管理信息化智能制造機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)藍(lán)皮書

{管理信息化智能制造}機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)藍(lán)皮書機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的意義在于：重體驗(yàn)、求過(guò)程、嘗試中經(jīng)歷；做中學(xué)、學(xué)中做、隨著智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人的教育走入中、小學(xué)校已經(jīng)成為可能和必然趨勢(shì)。機(jī)器人的教育也必將給信息技術(shù)基礎(chǔ)教育帶來(lái)新的活力。智能機(jī)器人會(huì)成為青少年能力、素質(zhì)培養(yǎng)的智能平臺(tái)。我們認(rèn)為智能機(jī)器人教育在基1、使學(xué)生了解智能機(jī)器人這個(gè)學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解智能機(jī)器人的概念和工作方式，破除青少年對(duì)機(jī)器人的神秘感，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人的2、使學(xué)生掌握為一種智能機(jī)器人下載程序的方法，了解智能機(jī)器人各種傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的作用。理解體會(huì)程序是智能機(jī)器人的靈魂，了解機(jī)器人是怎樣在人的指揮下工作的。學(xué)習(xí)為一種智能機(jī)器人編寫程序，通過(guò)為機(jī)器人編寫程序?qū)W到科學(xué)而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學(xué)生分析問(wèn)3、通過(guò)完成任務(wù)和模擬項(xiàng)目使學(xué)生在為機(jī)器人擴(kuò)充接口的過(guò)程中學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)字電路方面的知識(shí)，在組裝機(jī)器人的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)智能機(jī)器人教育走進(jìn)普通中、小學(xué)校的可能性和必然性估計(jì)會(huì)在今后的五年內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)。智能機(jī)器人的教育在中、小學(xué)校中會(huì)以下面方式2、以中小學(xué)勞動(dòng)技術(shù)課的方式出現(xiàn)，并大大改變勞動(dòng)技術(shù)課的科技知識(shí)含3、以信息技術(shù)課內(nèi)容之一的方式出現(xiàn)在中、小學(xué)的信息技術(shù)課上，并可為信息技術(shù)課，這個(gè)內(nèi)容更新速度很快的學(xué)科帶來(lái)新的活力。火，這就是納英特智能機(jī)器人寄予青少年朋友們的一點(diǎn)希望。我們衷心地祝福今天的小機(jī)器人工程師，將來(lái)能成為真正的機(jī)器當(dāng)今世界是一個(gè)多變的世界，科學(xué)技術(shù)飛速更新，我們必須面對(duì)這樣一個(gè)問(wèn)題---我們家長(zhǎng)和教育工作者如何培養(yǎng)我們的孩子，去應(yīng)對(duì)明天復(fù)雜世界的各項(xiàng)挑戰(zhàn)我們的回答是，給我們孩子們更多的機(jī)會(huì)，去發(fā)展他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；讓他們能應(yīng)用科學(xué)知識(shí)和信息去做決定；鼓勵(lì)他們有信心去接觸去問(wèn)、去想、去尋找問(wèn)題的答案，這是獲取和積累知識(shí)的最佳途徑。被動(dòng)的接科學(xué)家和教育學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，如果出一道有趣的難題能夠挑戰(zhàn)孩子解決困難的極限，那么孩子很容易就會(huì)進(jìn)入最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。如果孩子置身于自己喜歡的活動(dòng)中需要解決問(wèn)題的難度又正好合適，符合他目前的知識(shí)水平，那么學(xué)習(xí)就會(huì)象呼吸一樣自然—孩子們根本就沒(méi)有意識(shí)到自己正在學(xué)習(xí)。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)孩子們通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中的系列學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)他們：團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)造與創(chuàng)更可幫助他們培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣、掌握技能：與人的溝通與合作、對(duì)他人的尊重、毅力與自信心的樹(shù)立及時(shí)間的合理分配、利用等，知道自己的興趣所在，為將來(lái)走上社會(huì)，面對(duì)新的挑戰(zhàn)做好充配有大容量的充電電池，能聯(lián)機(jī)充電，最好充電器具有充電機(jī)器人最好既能參加比賽，又能進(jìn)行教學(xué)。