量紅外線被反射回來的相位來計算被測物體和測距模塊之間距離，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，可單個使用，也可兩個以上組合使用，直徑50mm，白

16、色小輪，橙色輪轂，對邊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17個,1個控制器（具有不少于24路伺服馬達控制接口、具有通信串口）、不少于100多個機械結構件(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，伺服電機能自由組裝成各種仿生運動體。2. 支持伺服馬達角度誤差補償、伺服馬達初始角度設定及運動角度范圍限制。3.編程使用動作列表式編程方式，控制器上可同時存放多套動作表。4.金屬齒輪伺服電機負載8kg扭力。5.可通過ps2遙控手柄進行遙控操作，擴展性強。6.

17、可在線或離線控制機器人運動。7.必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠家資質證明并負責人員培訓套40除適合相關競賽項目外，展示教學也極佳3科協(xié)全向輪足球機器人1.配置：高性能控制器1個，復眼傳感器2個，科協(xié)全向結構包1套，12v500轉/分鐘減速電機4個，6路微型馬達驅動模塊1塊，高精度指南針1個，新型紅外測距模塊3個，灰度測量模塊（v3白光）3個，全向輪組件（4個d字孔）2套，帶指示開關電池盒1個。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72mhz,內(nèi)置512k程序存儲器,64k數(shù)據(jù)緩沖器,200個16位數(shù)據(jù)保存器)，eeprom配合x1-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就能夠達到精確修改全局變量目的，程序調試更方便，更快捷。并可存儲多個測試程序進入rcu，隨時隨地變更程序運行，減少來回調試的時間。48路接口，其中16路模擬接口，16路純數(shù)字接口，4路高電壓馬達專用接口，1個串口（支持9600-115200等多種波特率），2個并行端口，14個i2c端口，1個藍牙端口，8個伺服電機控制端口（硬件支持控制精度達0.1度）。內(nèi)置lcd液晶顯示模塊（采用12864點陣液晶顯 ，支持圖形、中文；最多可顯示84個漢字或164個字符，可中英文混合顯示，帶背光控制）、藍牙模塊（實現(xiàn)rcu間的無線數(shù)據(jù)傳輸，并可與手機進行通訊遙控）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，電源開關指示，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，默認為下