乐高机器人活动案例
机器人活动案例
说明
本活动案例是由一些长期进行机器人教学活动的教师编写的一本课堂教学活动案例，教师可以用作机器人教学活动，不得转载、不得用于商业用途，违者必究。
感谢深圳职业技术学院陆蓉、深圳高级中学余海燕、深圳海涛小学刘金桥、深圳上步中学张涛、深圳南华中学李建宏的辛苦的工作。
目录
活动一：运动车...........................................................................................................................4 活动二：碰碰车.....................................................................................................................13 活动三. 竞
速机器人......................................................................................................18 活动四：机器人拔河比赛.............................................................................................................27 活动五.竞步机器人................................................................................................................37 活动六.机器人相扑比赛....................................................................................................44 活动七.轨迹机器人......................................................................................................54 活动八.音乐盒................................................................................................................................62 活动九.机器人搬运工深圳上步中学－张涛....................................................................70 乐高常用部件名称一览表.............................................................................................................81 乐高基本搭建技巧.........................................................................................................................85 乐高常用网址 (91)
活动一：运动车
深圳职业技术学院－陆蓉
一、明确任务：制作机器人运动车
1、活动背景：运动车就是一个机器人。2004 年1 月，美国先后有“勇气”号和“机遇”号一对火星探测器成功登陆火星，它们就是机器人火星车（图1，2）。它们有自己的大脑、颈、头、眼睛、手臂，当它们发现值得探测的目标时，就会以6 个轮子当腿，运动至目标面前，然后伸“手”进行考察。它们依靠太阳能电池板获得能源。用轮子在火星上漫步。对于从小就对太空探险、外星探索机器人有兴趣的学生，从制作一辆机器人运动车开始，应该是一个很好的选择。
2、要求制作一个运动车模型，通过导航程序2 控制运动车模型，使运动车直线前进，可以前进，并按设计要求，运动到指定的距离，让车跑得又稳又好，不会散架，不会掉零件。
学习机器人是一种能自动工作的机械装置。它通常具有三个方面的特征：
（1）形状：有具体的外型结构；
（2）控制：通过程序控制机器人；
（3）行为：机器人都有一定的动作表现。
RCX 是一个可编程的乐高电脑，可以控制马达和灯，接受和处理传感信号。
RCX 有四个按钮，能同时储存五个独立的程序，有三个输入端口和三个输出端口。活动场
地：运动车可以在大桌子上或在地板上运行。
二、尝试搭建：
1．设计构想：制作一辆机器人运动车，与你熟悉的各种运动车进行比较。外形模样可以多 种多样。但是，要使运动车跑得顺，跑得快又能运动到指定距离，不能一跑就掉零件、散架， 必须要有非常坚固的结构，而且不能让车子的轱辘擦边，否则会影响车子的速度。想想应该 如何设计，才能制作一辆功能良好符合要求的运动车。
