管理信息化智能制造機器人實驗室建設(shè)藍皮書

{管理信息化智能制造}機器人實驗室建設(shè)藍皮書機器人實驗室的意義在于：重體驗、求過程、嘗試中經(jīng)歷；做中學、學中做、隨著智能機器人技術(shù)的發(fā)展，智能機器人的教育走入中、小學校已經(jīng)成為可能和必然趨勢。機器人的教育也必將給信息技術(shù)基礎(chǔ)教育帶來新的活力。智能機器人會成為青少年能力、素質(zhì)培養(yǎng)的智能平臺。我們認為智能機器人教育在基1、使學生了解智能機器人這個學術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解智能機器人的概念和工作方式，破除青少年對機器人的神秘感，為進一步學習機器人的2、使學生掌握為一種智能機器人下載程序的方法，了解智能機器人各種傳感器和驅(qū)動裝置的作用。理解體會程序是智能機器人的靈魂，了解機器人是怎樣在人的指揮下工作的。學習為一種智能機器人編寫程序，通過為機器人編寫程序?qū)W到科學而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學生分析問3、通過完成任務(wù)和模擬項目使學生在為機器人擴充接口的過程中學習有關(guān)數(shù)字電路方面的知識，在組裝機器人的過程中培養(yǎng)學生的動手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)智能機器人教育走進普通中、小學校的可能性和必然性估計會在今后的五年內(nèi)得以實現(xiàn)。智能機器人的教育在中、小學校中會以下面方式2、以中小學勞動技術(shù)課的方式出現(xiàn)，并大大改變勞動技術(shù)課的科技知識含3、以信息技術(shù)課內(nèi)容之一的方式出現(xiàn)在中、小學的信息技術(shù)課上，并可為信息技術(shù)課，這個內(nèi)容更新速度很快的學科帶來新的活力?；?，這就是納英特智能機器人寄予青少年朋友們的一點希望。我們衷心地祝福今天的小機器人工程師，將來能成為真正的機器當今世界是一個多變的世界，科學技術(shù)飛速更新，我們必須面對這樣一個問題---我們家長和教育工作者如何培養(yǎng)我們的孩子，去應(yīng)對明天復(fù)雜世界的各項挑戰(zhàn)我們的回答是，給我們孩子們更多的機會，去發(fā)展他們分析問題和解決問題的能力；讓他們能應(yīng)用科學知識和信息去做決定；鼓勵他們有信心去接觸去問、去想、去尋找問題的答案，這是獲取和積累知識的最佳途徑。被動的接科學家和教育學家的研究發(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進入最佳學習狀態(tài)。如果孩子置身于自己喜歡的活動中需要解決問題的難度又正好合適，符合他目前的知識水平，那么學習就會象呼吸一樣自然—孩子們根本就沒有意識到自己正在學習。開放性實驗孩子們通過在實驗室中的系列學習，可以培養(yǎng)他們：團隊精神、創(chuàng)造與創(chuàng)更可幫助他們培養(yǎng)良好的生活習慣、掌握技能：與人的溝通與合作、對他人的尊重、毅力與自信心的樹立及時間的合理分配、利用等，知道自己的興趣所在，為將來走上社會，面對新的挑戰(zhàn)做好充配有大容量的充電電池，能聯(lián)機充電，最好充電器具有充電機器人最好既能參加比賽，又能進行教學。除了機器人器材之外，選型時還要考慮該機器人相關(guān)教學資源是否豐一個完善的機器人創(chuàng)新實驗室系統(tǒng)將是一組集機器人教學、科技活動、科學普及為一我們根據(jù)學校的具體教學活動情況，建議中心構(gòu)建兩個不同功能的機器人創(chuàng)新實驗室：智能機器人實驗室、創(chuàng)意機器人實驗室，和一個機器人活動展示區(qū)構(gòu)成完整的實驗室由于機器人的教學過程更強調(diào)學生的主動性、合作性，需要更多的動手活動和師生互動，因此一般需要比較大的空間，每個班級的人數(shù)不宜過多，建議每班少于55名學生最示區(qū)，區(qū)我們也可以使用50-90平米左右的普通實驗室或教室進行改造。