粤科版高中通用技术选修3-简易机器人制作：拼装式简易机器人的制作_课件1

《简易机器人制作》PPT 课件
本课程将教你如何制作一个简易机器人，学习电路组装、机器人程序编写和 机械部件设计等技能。
概述
电路组装
学会设计和组装机器人所需 的电路，掌握电子元件的连 接和布线。
机器人程序编写
学习编写机器人的程序，让 机器人具备自主操作和执行 任务的能力。
机械部件设计
了解机械部件的设计原理， 如机器人的动力系统和运动 机构。
所需材料
Arduino板
直流电机
舵机
蓝牙模块
步骤
1
硬件搭建
设计电路图，进行电路组装和机械部件的设计。
2
软件编写
搭建IDE环境，编写程Βιβλιοθήκη 实现蓝牙通信和红外遥控。3
调试
对电路和程序进行调试，确保机器人正常运行。
结论
通过本课程，您将掌握制作简易机器人的基本知识和技能，成为一个机器人制作的高手。

什么是机器人？面对这个问题，多数人脑海里 浮现的可能是影视作品中那些令人难忘的机器人角 色，如铁臂阿童木、终结者、机械战警等。它们充 满智慧，能力超群，能完成很多人类所不能从事的 工作。事实上，这些机器上只是艺术家对现实生活 中正在为人类服务的机器人的智慧和能力的艺术夸 张，两者之间还有很远的距离。那么，现实中的机 器人目前在人类社会活动中扮演着什么样的角色呢？
表1.2简易机器人与实用机器人的对比
与实用机器人相比，简易机器人“麻雀虽小，五 脏俱全”，虽然它重量轻、体积小，在功能,结构等 方面相对十简单，但与实用机器人没有本质的差别。 同学们，就让我们从简易机器人入手来学习有关机器 人的知识吧，在掌握了简易机器人的基本设计、制作 和控制知识后制作更复杂的机器人就不再是遥不可及 的事了。
机器人为我们探知未知世界 人类能生存的空间是有限的，而广袤的宇宙 却是无限的，只有借助机器人才能把我们的探索 能力延伸出去，拓展人类的活动空间。现在机器 人既能上九天揽月，又能下五洋捉鳖，甚至在炙 热的火山口或者严寒的极地，都留下了它们的足 迹。
以上只是列举了机器人的几种典型应用，形形色色 的机器人还有很多。从这些例子可以看出，机器人是人 类认识自然和改造自然的一种工具。它们并不一定需要 具有人的外形和所有功能。我国科学家曾经对机器人下 过这样的定义：机器人是一种自动化的机器，所不同的 是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感 知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有 高度灵活性的自动化机器。
自制零件的材料应该很容易得到，所需要的工具比较简单， 符合同学的技能水平，花费的金钱和时间都比较合理。教 材中的灭火风扇、可伸缩毛巾架、球架、旋转编码器码盘 和一些简单小电路都是自制零件的例子同学们一定会发现 亲手制作这些零件非常有趣。

通用技术选修ⅲ简易机器人的制作课件.
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我

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遵循的原则
1.kiss（keep it simple stupid）简 单直接。
2.一切从实际出发，经济优化。
3.不断改善，力求创新。
4.模块化的开发思想
5.亲自动手实践
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三要素
机器人的三个主要部分:
（1）底盘 （2）模组 （3）载荷
电机——执行器部分 PLC——控制器部分 接口——传感器部分
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我的机器人如何转向？
双车轮转向的实现，使一个轮子不 动，另一个转动一定时间转动对应角 度，或者一个正转另一个反转一定时 间，实现转向。
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动作示意图
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3 .准备相应的材料
按照机器人的动作要求和执行 环境准备材料.此时应该对材料的 组合方式,动作的实现原理有了清 楚的构思
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工具与材料：
它充分体现技术世界的奥妙
与神奇，实践性强、挑战性大、 涉及面广。
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3
有木有想过制作你的第一 台机器人？？？？？？？
学问如果只是纸上谈兵的话，那 么书本都是废纸。
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4
我们从最简单的机器人说
起：简单的机器人只要实现一些动作,
不需要能够进行智能思考.一般来说制作 过程需要以下几步:
（以避障小. 车为例）
外线探头为小车的“眼睛”，电机为小车的 “双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是 否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑 来控制“双足”的行动方向。从而实现小车的 自动避障。
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2 .设计机器人的动作
设计机器人可以通过哪些动作来 实现响应的功能
本项目机器人采用三轮传动结构 ： 前面左右两边的两个轮子是主动轮， 各接一个电机作为动力 ；后轮是从动 轮，起到平衡的作用。