2．搭建机器人运动车。
（1） 将两个马达连成一体； 我们选用两个马达，一个马达驱动左侧的轮子，另一个马达驱动右侧的轮子。当机器人运动 车要前进或后退时，两个马达的转动方向相同；如果机器人运动车需要转弯时，两个马达的 转动方向相反，或者两个马达的转动方向相同但转速不同，并将两个马达靠紧连接在一起。
（2） 安装马达；
RCX 是小车的核心，各种部件应接插在 RCX 上。将两个连接在一起的马达安装在 RCX 背 面上。
（3）
在 RCX 背面上安装底座和转轮；
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（4）分别用连接线将马达连接在RCX 的输出端A、C 上；
（5）加固马达与底座并在RCX 上安装对车身起支撑作用的辅助轮。
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（6）完成
三、编程：
机器人运动车搭建完成后，就要为他编写程序了。
将ROBLAB 安装光盘插入电脑光驱里，便可自动打开光盘，出现下图所示界面。选择并双击“Pcinstall”，按照提示，依次点击NEXT，ACCEPT，NEXT，FINISH 安装完成。
ROBLAB 安装成功后，将会自动在桌面创建ROBLAB 快捷方式，双击进入ROBLAB 编程界面：
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点击主菜单上Programmer，可以看到如下画面
点击Pilot2 进入下面界面：
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点击输出端口A 或C 出现下面界面可选择马达或灯以及马达的旋转方向：点击输入端口出现下面的界面，可选择等待时间及触感的控制：
设计中，我们希望运动车直线前进，运行4 秒到达指定距离后立即停止。（运行时间可根据车速和运动进行调整选择）
1．思路流程：
开始
马达同向
旋转
行走一
定距离
结束
2．程序
3．程序编写完毕，将它下载到机器人运动车的RCX 中。（保存你的程序）
四、测试：
让运动车在一张大桌子上或地板上运行，进行测试，观察小车运动状况，并测量它运动的距离。运行测试多次直到符合要求为止。
问题探究（小组讨论：你们的机器人还需要怎样的改进）
五、执行任务：
分小组进行比赛，看谁的运动车性能最好
六、方案评估：
经过比赛，你的机器人运动车还需要进行那些修改和完善程序、
结构评估改进
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七、任务拓展:
1．如何改进你的机器人运动车，使它的性能更完善，能够完成更加复杂的任务？
（1）使运动车可以往后运动吗？如何修改你的程序？
（2）使用不同大小的轮子对车速有何影响？马达使用不同能量级别对车速有何影响？（3）如果地面是沙漠或者运动车要在地毯上运行，运动车的结构要做那些改进？程序要做修改吗？
2．小知识问答
（1）机器人有几个基本特征？
（2）你的机器人会做什么？
（3）如何连接RCX 和马达？
（4）RCX 有几个输入和输出端口？
（5）RCX 可以储存几种不同的程序？
八、综合评价
1．小组的自我评价
我学到了什么我喜欢的程度我车的性能，结构等有那些特点从比赛
结果总结你车的好，坏
2．小组之间的评价
第一名车的外观、结构、程序等有什么好的地方
最后一名车的外观、结构、程序等在那些地方需要改进
3．评比
最富有创意的小组最具有协作精神的小组最具有主动性的小组
一．明确任务
活动二：碰 碰
车
深圳高级中学－余海燕
碰碰车时游乐场中最常见的设施，好玩、刺激、过瘾。我们都曾体验过，我们可不可以 利用乐高套件设计一部好玩的碰碰车呢？动一动脑筋，你有主意了吗？开始动手吧。 活动场地
一个四面有矮小围墙的场地。（可以自行搭建）
活动规则：机器人所使用的马达不超过两个，触动传感器不超过两个。 模仿碰碰车的运动形式。看谁做的最精彩、最有创意。 二．设计构想
设计一个机器人，模仿碰碰车的运行方式。关键是用好触动传感器。 1、方案一 2、方案二 3、方案三(你是如何设计的？)
尝试搭建 方案一：
使用两个 马达的设 计
把马达放在车
的中部，用四 个轮子平衡小 车
小车两头装 上触动传感 器，两边对 称设计
小车侧 面图
想一想，1、小车是如何增大触动传感器的接触面积的？ 2、前面的小轮子还有什么作用？
）
方案二：
二、编程测试
编程流程图：
方案一：
方案二：
方案三：(你的程序)
测试：（设计合理、新颖吗？）
三、问题探究（小组讨论，你们的机器人还需要怎么改进）
四、执行任务（分小组来一次比赛，看谁做出最有创意的碰碰车）
五、评估改进
（把你的碰碰车与其他小组的碰碰车进行比较或几个方案进行对比，做进一步的改进）
1．在碰碰车运行过程中，加入音乐是不是更好？或者碰撞时让它发出声音，是不是更有个性呢？
2．尝试在小车上使用光电传感器，修正程序，看看效果怎么样？
3．设计一个封闭的碰碰车测试场地，比赛看看谁的碰碰车先到达出口。