除了機(jī)器人器材之外，選型時(shí)還要考慮該機(jī)器人相關(guān)教學(xué)資源是否豐一個(gè)完善的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)將是一組集機(jī)器人教學(xué)、科技活動(dòng)、科學(xué)普及為一我們根據(jù)學(xué)校的具體教學(xué)活動(dòng)情況，建議中心構(gòu)建兩個(gè)不同功能的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室：智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)意機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，和一個(gè)機(jī)器人活動(dòng)展示區(qū)構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)室由于機(jī)器人的教學(xué)過(guò)程更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性、合作性，需要更多的動(dòng)手活動(dòng)和師生互動(dòng)，因此一般需要比較大的空間，每個(gè)班級(jí)的人數(shù)不宜過(guò)多，建議每班少于55名學(xué)生最示區(qū)，區(qū)我們也可以使用50-90平米左右的普通實(shí)驗(yàn)室或教室進(jìn)行改造。根據(jù)通常教室的尺寸，進(jìn)行了布局設(shè)計(jì)，供學(xué)校參考，最終的設(shè)計(jì)方案需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)一步完善。以下是示區(qū)，區(qū)教學(xué)實(shí)景實(shí)驗(yàn)室通道規(guī)劃的一般要求：機(jī)器人的活動(dòng)都是通過(guò)傳感器采集外界信息而進(jìn)行的，如滅火、足球項(xiàng)目都不能有外界光的干擾（這里指的是暖光源，如陽(yáng)光、白熾燈等）。因此機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境的要求非常高。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室必學(xué)采用遮光窗簾密封，同時(shí)要考慮場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)機(jī)器人也有很大影響，因此實(shí)驗(yàn)室盡量避免使用防窗簾：使用遮光布，窗簾要大于窗戶，可有效的遮擋外界光，10.00-30.00/平照明：使用冷光源材料，在很多機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)則中都有指出，同時(shí)還說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)地面：地面的平整度是最關(guān)鍵的要求，至于用什么材料關(guān)系不大，因?yàn)榭赡芸肌痢痢翍]要地面處理強(qiáng)弱電的走線，一般建議使用強(qiáng)化地板現(xiàn)在很多計(jì)算機(jī)教室使用防靜電地板，在地板下金屬地壟（見(jiàn)下圖）會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)數(shù)字指南針進(jìn)行干擾，般使用架高機(jī)器人活動(dòng)場(chǎng)地的作法，來(lái)減少對(duì)設(shè)備的干擾，因此在新×××建實(shí)驗(yàn)室中不建議使用?！痢恋孛嫫秸M量不使用防靜電地板×機(jī)器人活動(dòng)無(wú)論是課堂教學(xué)還是興趣小組都需要活動(dòng)場(chǎng)地，因此教室需要×[方案在教室內(nèi)就地取材例如機(jī)器人走迷宮，可以讓學(xué)生用自己的凳子隨意在地面上組合成一個(gè)迷宮。這不僅解決了場(chǎng)地問(wèn)題，而且學(xué)生在組合迷宮的過(guò)程中，既要設(shè)計(jì)機(jī)器人行進(jìn)的路線，分析自己搭建的場(chǎng)地是否合理，又要反思自己的編程設(shè)計(jì)能否解決問(wèn)題，這對(duì)學(xué)生提高分析能[方案二]采用簡(jiǎn)易材料制作小型活動(dòng)場(chǎng)是由機(jī)器人帶領(lǐng)游客瀏覽一到兩個(gè)景點(diǎn)。我們直接在地面上貼上三塊不同顏色的圓形貼紙，紙上寫著地名作為旅游景點(diǎn)。學(xué)生調(diào)整好的機(jī)器人在該場(chǎng)地上由第一個(gè)圓進(jìn)入到第二個(gè)圓，停頓數(shù)秒后再轉(zhuǎn)入第三個(gè)圓，效果非常好。