1.链传动的结构及带传动和齿轮传动的区 别。
2.链传动如何传递运动和力？ 3.以变速自行车的链传动为例，分析和讨 论链传动比，并给出公式。 4.计算不同飞轮(从动轮）齿数时的传动 比。 5.设计一种试验方法，验证计算得出的传 动比。
总结
与摩擦型带传动相比，链传动无打滑现象，因而能 保持准确的传动比；又因链条不需要像带那样张得很紧， 所以作用在轴上的压轴力较小；链传动能在温度较高、 有水或油等恶劣环境下工作，与齿轮传动相比，链传动 易于安装，成本低廉；在远距离传动时，结构更显轻便。
带传动原理
知识窗
根据传动原理不同，带传动可分为摩擦传动型和 齿合传动型两大类。 （一）摩擦传动型
摩擦传动型当主动带轮转动时，依靠与带轮表面 的摩擦力带动从动带轮转动，从而传递运动和力，绝 大部分带传动属于摩擦型带传动。
摩擦型传动中，根据带的截面形状不同， 可分为普通平带传动；V型带传动；多楔带传 动；圆带传动。
带传动与链传动
一、带传动
在机床、汽车和机器人等各种机械传动装置中，广 泛应用着带传动，如图所示，带传动一般由固定于主动 轴的带轮1（主动轮）、从动轴上的带轮2（从动轮）和 张紧在两带轮上的传动带3组成，当主动轮转动时，通 过传动带将运动和力传递到从动轮，使从动轮和从动轴 转动。如果主动轮的直径小于从动轮，则带传动是减速 传动，反之为增速传动。
总结
其缺点是需要润滑以减少条与链轮之的磨损：传动 的平稳性差，会产生噪声；且只能用于平行轴间的传动 链传动主要用在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及 其他不宜采用齿轮传动的场合如摩托车和电梯中传动的 应用。
今天的学习到此结束，大家都同步带传动， 靠带上的齿与带轮上的齿槽的齿合作用来传递 运动和力，同步带传动时，带与带轮之间不会 产生相对滑动，能够获得准确的传动，因此它 兼有带传动和齿轮传动的特性和优点。

零件连接及加固为了搭建一个稳固的构，要利用来自三 个维度的支撑。
搭建的例子
搭建过程
讨论与合作
在搭建机器人的过程中，除了要注意其结 构的稳固，还要注意重心的位置分析以下哪种 搭建方式更稳固。
设计与实践
活动任务 搭建不同结构的简易机器人。
活动过程及结果
今天的学习到此结束，大家都学会了么？
谢谢
拼装式简易机器人制作
一、了解拼装式简易机器人
拼装式机器人又称积木式机器人，它是利用多种类 型的组件来拼装简易机器人的机械部分。
（一）拼装式简易机器人套件的零件及其搭建
拼接式高易机器人的“身躯”有各种结构，可以 通过组件拼装来实现。
零件尺寸 拼接式简易机器人套件的零件都以固定的
规格制造，以便于拼接，所以了解各个零件的 长、宽、高比例是搭建的基础。