4．利用接触传感器，你还可以做些什么模型？电梯？遥控轮椅？试一试。
本节活动记录
六、自我评价
老师评语
活动三. 竞速机器人
深圳海涛小学－刘金桥
一．明确任务
赛车场上，车手全神贯注目视前方动作熟练，时而急转弯时而急刹车时而紧
踩油门。这种场面相信同学们一定记忆犹新。今天让我们当一回赛车手，在班里来一次机器人小车竟速比赛。
1、活动场地
竞速比赛的赛场宽50cm，跑道总长350cm，主跑道长270cm，为白色区域；起跑区占30cm，折返区占50cm，起跑区和折返区为橙黄色，起跑线及折返线为3cm 宽黑线，四周档板高 8cm，两条跑道中间也设有8cm 高的档板。折返线中间设有直径16cm，高10cm 的黑色圆柱为折返点。
2、活动规则：
1．机器人从起跑区出发，直线跑至折返点，并绕过折返点后，返回至起跑区，在最短时间内回到终点。
2．小车在跑道中不许掉零件，否则视为零分。
二．设计构想
制作一辆直线竞速车，要跑得顺、跑得好又能拐弯,车子不能一跑就散了，所以 要有非常坚固的结构。而且不能让车子的轱辘擦边，否则会影响车子的速度。 1、方案一
2、方案二
3、方案二（你是如何设计 的？）
三．尝试搭建 1、方案一
a 我们用两个马达控制车轮！
①
②
③
b. 左图中使用了一个 L 型 的积木，它的作用是什么？
④
⑤
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⑥⑦
c．小车轱辘擦边如何解决？
4．想想图中各部分结构的作用？
2
思考：
想想这个机器人的结构有什么特点？为什么它只有三个轮子？小轮放
在后面有什么好处？
四．编程测试
想想，怎样才能完成这个任务？程序开始，机器人直行，机器人检测到黑线后调头绕过障碍物后直行，检测到黑线后停下。
教学内容（课题） 初识乐高积木与乐高交朋友:了解机器人、 教学目的知识与技能：认识新环境中的新朋友，成立团队，激发兴趣，热爱生活，热爱科技，建立自信心。 过程与方法：介绍乐高机器人，多媒体展示以往机器人比赛片断，制定公约，展示机器人套 装。 教学重点及难点 重点：适应新环境，建立团队，认识乐高机器人。 难点：让学生主动发挥联想，积极动手实践，激发兴趣，发挥联想，以机器人结合生活应用，参与讨论表达 教学过程。 一、 提问（12分钟） 1、 大家能说说，什么是机器人吗? (认知过程) 抢答提问后，老师作引导性说明。 GOOGLE 网络定义：机器人是自动控制机器（Robot ）的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械（如机器狗，机器猫等）。 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，从60年代初问世以来，经历四十多年的发展已取得长足的进步。 在制造业中，工业机器人甚至已成为不可少的核心装备，世界上有近百万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。 机器人的出现是社会和经济发展的必然，它的高速发展提高了社会的生产水平和人类的生活质量。 2、大家所见到过的机器人有? (记忆发掘，联想) 服务机器人可以为您治病保健、保洁保安；水下机器人可以帮助打捞沉船、铺设电缆；工程机器人可以上山入地、开洞筑路；农业机器人可以耕耘播种、施肥除虫；军用机器人可以冲锋陷阵、排雷排弹…… 3、机器人能为我们做些什么? (结合生活发挥联想) 在现实生活中有些工作会对人体造成伤害，比如喷漆、重物搬运等；有些工作要求质量很高，人难以长时间胜任，比如汽车焊接、精密装配等；有些工作 人员无法身临其境，比如火山探险、深海探密、空间探索等；有些工作不适合人去干，比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重复性劳作等……这些人们干不了或干 不好的领域变成了机器人大显身手的舞台。 4、为什么我们要学习机器人，创造机器人人? 机器人能为而类服务。能帮助我们做一些人类比较困难或者无法解决的问题。例如以上所说的，深海探密、空间探索等。 5、机器人需要吃饭吗?(引发兴趣，开口讨论) 情感态度与价值观：开拓视野，激发对科技的兴趣，热爱生活。 教学重点及难点 点 重点：适应新环境，建立团队，认识乐高机器人。 应用，参与讨论表达。 提问（12分钟）
乐高机器人考试
全国青少年机器人技术等级考试测试试卷（一级） 分数：100 题数：45 总体情况 姓名开始时间结束时间用时(分钟) 得分得分率是否通过 考试状态 JQR 2018-03-11 12:33:38 2018-03-11 12:33:44 0.08 *** *** *** 已提交 一、单选题(共30题，每题2分，共60分) 1. 如下图齿轮组所示，齿轮1的直径是20,转速为100rpm，齿轮2的直径是40，齿轮3的直径是10，当齿轮1为主动轮时，齿轮3的转速为 A. 50 B. 100 C. 200 D. 150 2.下列说法正确的是 A. 只要是利用杠杆原理的，都是省力杠杆。 B. 千斤顶利用了杠杆原理，为了省力。