根據(jù)通常教室的尺寸，進行了布局設(shè)計，供學校參考，最終的設(shè)計方案需根據(jù)現(xiàn)場實際進一步完善。以下是示區(qū)，區(qū)教學實景實驗室通道規(guī)劃的一般要求：機器人的活動都是通過傳感器采集外界信息而進行的，如滅火、足球項目都不能有外界光的干擾（這里指的是暖光源，如陽光、白熾燈等）。因此機器人實驗室對環(huán)境的要求非常高。整個實驗室必學采用遮光窗簾密封，同時要考慮場磁場對機器人也有很大影響，因此實驗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，在很多機器人競賽規(guī)則中都有指出，同時還說明現(xiàn)場地面：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，因為可能考×××慮要地面處理強弱電的走線，一般建議使用強化地板現(xiàn)在很多計算機教室使用防靜電地板，在地板下金屬地壟（見下圖）會產(chǎn)生磁場對數(shù)字指南針進行干擾，般使用架高機器人活動場地的作法，來減少對設(shè)備的干擾，因此在新×××建實驗室中不建議使用?！痢恋孛嫫秸M量不使用防靜電地板×機器人活動無論是課堂教學還是興趣小組都需要活動場地，因此教室需要×[方案在教室內(nèi)就地取材例如機器人走迷宮，可以讓學生用自己的凳子隨意在地面上組合成一個迷宮。這不僅解決了場地問題，而且學生在組合迷宮的過程中，既要設(shè)計機器人行進的路線，分析自己搭建的場地是否合理，又要反思自己的編程設(shè)計能否解決問題，這對學生提高分析能[方案二]采用簡易材料制作小型活動場是由機器人帶領(lǐng)游客瀏覽一到兩個景點。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。學生調(diào)整好的機器人在該場地上由第一個圓進入到第二個圓，停頓數(shù)秒后再轉(zhuǎn)入第三個圓，效果非常好。同理，根據(jù)機器人任務(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易的小型活動場地，滿足課堂教學需要，實現(xiàn)低成本高效率。[方案三]標準比賽場地。如機器人迷宮場地、機器人滅火場地、機器人足球場地、、、、、、這些場地不僅可以用于教學，也可以做賽前調(diào)試用，實用價整個場地布置要合理，便于學生的通行及機器人在場地調(diào)試時要方便，教總之，在機器人活動場地問題上，我校的經(jīng)驗是“根據(jù)學校實際，逐步到A、課桌的設(shè)計考慮電腦的擺放，及機器人的儲藏；B、網(wǎng)絡(luò)的過線，電腦、機器人充電的電源線的過線，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器人，及完成對機器人搭建調(diào)試的需求，且不影響學生對電腦進行操作。主要是考慮到學生E、尺寸要求：高度按國家規(guī)定要求，臺面寬度考慮學生人數(shù)，2人的考慮在實驗室的電、水、氣等配管方式，在實驗室設(shè)計時是非常重要的，必須根據(jù)實驗室內(nèi)容和建筑形式（高層或平房以及將來擴充、安全、經(jīng)費、功能等進行綜合考慮。我們通過大量的實踐，可以提供最佳配管系統(tǒng)的設(shè)計與施C、少走明線，考慮師生人身安全。展示分為兩部分：一部分是機器人相關(guān)知識展示區(qū)域可展示機器人相關(guān)知識，有圖片文字之類的相關(guān)介紹，學生參加機器人活動介紹，可在墻壁上做個展示框，設(shè)置玻璃門，墻壁周邊張貼機器人展示柜用來展示學生各種機器人創(chuàng)意作品的，要求柜子每隔空間要足夠大，玻機器人所有部件分門別類進行存放，有利于教師的管理和學生的使用方便?？