机器人概论第十讲

第10课《认识机器人》执教者：谢贤晓【教材分析】《认识机器人》是浙江摄影出版社小学信息技术六下第二单元第1课时的内容。

本单元的教学内容围绕机器人展开，共6课时,本课主要通过机器人外观和历史的视角来认识机器人,激发学生对机器人的学习热情和兴趣。

【教学目标】知识与技能：了解机器人的产生、现状和发展。

过程与方法：能从众多具体机器人中归纳出机器人最基本的特征，能判断一个物体是不是机器人。

情感态度与价值观：产生主动关注、了解机器人的兴趣。

感受科技的飞速发展，从小树立爱科学的志向.培养学生的团队合作精神。

【教学重点】机器人的发展历史。

【教学难点】机器人的特点；能较快地、有针对性地收集有关机器人的资料。

【教学方法】本课主要采用“问题-探究”式教学法。

通过提问，巧妙设计多项任务，环环相扣，落实教学知识点.学生针对教师的提问，采用小组合作的方式，借助“绿色网络教室”学生端的“组共享与交流”功能展开学习.【教学准备】机房：教师机安装“绿色网络教室”控制系统和办公端软件，学生机安装“绿色网络教室"学生端软件。

学生:在纸上绘制“我心目中的机器人”教师：课件【教学过程】一、精彩导入机器人的特征通过实物展台出示学生课前绘制的“我心目中的机器人”，观看后,让学生归纳他们绘制的机器人的共同点是什么？—-“人形”，这时教师提问:“在生活中我们看到的机器人很多都不是人形的”出示ppt中几种机器人的图片，教师再一次提问：“那么这些不像人形的机器能称之为“机器人”吗？”“机器人需要具备怎样的特性？”引出本课的课题《认识机器人》，接着布置任务一。

任务一：上网查找，了解机器人的特征，同桌进行交流。

学生汇报查找结果，总结机器人的特征：外形、大脑、动作。

判断PPT中的图片是否是机器人.本环节通过巧妙的提问,激发学生的学习积极性,进而通过上网查找和归纳,建构一个初步的机器人特征的概念.学生汇报查找结果时，教师引导学生关键字的选择，使本课的教学难点得到突破.二、看书自学机器人的种类教师提问“为何要研发各异的机器人?",教师PPT展示具有不同功能的机器人图片并进行用途上的简单说明。

第 10 课常有的机器人教课目的：1、认识常有的机器人。

2、认识将来机器人及学术界开发机器人的准则。

3、查找资料，制作一个以机器人为专题的网页。

教课要点：1、机器人的分类及其用途。

2、开发机器人的准则。

教课难点：机器人的分类及其用途。

教课过程：一、激趣导入同学们，猜猜他是谁？人们不敢做的事情他敢做，人们做不来的事情他能做；他既不要吃，也不要喝，更不用休息了。

你知道他是谁吗？他就是我们的新朋友——智能机器人。

二、自学课文（一）机器人分类1、自学课文 63－ 65，达成以下作业（1）依据机器人的应用领域可分为己类？（2）每类机器人都是如何展开工作的？2、沟通学习成就。

3、从网络上搜寻资料，举例说明机器人工作特色及其应用范围。

如：自主式军用机器人车辆自主式车辆不需要操作手，而是依赖自己的人工智能来达成预约的动作和任务，主要特色是采纳了很多先从而靠谱的传感器和高速计算机系统，需要复杂的人工智能/ 专家系统程序。

在地面行驶时能选择最正确路线和地形抵达目的地。

自主式车辆的地面导向需要迅速计算机办理系统，而其察看系统需要有高水平的图像辨别能力。

b5E2RGbCAP固然自主式车辆是机器人车辆的发展方向，但当前各样自主式车辆研制都未达到适用阶段，大都是半自主式，并且达成的车型也不多，自主式工作能力有限。

p1EanqFDPw应用范围军用机器人车辆的应用范围很广，并且还在不停地扩大。

当前军用机器人车辆的主要应用有以下几个方面。

如：扫雷、清除爆炸物、标兵站岗巡逻等。

（二）将来机器人1、自学课文 66－ 67，思虑：（1）将来机器人与此刻机器人有何差别？（2）机器人开发原则是什么？为何要按照这条原则？2、学习沟通三、应用查找有关资料进行分类整理，制作一个对于机器人的专题网页。