同理，根據(jù)機(jī)器人任務(wù)的不同，我們可以相應(yīng)使用塑料、卡紙、瓶罐等材料，直接在紙上或地面上制作出簡(jiǎn)易的小型活動(dòng)場(chǎng)地，滿足課堂教學(xué)需要，實(shí)現(xiàn)低成本高效率。[方案三]標(biāo)準(zhǔn)比賽場(chǎng)地。如機(jī)器人迷宮場(chǎng)地、機(jī)器人滅火場(chǎng)地、機(jī)器人足球場(chǎng)地、、、、、、這些場(chǎng)地不僅可以用于教學(xué)，也可以做賽前調(diào)試用，實(shí)用價(jià)整個(gè)場(chǎng)地布置要合理，便于學(xué)生的通行及機(jī)器人在場(chǎng)地調(diào)試時(shí)要方便，教總之，在機(jī)器人活動(dòng)場(chǎng)地問(wèn)題上，我校的經(jīng)驗(yàn)是“根據(jù)學(xué)校實(shí)際，逐步到A、課桌的設(shè)計(jì)考慮電腦的擺放，及機(jī)器人的儲(chǔ)藏；B、網(wǎng)絡(luò)的過(guò)線，電腦、機(jī)器人充電的電源線的過(guò)線，交流輸出電壓：C、桌面要足夠大，除了能擺放電腦之外還需要有空間擺放機(jī)器人，及完成對(duì)機(jī)器人搭建調(diào)試的需求，且不影響學(xué)生對(duì)電腦進(jìn)行操作。主要是考慮到學(xué)生E、尺寸要求：高度按國(guó)家規(guī)定要求，臺(tái)面寬度考慮學(xué)生人數(shù)，2人的考慮在實(shí)驗(yàn)室的電、水、氣等配管方式，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)時(shí)是非常重要的，必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容和建筑形式（高層或平房以及將來(lái)擴(kuò)充、安全、經(jīng)費(fèi)、功能等進(jìn)行綜合考慮。我們通過(guò)大量的實(shí)踐，可以提供最佳配管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施C、少走明線，考慮師生人身安全。展示分為兩部分：一部分是機(jī)器人相關(guān)知識(shí)展示區(qū)域可展示機(jī)器人相關(guān)知識(shí)，有圖片文字之類的相關(guān)介紹，學(xué)生參加機(jī)器人活動(dòng)介紹，可在墻壁上做個(gè)展示框，設(shè)置玻璃門，墻壁周邊張貼機(jī)器人展示柜用來(lái)展示學(xué)生各種機(jī)器人創(chuàng)意作品的，要求柜子每隔空間要足夠大，玻機(jī)器人所有部件分門別類進(jìn)行存放，有利于教師的管理和學(xué)生的使用方便?？寄壳霸谥行W(xué)機(jī)器人活動(dòng)領(lǐng)域缺乏大量的老師，而開(kāi)展這項(xiàng)活動(dòng)這個(gè)條件是非常重要的，培訓(xùn)是教師快速成長(zhǎng)的必要手段，可以從學(xué)校的信息技術(shù)課、勞技課、或者通用技術(shù)課等抽調(diào)動(dòng)手能力強(qiáng)的老師進(jìn)行二次培培訓(xùn)的途徑：課時(shí)安排機(jī)器人簡(jiǎn)單原理以及編程系統(tǒng)講解機(jī)器人傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用第五、六部分簡(jiǎn)單滅火的實(shí)現(xiàn)機(jī)器人仿真應(yīng)用課時(shí)安排第一、二部分機(jī)器人滅火項(xiàng)目策略探討以及硬件改造第三、四部分機(jī)器人滅火項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)以及過(guò)程中的問(wèn)題解決第五、六部分機(jī)器人足球項(xiàng)目策略探討以及硬件改造機(jī)器人足球項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)以及過(guò)程中的問(wèn)題解決機(jī)器人傳感器端口講解以及外圍設(shè)備開(kāi)發(fā)方向探討培訓(xùn)時(shí)間2-3天：達(dá)到熟練懂得機(jī)器人的原理和各種項(xiàng)目的策略研究及機(jī)器人維修等目法用法用用語(yǔ)言表示算法提出任務(wù)調(diào)試機(jī)器人分析實(shí)現(xiàn)任務(wù)的算法15．掌握驅(qū)動(dòng)左右電機(jī)模塊的使用任務(wù)：機(jī)器人走正方形4．了解循環(huán)結(jié)構(gòu)（多次）的編任務(wù)：2、機(jī)器人演奏歌曲務(wù)早上當(dāng)天亮?xí)r，機(jī)器人通過(guò)環(huán)境光線的變化，叫醒小主2．掌握確定障礙物的方向的方法3．掌握紅外傳感器的使用，能簡(jiǎn)單應(yīng)用紅外傳感器解決日任務(wù)：機(jī)器人巡邏使用紅外傳感器沿著一個(gè)正方型進(jìn)行巡邏，左方檢測(cè)到1．理解簡(jiǎn)單的碰撞方向的確定方法、掌握碰撞傳感器的使用，能簡(jiǎn)單應(yīng)用碰撞傳感器解決生活的一些簡(jiǎn)單問(wèn)題，促進(jìn)創(chuàng)新思維2．掌握碰到障礙物后機(jī)器人的任務(wù)：機(jī)器人碰碰車在機(jī)器人前后各加一個(gè)碰撞傳感器，前面檢測(cè)的障礙物后退，后面檢測(cè)的演1．掌握灰度傳感器的使用，并能簡(jiǎn)單應(yīng)用。