寄壳霸谥行W機器人活動領(lǐng)域缺乏大量的老師，而開展這項活動這個條件是非常重要的，培訓是教師快速成長的必要手段，可以從學校的信息技術(shù)課、勞技課、或者通用技術(shù)課等抽調(diào)動手能力強的老師進行二次培培訓的途徑：課時安排機器人簡單原理以及編程系統(tǒng)講解機器人傳感器的簡單應(yīng)用第五、六部分簡單滅火的實現(xiàn)機器人仿真應(yīng)用課時安排第一、二部分機器人滅火項目策略探討以及硬件改造第三、四部分機器人滅火項目現(xiàn)場實現(xiàn)以及過程中的問題解決第五、六部分機器人足球項目策略探討以及硬件改造機器人足球項目現(xiàn)場實現(xiàn)以及過程中的問題解決機器人傳感器端口講解以及外圍設(shè)備開發(fā)方向探討培訓時間2-3天：達到熟練懂得機器人的原理和各種項目的策略研究及機器人維修等目法用法用用語言表示算法提出任務(wù)調(diào)試機器人分析實現(xiàn)任務(wù)的算法15．掌握驅(qū)動左右電機模塊的使用任務(wù)：機器人走正方形4．了解循環(huán)結(jié)構(gòu)（多次）的編任務(wù)：2、機器人演奏歌曲務(wù)早上當天亮時，機器人通過環(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，能簡單應(yīng)用紅外傳感器解決日任務(wù)：機器人巡邏使用紅外傳感器沿著一個正方型進行巡邏，左方檢測到1．理解簡單的碰撞方向的確定方法、掌握碰撞傳感器的使用，能簡單應(yīng)用碰撞傳感器解決生活的一些簡單問題，促進創(chuàng)新思維2．掌握碰到障礙物后機器人的任務(wù)：機器人碰碰車在機器人前后各加一個碰撞傳感器，前面檢測的障礙物后退，后面檢測的演1．掌握灰度傳感器的使用，并能簡單應(yīng)用。顯示地面灰度檢測值2．掌握機器人軌跡-單地面灰度任務(wù)：機器人時裝畫個直徑為半米的個灰度傳感器沿著1．掌握多火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測及使用。2．掌握機器人軌跡-單地面灰度手拿一根點燃的蠟米處左右擺動，機器人通過左右傳感器蠟燭光線的強弱1．掌握機器人迷宮程序設(shè)計的任務(wù)：機器人走迷宮利用滅火場地或者簡易場地按左右手法則實現(xiàn)機器人走11興趣小組的開展是對學校機器人課堂教學的一個補充，目前大部分的作法是以每年的競賽活動為目標，開展興趣小組活動。活動時間可安排在下午放學后一小時，每周幾節(jié)可是可由教師根據(jù)學校課程時間設(shè)置進行安排，課程內(nèi)容對指導教師：1、建立機器人實驗室是實施新課程、培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的舉措。指導老師應(yīng)加強學習，努力提高自身業(yè)務(wù)能力，扎扎實實提高2、由于機器人價格昂貴，而且元器件多，很容易混雜，因而加強財產(chǎn)管理4、學生活動時,教師應(yīng)堅守崗位，組織和指導活動并處理發(fā)生1、珍惜在機器人實驗室活動的機會，遵守紀律，開拓創(chuàng)新，發(fā)揮聰明才2、活動前首先清點好器材，發(fā)現(xiàn)問題及時報告老師，各組器材不能相互混3、使用電腦時不得拆卸電腦部件，不得使用來歷不明的軟件和光盤。發(fā)現(xiàn)4、愛護公物，愛護儀器設(shè)備，若由于操作不當，造成器材損壞，應(yīng)報告老機器人活動開展中除使用核心模塊外，一般還要用到各種各樣的零配件，學生在裝配機器人、調(diào)整修改、欣賞學習、搬運等過程中容易出現(xiàn)零配件缺損。