C. 推动带有四个轮子的货车是利用了杠杆原理。 D. 生活中无费力杠杆。 3.下列人物形象中，哪一个是机器人？ A. B.
C. D. 4.当阻力作用线到支点作用线的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆 A. 省力 B. 费力 C. 既不省力也不费力 D. 以上答案都不对 5.如下图中，动滑轮有（）个。
A. 1 B. 2 C. 3 D. 0 6.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。 A. 滑轮 B. 轮轴 C. 斜面 D. 杠杆 7.在日常生活中，用10N的拉力不能提起重15N的物体的简单机械是 A. 一个定滑轮 B. 一个动滑轮 C. 杠杆 D. 斜面 8.机器人的英文单词是 A. botre B. boret C. robot D. rebot 9.关于轮轴的描述，下列说法正确的是
乐高机器人活动教案 课程名称百变工程日期2015.3.20 教师活动课题建筑工地学员 活动目标知识目标： 1.了解塔吊的作用 2.学会什么是中心点（重心） 3.掌握什么是平衡 能力目标： 1.了解能够找到平衡的中心点 2.掌握用基础零件搭建平衡支架 3.熟练掌握积木块、梁、轮轴和轮运用 4.会利用车轮等零件搭建稳固能够运动的塔吊情感目标：合作意识，情感交流与小朋友一起建筑工地。 关键词汇 建筑工地、工头、铲、钻孔、设备 活动材料9206早期技术工程组合、9090duplo大型散件组合、安全警示牌剪纸 活动步骤学员操作备注 联系 导入：小朋友都见过高楼吗，你们见 过最高的楼有几层呢，那么高的楼是怎 样盖起来的呢？ 工人叔叔是在在建筑工地上盖大楼 的，他们都是怎么工作的呢？那么多的 砖、很重的水泥板怎么远送到那么高的 地方去？ 塔吊！ 【提出问题】 出示图片，让学生仔细观察。 1.塔吊有几个臂？ 2.为什么有两个呢？ 3.塔吊为什么能够站的住不到？ 4.你还学过见过哪些类似的呢？ 看了图片中的塔吊你也一定能 够搭建一座自己设计的塔吊。 情景引入，诱发联想。 小朋友回答 吊上去等各种各样的答 案，，引出主题“塔吊”。 专门建楼的地方就是工地 提出问题，使小朋友注意 力集中，依次回答老师提 出的问题。 1.两个臂 2.不容易到，保持平衡 3. 铲、钻孔等其他设备 引发兴趣，积极动手。 情景导入，开 阔思维，有利 于小朋友顺 畅地搭建自 己没有见过 实际工地上 的塔吊。
建构1.【提出要求】 2.搭建塔吊，怎么才能把塔 吊搭建的很高呢？（用积木块 或机械臂） 3.【试一试】 4.塔吊搭建完成后请搭建工 地上其他的建筑设备，如：车、 铲、钻孔等。 5.【想一想】 6.①我们之前还学过什么样的 车，这些车能放在建筑工地里 吗。 7.②自己搭建的塔吊是否能够 保持平衡？ 8.【展示】 9.请小朋友们讲述自己的工具车 是什么车？是怎么工作的？并 演示一下。 10.【搭建拓展】 11.将塔吊搭建成可移动的塔吊 车。 1.使用积木块累建塔吊的 主体，注意砖结构，搭建 的过程中要求稳固； 2.使用机械臂架搭建塔吊 的“平衡”臂，搭建的过 程中注意中心点，不能歪 也不能倾斜； 3.使用驾驶舱等零件，搭 建与实际中接近相像的塔 吊。 4.搭建完成后请小朋友自 己在塔吊的一边试着吊挂 一些“重物”。 5.使用轮搭建小车，用4 个轮子保持平稳。 因小朋 友一般都没 有机会自己 的到工地上 亲自见到塔 吊，所以即便 是在图片的 引导下也不 能够完成搭 建。 此处搭 建时要对动 作慢的小朋 友降低要求， 只要能够平 衡即可。 