教课反省：。

机器人概论机器人的概念随着科技的不断进步和人类对于自身生活的需要，人类逐渐开始探索机器人的广泛应用。

机器人是一种代替人类进行工作和活动的智能化机械设备，能够接受预定指令或通过人类直接控制，按照指令执行动作，以实现一定的生产或服务功能。

机器人的使用范围与领域日益扩大，其应用领域涉及到了工业、医疗、家庭、科学、军事、探险等多个方面。

机器人的历史机器人的历史可以追溯到19世纪，最早的机械设备是用于纺织业的自动纺线机，可以代替人类完成部分生产工作。

20世纪初期，机器人开始向非工业领域渗透，建立起了起初的触手可及的应用和模型。

在20世纪中期，美国卡内基梅隆大学研究员约翰·麦卡锡教授首先提出了“机器人”一词，并定义了机器人的三个基本属性：感知、决策和动作。

随着自动化技术的不断发展和智能化技术的进步，机器人逐渐成为了走向产业化的产品。

机器人的分类传统机器人可按照不同的应用场景或操纵机制进行分类，主要分为以下六类：（1）固定机械臂机器人：机器臂固定于位置，在固定点的范围内进行运动。

可应用于工业生产线上的装配、喷涂、焊接、搬运等多种生产作业。

（2）移动机器人：移动自由度多，可沿地面或空中运行，适合于地图绘制、仓库管理、清洁作业等方面的应用。

（3）合作机器人：可以与人类共同完成任务，常见的合作机器人为机器人手臂、机器人载人工具、机器人工作平台等。

（4）模块化机器人：一种可分离、可重组的组装体，具有较高的自适应能力，可用于多种不同场合的应用。

（5）专用机器人：根据不同的工作环境或功能要求，研发出的专用机器人，如矿山机器人、医疗机器人、探险机器人等。

（6）软体机器人：以柔性的物质或组件为基础，可弯曲变形，适用于復杂狭小环境下的应用。

机器人的特点（1）减少劳动力的使用：机器人可以代替人类在繁琐、危险工作中完成任务。

（2）提高生产效率：机器人运行稳定、速度较快，可持续地完成重复性工作，从而提高生产效率。

（3）提高产品质量：机器人具有高精度、高可靠性，可以有效避免因人为原因造成的误差和浪费。

页眉内容目录第一章机器人概论.................................................... - 1 - 《机器人概论》研究的内容......................................... - 1 - 什么是机器人？................................................... - 1 - 机器人的发展..................................................... - 2 - 为什么要发展机器人？............................................. - 3 - 机器人发展的三个阶段............................................. - 3 - 机器人学 ........................................................ - 4 -第一章机器人概论《机器人概论》研究的内容在机器人研究中，我们通常在三维空间中研究物体的位置。

这些物体可用两个非常重要的特性来描述：位置和姿态。

我们会首先研究如何用数学的方法表示和计算这些参量。

✧根据人的编程能自动的工作。

通过编程改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。

✧是人造的机器或机械电子装置，仍然是个机器机器人的定义：机器人学是一门不断发展的科学，上世纪60年代，可实用机械机器人被称为工业机器人；上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展。

因此，对机器人的定义也随其发展而变化。

国际上对机器人的定义很多：The Webster dictionary (Webster, 1993) ：“An automatic device that performs functions normally ascribed to humans or a machine in the form of a human.”一个自动化设备，它能执行通常由人执行的任务；或一个人型的机器美国机器人学会（The Robot Institute of America，1979)：“A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.”一个人技术已经完全成熟。

机器人概论公选课教学大纲课程需称：机器人概论英文名称:Introduction to Robotics总学时：28学时理论学时：26 实验学时：2 总学分：2一.课程的性质、目的及任务本课程属于公共选修课。

目前，机器人已由传统的工业应用领域向娱乐、商业零售、医疗、生物遗传、玩具、建筑、服务业及家庭应用等领域扩展，各行业和每个人的生活都可能提出对机器人的新的使用和设计要求，机器人或类机器人化产品的大规模产业化必将影响每个人的生活或工作。