因此，器材管理到位是使機器人活動正常進行的機器人實驗室要有《儀器管理使用制度》、《儀器借還制度》、《儀器報損賠償維修制度》、《安全防護及危險品管理制度》、《實驗室工作人員職責》、《教師演示實驗規(guī)則》、《學生實驗守則（4）活動前首先清點好器材，發(fā)現(xiàn)問題及時報告老師，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，公用器材用后要機器人實驗室是個新鮮事物，對于學生還是領(lǐng)導來說都愿意來實驗室參觀學學校網(wǎng)站建設(shè)機器人項目展示區(qū)域，附帶文字、圖片、視實物展示：實物項目表演、解說等配套完成，主要是領(lǐng)導參觀，其他兄弟學一、實驗室必須保持安靜、整潔，進入實驗室后應(yīng)按指定位置就坐。不得大聲二、學生在實驗課前，應(yīng)認真預(yù)習實驗內(nèi)容，上課時認真聽教師講解實驗?zāi)咳?、實驗前?yīng)對實驗所需的儀器、藥品、器材進行認真清點，發(fā)現(xiàn)問題及時報五、實驗時必須嚴格按照實驗步驟進行操作，要細心觀察實驗現(xiàn)象，如實做好六、愛護儀器設(shè)備，愛惜藥品和實驗材料。在實驗中損壞儀器應(yīng)主動向教師報告。凡因不按操作規(guī)程進行實驗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、實驗完畢，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、教師因教學需要借用儀器，用后應(yīng)及時歸還，領(lǐng)用藥品應(yīng)通過實驗室工作人中員記錄消耗量。領(lǐng)用危險藥品需要經(jīng)領(lǐng)導同意，領(lǐng)用教師在危險藥品專用二、為保證實驗教學的需要，教學儀器一般不予外借，如同特殊情況，教職工借用儀器需要經(jīng)實驗負責人批準后，實驗室才能出借，借用時間不得超過三天。三、外單位借用儀器需經(jīng)校長批準，時間不得超過一周；過期不還，實驗室工作人員應(yīng)主動與借用單位聯(lián)系收回，并對借用者給予一四、一切儀器的領(lǐng)用、借出和歸還還均須辦理有關(guān)手續(xù)，認真填寫儀器借用登一、熱愛本職工作，樹立為教學服務(wù)的思想，熟悉教材，熟悉各類儀器的性能和保管知識。掌握各類儀器的使用方法和維修的二、負責實驗室的管理工作，做到：常規(guī)管理制度化，儀器存放規(guī)范化，儀器保管科學化，各項記錄經(jīng)?；?，檔案資料系列化。三、定期清點設(shè)備、藥品和實驗材料，根據(jù)實驗教學需要，及時編制儀器設(shè)備、藥品添置計劃。新到儀器設(shè)備、器材、藥品應(yīng)在一周內(nèi)驗收、登記入櫥，好實驗室所需的儀器、器材、藥品，協(xié)助任課教師指導學生實驗。實驗完畢后清點儀器，檢查儀器的完好情況，發(fā)現(xiàn)問題，要查明原因，按有關(guān)規(guī)定認真處五、創(chuàng)造條件，開放實驗室，協(xié)助任課教師組織學生開展課外科技興趣小組活六、做好實驗室的安全防護工作，掌握發(fā)生事故的應(yīng)急處理措施。經(jīng)常保持室一、實驗教學過程中屬正常損壞且不能修復(fù)的儀器，經(jīng)學校領(lǐng)導審批后，作報二、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)照價賠償。對故意損壞儀器者除照價賠償外，視情節(jié)輕重，給予必要處罰。四、儀器發(fā)生故障，實驗室工作人員要盡可能及時加以排除，或送交專業(yè)部門驗室提出意見，經(jīng)本學科教研組長鑒定后報校領(lǐng)導批準，作報廢處理并報送當一、教學儀器是進行實驗教學，提高教學質(zhì)量不可缺少的條件，是學校的固定二、實驗室儀器設(shè)備要按統(tǒng)一要求分類、編號、入帳。