反思 如果你搭建的塔吊挂上重物后向 一边倾斜是为什么，怎么解决？ 因为重心不稳 找平衡 延续 工地上有很多的建筑工具，其他人进 去会非常危险，不安全！小朋友们搭建 一个围栏，并把安全警示标签放到积木 上，请大家把自己的车开进工地去。 如： 本本的铲车 米多的推土机 强强的挖掘机 ,, 1.一起用duplo积木和栅 栏搭建一个建筑工地 围起来，中间散放一些 2*2的积木块。 2.用积木制作一个“安全 警示”牌。 建筑工地安全 吗？工人叔叔 都是怎么保护 自己的呢？ （安全帽），提 醒小朋友们平 时不要去建筑 工地上玩，很 危险。
乐高机器人活动教案 课程名称百变工程日期 2015.3.20 教师 活动课题建筑工地学员 知识目标： 1.了解塔吊的作用 2.学会什么是中心点（重心） 3.掌握什么是平衡 能力目标： 活动目标 1.了解能够找到平衡的中心点 2.掌握用基础零件搭建平衡支架 3.熟练掌握积木块、梁、轮轴和轮运用 4.会利用车轮等零件搭建稳固能够运动的塔吊 情感目标：合作意识，情感交流与小朋友一起建筑工地。 关键词汇建筑工地、工头、铲、钻孔、设备 活动材料9206 早期技术工程组合、 9090duplo 大型散件组合、安全警示牌剪纸 活动步骤学员操作备注
导入：小朋友都见过高楼吗，你们见情景引入，诱发联想。情景导入，开过最高的楼有几层呢，那么高的楼是怎阔思维，有利 小朋友回答 样盖起来的呢？于小朋友顺工人叔叔是在在建筑工地上盖大楼 吊上去等各种各样的答畅地搭建自 的，他们都是怎么工作的呢？那么多的 砖、很重的水泥板怎么远送到那么高的 地方去？ 塔吊！ 联 【提出问题】 系 出示图片，让学生仔细观察。 1.塔吊有几个臂？ 2.为什么有两个呢？ 3.塔吊为什么能够站的住不到？案，，引出主题“塔吊”。己没有见过 实际工地上专门建楼的地方就是工地 的塔吊。 提出问题，使小朋友注意 力集中，依次回答老师提 出的问题。 1.两个臂 2.不容易到，保持平衡 3.铲、钻孔等其他设备 引发兴趣，积极动手。 4.你还学过见过哪些类似的呢？看了图片中的塔吊你也一定能 够搭建一座自己设计的塔吊。
1.【提出要求】 2.搭建塔吊，怎么才能把塔 吊搭建的很高呢？（用积木块 或机械臂） 3.【试一试】 4.塔吊搭建完成后请搭建工 地上其他的建筑设备，如：车、 铲、钻孔等。 5.【想一想】 建 6.① 我们之前还学过什么样的 构车，这些车能放在建筑工地里 吗。 7.② 自己搭建的塔吊是否能够 保持平衡？ 8.【展示】 9.请小朋友们讲述自己的工具车 是什么车？是怎么工作的？并 演示一下。 10.【搭建拓展】 11.将塔吊搭建成可移动的塔吊 车。1. 使用积木块累建塔吊的因小朋 主体，注意砖结构，搭建 友一般都没 的过程中要求稳固； 有机会自己2. 使用机械臂架搭建塔吊 的到工地上的“平衡”臂，搭建的过 亲自见到塔程中注意中心点，不能歪 吊，所以即便也不能倾斜； 是在图片的 引导下也不 3. 使用驾驶舱等零件，搭 能够完成搭 建与实际中接近相像的塔 建。 吊。 此处搭 4. 搭建完成后请小朋友自 建时要对动 己在塔吊的一边试着吊挂 作慢的小朋 一些“重物”。 友降低要求，5. 使用轮搭建小车，用 4 只要能够平个轮子保持平稳。 衡即可。