顯示地面灰度檢測(cè)值2．掌握機(jī)器人軌跡-單地面灰度任務(wù)：機(jī)器人時(shí)裝畫個(gè)直徑為半米的個(gè)灰度傳感器沿著1．掌握多火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)及使用。2．掌握機(jī)器人軌跡-單地面灰度手拿一根點(diǎn)燃的蠟米處左右擺動(dòng)，機(jī)器人通過(guò)左右傳感器蠟燭光線的強(qiáng)弱1．掌握機(jī)器人迷宮程序設(shè)計(jì)的任務(wù)：機(jī)器人走迷宮利用滅火場(chǎng)地或者簡(jiǎn)易場(chǎng)地按左右手法則實(shí)現(xiàn)機(jī)器人走11興趣小組的開(kāi)展是對(duì)學(xué)校機(jī)器人課堂教學(xué)的一個(gè)補(bǔ)充，目前大部分的作法是以每年的競(jìng)賽活動(dòng)為目標(biāo)，開(kāi)展興趣小組活動(dòng)。活動(dòng)時(shí)間可安排在下午放學(xué)后一小時(shí)，每周幾節(jié)可是可由教師根據(jù)學(xué)校課程時(shí)間設(shè)置進(jìn)行安排，課程內(nèi)容對(duì)指導(dǎo)教師：1、建立機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是實(shí)施新課程、培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的舉措。指導(dǎo)老師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，努力提高自身業(yè)務(wù)能力，扎扎實(shí)實(shí)提高2、由于機(jī)器人價(jià)格昂貴，而且元器件多，很容易混雜，因而加強(qiáng)財(cái)產(chǎn)管理4、學(xué)生活動(dòng)時(shí),教師應(yīng)堅(jiān)守崗位，組織和指導(dǎo)活動(dòng)并處理發(fā)生1、珍惜在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)的機(jī)會(huì)，遵守紀(jì)律，開(kāi)拓創(chuàng)新，發(fā)揮聰明才2、活動(dòng)前首先清點(diǎn)好器材，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)告老師，各組器材不能相互混3、使用電腦時(shí)不得拆卸電腦部件，不得使用來(lái)歷不明的軟件和光盤。發(fā)現(xiàn)4、愛(ài)護(hù)公物，愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，若由于操作不當(dāng)，造成器材損壞，應(yīng)報(bào)告老機(jī)器人活動(dòng)開(kāi)展中除使用核心模塊外，一般還要用到各種各樣的零配件，學(xué)生在裝配機(jī)器人、調(diào)整修改、欣賞學(xué)習(xí)、搬運(yùn)等過(guò)程中容易出現(xiàn)零配件缺損。因此，器材管理到位是使機(jī)器人活動(dòng)正常進(jìn)行的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室要有《儀器管理使用制度》、《儀器借還制度》、《儀器報(bào)損賠償維修制度》、《安全防護(hù)及危險(xiǎn)品管理制度》、《實(shí)驗(yàn)室工作人員職責(zé)》、《教師演示實(shí)驗(yàn)規(guī)則》、《學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則（4）活動(dòng)前首先清點(diǎn)好器材，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)告老師，各組器材不能相互混雜，不經(jīng)許可不能隨意挪用其它組的器材，公用器材用后要機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是個(gè)新鮮事物，對(duì)于學(xué)生還是領(lǐng)導(dǎo)來(lái)說(shuō)都愿意來(lái)實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)學(xué)校網(wǎng)站建設(shè)機(jī)器人項(xiàng)目展示區(qū)域，附帶文字、圖片、視實(shí)物展示：實(shí)物項(xiàng)目表演、解說(shuō)等配套完成，主要是領(lǐng)導(dǎo)參觀，其他兄弟學(xué)一、實(shí)驗(yàn)室必須保持安靜、整潔，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)按指定位置就坐。不得大聲二、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前，應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，上課時(shí)認(rèn)真聽(tīng)教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)咳?