让各行业的学生了解机器人技术，将有利于实现机电知识和其行业知识的融合，促进各行业的发展。

二.课程教学基本要求本课程综合介绍了机器人技术，设计思想和发展趋势。

主要介绍内容包括：机器人驱动器、操作手关节设讣、手臂、手腕、手，以及进一步完整发展机器人需要的关于腿、动力源、计算机和人工智能等方而的知识。

三•课程教学基本内容第一部分形形色色的机器人■机器人化的机器■工业机器人■服务机器人四. 水下机器人五. 农林业机器人六. 仿人形机器人七. 微型机器人和微操作机器人八. 军用机器人九. 娱乐机器人十. 探险机器人第二部分机器人结构和原理一.机器人手臂1.人臂机械模型2.直角坐标臂3.圆柱坐标臂4.球坐标臂5.SCARA 型臂6.关节式坐标臂7.蜿蜒臂&混合型机械臂设计二.机器人手腕1.人手腕机械模型2.直接驱动手腕3.机器人活动手腕类型三.机器人的手1.人的手2.机器人的手3.灵巧手结构（通用电气、Stanford/JPL、Victor日立、MIT、Jameson、贝尔格莱徳、Odctics、Sarcos、Omni 等）MOTOMAN / SV3机器人原理讲解、工业机器人演示实验四.机器人的腿1.人腿机械模型2.四足、六足腿步态3.机器腿的类型和结构（卡内基•梅隆步行器、步行卡车、伪小马、六足昆虫、“奥徳特”、ASV.双足机器人、动态步行器、HONDA双足步行机器人）＜附1：日本国际机器人展览会录像、麻省理工机器腿实验室机器人录像＞五.遥操作机器人及感觉型自主机器人1.介绍2.动力系统3.传感/反馈机构简单原理4.听力5•控制系统简单结构5.人力放大器简单结构6.遥操作机器人简单原理＜附2：机器人化自动工厂录像〉（总大利菲亚特汽车、辛辛那提•米拉克隆等机器人自动线）＜附3：各国机器人研究现状和机器人的未来发展录像1＞＜附4：各国机器人研究现状和机器人的未来发展录像2＞考核四.学时分配表五•教材及教学参考书教材：自制多媒体课件参考书：Robot Evolution , The Development of Anthrobotics Mark E.Rosheim JOHN WILEY & SONS,INC.六•有关说明1.先修课程：2.培养目标、适用专业：专业不限3.双语教学的要求与比例：4.对学生培养能力的要求，需学生自学而不占用学时部分的内容与要求，考核形式: 考查5.大纲的使用说明：6.撰稿人：李挺2004-6-30。

第10课《认识机器人》一、说教材与学生（一）教学内容和地位本课教学内容为《小学信息技术（六年级下）》第二单元“与机器人零距离”中的第1课，本课出发点是站在机器人外部和历史的视角来认识机器人。

主要任务是让学生获得对机器人的初步认识和了解。

由“机器人的由来”、“机器人的种类”、“机器人的特征”和“机器人的发展”4部分内容组成。

本节课是本册教材最后一个单元的第一课，为今后了解机器人，激发学生对机器人的学习热情和兴趣等打下基础。

（二）教材对象本课的教学对象是小学六年级学生，由于农村学生对机器人的概念和实物都不甚了解，因此给对于突破本节课的难点带来一定有难度。

（三）教学目标1.知识目标：了解机器人的特点，认识机器人的真正含义。

2.技能目标：会搜索收集有关机器人的资料，能进行编辑、分类整理3.情感目标：了解机器人的发展历史，感受科技的飞速发展，对机器人的相关事情感兴趣。

（四）教学重点、难点教学重点:机器人的发展历史和机器人的特点。

教学难点:机器人的特点二、说教法与学法教法：因此本课以“任务驱动法”为主，从一些学生喜闻乐见的信息处理任务出发，引导学生由易到难完成任务，使学生具有获取、传输、处理和应用信息的能力。

采用问题发现式教学，整堂课围绕着“什么是机器人”这样一个中心问题展开研究讨论，利用网络资源，学生自主探究。

让学生在搜索中不断认识重组机器人的概念，同时利用机器人的判断标准能准确地判断出什么是机器人。

学法：学生经历“探究—合作—创新”学习过程，学生在明确目标任务的前提下，充分发挥主体作用，发现方法、解决问题，最大限度地发挥学生的学习积极性。

三、说教学程序第一个环节:激发兴趣，引出课题主问题：这是机器人吗？教师：同学们知道这是什么吗？（玩具车）我的这个玩具车可跟别的玩具车不一样哦！那我们今天来看看这个“玩具车”有什么不一样的地方。

（出示机器人实物，演示小车汽车人走迷宫。

）现在大家知道我这个玩具车的不同之处了吧？那同学们知道他不同在哪里吗？（会自己拐弯、避障，有一定感知能力和判断能力）。

机器人技术基础机器人的发展工业机器人是应用于制造环境下以提高生产率的一种工具。

它的历史并不算长，直到1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正拉开了帷幕。

二十世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。

1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可作点位和轨迹控制，这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。

英格伯格在大学攻读一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的伺服理论。

德沃尔曾于1946年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。

1954年,德沃尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。

1959年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。

工业机器人可用于承担常规的、冗长乏味的装配线工作，或执行那些对工人也许有危害的工作。

例如，在第一代工业机器人中，曾有一台被用于更换核电厂的核燃料棒。

从事这项工作的工人可能会暴露在有害量的放射线下。

工业机器人也能够在装配线上操作——安装小型元件，例如将电子元件安装在线路板上。

为此，工人可以从这种冗长乏味任务的常规操作中解放出来。

通过编程的机器人还能去掉炸弹的雷管、为残疾者服务以及在我们社会的众多应用中发挥作用。

机器人可被看作将臂端执行工具、传感器以及夹爪移动到某个预定位置的一台机器。

当机器人到达该位置，它将执行某个任务。

该任务可能是焊接、密封、机械装载、机械卸载，或许多装配工作。

除了编程以及打开和关闭系统之外，一般情况下，均不需要人们的参与就能完成这类工作。

机器人是一台可再编程的多功能机械手，它可通过可编程运动移动零件、物料、工具或特殊装置以执行某种不同任务。