项目：乐高机器人编程 主讲教师： 上课时间： 学时数：1课时 教学目标： （1）知识与能力： 1．使学生初步了解机器人编程环境 2．使学生学会安装机器人编程环境，会下载一些简单的程序。 （2）过程与方法： 通过讲授、演示的方法介绍编程环境 （3）情感态度与价值观： 激发学生热爱科学、探究科学的兴趣。 重点难点： 1.机器人编程环境（pilot级别简单介绍） 2.下载工具的使用 教学步骤： 1．导入 2．概念讲解 3．学生活动（马达的使用） 组织形式： 小组为单位活动 教学内容： 乐高机器人编程环境介绍（一） 一、导入（5分钟） 教师：展示机器人编程界面，介绍一些概念 二、概念讲解 1、机器人防火墙的用途 教师：防火墙对于机器人的意义 防火墙是乐高机器人承载程序的界面，如果没有防火墙，乐高机 器人无法完成程序传输，所以在使用乐高机器人的过程中，一定 要注意先下载防火墙，安装完毕后，就可以发出一个声音，确认 防火墙已经下载好。
☆学生：下载乐高机器人防火墙 ☆教师：如何检测防火墙下载成功 学生：连好通信设备，给机器人下载防火墙，检测通信。 2、机器人防火墙下载过程遇到问题 教师：用幻灯片展示自己的总结 1、电脑中是否使用USB口传输数据 2、是否把机器人RCX的传输口对准与电脑相连的传输口 3、机器人电池是否充足。 3、机器人简单程序的搭建 教师：讲解马达、等机器人的输出部件。 机器人的输出口分别为A,B,C。每个输出口只能连接一个输出传感器，如：马达、触碰、灯泡等。 三、学生活动 在上节课拼插好机器人的基础上，为机器人编制马达转动的程序。如前进、转弯等。 乐高机器人编程起始状态为绿灯标志，结束状态为红灯。中间使用粉色线相连，如果连接过程中出现灰色，程序无法完成下载。 本课小结： 通过本节课的学习，学生对智能机器人马达部件有深刻地了解。熟悉程序界 面模块的使用。
乐高机器人实验室建设方 案
目录 一、概述 (3) 二、建设目标 (3) 三、配置清单 (3)
一、概述 1、“乐高机器人实验室”的建设旨在为学生提供学习、实践、探究、创新的场所，学生的探究能力、创新意识的培养需要一定的环境支撑才能更好的开展。实验室使用先进技术设备结合乐高多样化教具，为学生打造一个有条件、有氛围、有吸引力的学习场所。“乐高机器人实验室”将建设成为以培养创新思维、团队合作及学生动手能力为目标的多功能、数字化、信息化、家庭化的综合创新实践场所。 2、“乐高机器人实验室”旨在改变教学方式、促进学生有效学习、优化教学过程，全面提高学生综合素质，是探索发现、转变人才培养方式和培养创新人才的必要途径和有效措施。使学生的学习走向实验中学、做中学、探究中学，培养一定的创新意识。信息爆炸的时代，知识的更新速度无法想像，老师不应该再是传递知识的工匠，更应该是学生探索未知世界的指引者，该实验室中的资源、设施恰巧为教师、学生开展教学活动提供更丰富的方式。 3、提升教师的专业水平。要培养学生的创新意识，首先教师必须具有一定的创新能力，因此该实验室不仅服务于学生，对教师的创新能力提升同样具有意义。它为提升教师的综合教学能力及素养创设良好的空间环境，探索培养创新人才的新路。 4、为课程建设增添活力。可以根据该实验室设计专门的特色课程，也可以利用该实验室让现有课程内容更丰富，教学形式更多样。创新能力的培养也不是一蹴而就的，因此，培养创新意识，为真正创新打好基础才是本实验室的建设目的。 二、建设目标 秉承着促进学生德智体美劳全面发展的教学理念，我国全面贯彻党的素质教育的教学方针。素质教育是以培养学生创新精神和实践能力为重点的教育。并且，在“大众创业，万众创新”的时代召唤下，探索、实践、创新也将成为新时代每位学生应该锻炼和具备的能力素养。学校作为学生接受文化教育和成长发展的重要平台，若能为学生提供一个自主合作地探索求知和师生、生生相互交流的实验室，将会具有重要的价值和意义： 锻炼学生的动手创造能力