、?shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)所需的儀器、藥品、器材進(jìn)行認(rèn)真清點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)五、實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，要細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如實(shí)做好六、愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，愛(ài)惜藥品和實(shí)驗(yàn)材料。在實(shí)驗(yàn)中損壞儀器應(yīng)主動(dòng)向教師報(bào)告。凡因不按操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而造成的儀器損壞和藥品七、廢液、廢紙、火柴梗及玻璃片等雜物不得倒入水槽中或隨地亂拋，應(yīng)倒入八、實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)整理儀器裝置，清洗器皿，搞好衛(wèi)生，關(guān)閉電源、水源，并一、教師因教學(xué)需要借用儀器，用后應(yīng)及時(shí)歸還，領(lǐng)用藥品應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室工作人中員記錄消耗量。領(lǐng)用危險(xiǎn)藥品需要經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意，領(lǐng)用教師在危險(xiǎn)藥品專用二、為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，教學(xué)儀器一般不予外借，如同特殊情況，教職工借用儀器需要經(jīng)實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后，實(shí)驗(yàn)室才能出借，借用時(shí)間不得超過(guò)三天。三、外單位借用儀器需經(jīng)校長(zhǎng)批準(zhǔn)，時(shí)間不得超過(guò)一周；過(guò)期不還，實(shí)驗(yàn)室工作人員應(yīng)主動(dòng)與借用單位聯(lián)系收回，并對(duì)借用者給予一四、一切儀器的領(lǐng)用、借出和歸還還均須辦理有關(guān)手續(xù)，認(rèn)真填寫儀器借用登一、熱愛(ài)本職工作，樹(shù)立為教學(xué)服務(wù)的思想，熟悉教材，熟悉各類儀器的性能和保管知識(shí)。掌握各類儀器的使用方法和維修的二、負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的管理工作，做到：常規(guī)管理制度化，儀器存放規(guī)范化，儀器保管科學(xué)化，各項(xiàng)記錄經(jīng)常化，檔案資料系列化。三、定期清點(diǎn)設(shè)備、藥品和實(shí)驗(yàn)材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，及時(shí)編制儀器設(shè)備、藥品添置計(jì)劃。新到儀器設(shè)備、器材、藥品應(yīng)在一周內(nèi)驗(yàn)收、登記入櫥，好實(shí)驗(yàn)室所需的儀器、器材、藥品，協(xié)助任課教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完畢后清點(diǎn)儀器，檢查儀器的完好情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要查明原因，按有關(guān)規(guī)定認(rèn)真處五、創(chuàng)造條件，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，協(xié)助任課教師組織學(xué)生開(kāi)展課外科技興趣小組活六、做好實(shí)驗(yàn)室的安全防護(hù)工作，掌握發(fā)生事故的應(yīng)急處理措施。經(jīng)常保持室一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中屬正常損壞且不能修復(fù)的儀器，經(jīng)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)審批后，作報(bào)二、因工作失職，違反操作規(guī)程，而造成的儀器損壞或丟失，應(yīng)照價(jià)賠償。對(duì)故意損壞儀器者除照價(jià)賠償外，視情節(jié)輕重，給予必要處罰。四、儀器發(fā)生故障，實(shí)驗(yàn)室工作人員要盡可能及時(shí)加以排除，或送交專業(yè)部門驗(yàn)室提出意見(jiàn)，經(jīng)本學(xué)科教研組長(zhǎng)鑒定后報(bào)校領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，作報(bào)廢處理并報(bào)送當(dāng)一、教學(xué)儀器是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量不可缺少的條件，是學(xué)校的固定二、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備要按統(tǒng)一要求分類、編號(hào)、入帳。