机器人具有独立性，完整的机器人系统，在工作中
可以不依赖于人的干预。
我国科学家对机器人的定义是：
“机器人是一种自动化的机器， 所不同的是这种机器具备一 些与人或生物相似的智能能 力，如感知能力、规划能力、 动作能力和协同能力，是一 种具有高度灵活性的自动化 机器”。
机器人指挥、礼仪机器人
1、机器人与人 解放了人 保护了人 延伸了人
科幻作家阿西莫夫于1940 年提出了“机器人三原则”：
1，机器人不应伤害人类；
2，机器人应遵守人类的命令， 与第一条违背的命令除外；
3，机器人应能保护自己，与第 一条相抵触者除外。
没有机器人，人将变为机器
：“日本机器人的数量居世界 首位，而失业人口最少，英 国机器人数量在发达国家中 最少，而失业人口居高不下”， 这也从另一个侧面说明了机 器人是不会抢人饭碗的。
无论站还是坐，不能摇动和抖动 对话时目光不能游弋不定 要控制小动作 不要为掩饰紧张情绪而散淡
最优雅的礼仪修养是体现自然
以一种修养面对两种结果
必须首先学会面对的一种结果----被拒绝
仍然感谢这次机会，因为被拒绝是面试后的两种结 果之一。
被拒绝是招聘单位对我们综合考虑的结果，因为我 们最关心的是自己什么地方与用人要求不一致，而 不仅仅是面试中的表现。
人工采摘费时、费力。 机器采摘效率高、质量差 机器人采摘提高了效率、 质量
讨论人、机器、机器人之 间的区别与联系
机器人的动作机构具有类似于人或 其他生物体的某些器官（肢体、感官等 ）的 功能；
机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活
多变；
机器人具有不同程度的智能性，如记忆、
感知、推理、决策、学习等；
简易机器人制作
《通用技术》选修课程

2.红外传感器 平台式简易机器人ห้องสมุดไป่ตู้2个红外发射管和1个
红外接收模块共同构成红外传感系统，它主要 用来检测前方。左前方和右方的障碍物，检测 距离为10～80cm图4－3是当方有障碍的情况。
（三）平台式简易机器人的部分传感器 3.碰撞传感器
设计与实践
活动目标 1.掌握不同传感器的意义。 2.合理使用机器人了解不同的功能。 3.总结传感器的特点和不足。
设计与实践
活动方式 3-5个人为一组进行活动，每组可以选择12个活动展开。
活动成果
每个小组展示所选择活动的成，果并介简易机器 人使用的传感器、程序的设计思路在调试过程中遇到 的问疑和改进的方法等，提出还没有解决的问通，与 全班同学一起进行探讨和交流，通过活动增强对传感 器的了解，并填写表格。
课后作业
（三）平台式简易机器人的部分传感器
1.左、右光敏感器 我们已经学过光传感器的原理，在这种简
易机器人中，光敏传感器的输出信号是模拟信 号，左、右光敏传感，分别与模拟输入口PEO、 PEI相连。光传传感器的输出出信号经过模数 转换后变为数字信号，其输出范力0～255亮度 越高输出的数值越小。
（三）平台式简易机器人的部分传感器
平台简易机器人制作
一、了解平台式简易机器人
（一）平台式简易机器人的控制系统 平台式简易机器人控制系统的核心是单机片和外部
存储器，外围有电源电路通信电路、接口电路、驱动电 路、硬件扩展总线等等，其控制结构图如下。
（二）平台式简易机器人的行走
平台式高易机器人是通过两个驱动轮和两个随动 轮来行走的，通过改变电动机输入电压的方式来控制 电动机的转速，经过三级直轮系将电动机的转动传给 驱动轮，满足它行走的速度和转矩。
根据不同传感器的特点及不足写一份总结，要求 字迹工整，条理清晰。

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亮点流动程序分析
ORG 0000H
START：MOV A，#11111110B ;
LOOP：MOV P1，A
ACALL DELAY ；调延时子程序
RL A
；A左移一位
SJMP LOOP；转回LOOP处再将A送P1口
DELAY:：MOV R7,#80H
L1:：MOV R6,#0FFH
L2:：NOP
电导率的影响，但不适合测量海棉或棉 织物等吸音材料。
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四、位置传感器
位置传感器既可以用来检测位移（角位 移和线位移）也可用于检测运动。在机 器人中应用较广，如手、脚的移动定位 等检测。
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4.1 电位器式位置传感器
这是一种最简单的位置传感器，有旋转式的也 有直线式。它们拥有以下特点：
1、性能稳定、结构简单、精度较高。 2、输出信号范围可以选择。 3、输入输出特性可以是线性的也可以是其它
功能
工作电源引脚 I/O口线P1.7 I/O口线P1.6 I/O口线P1.5 I/O口线P1.4 I/O口线P1.3 I/O口线P1.2 I/O口线P1.1 I/O口线P1.0 I/O口线P3.7
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最小系统应用实例
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（6） 单片机的软件
机器语言、汇编语言、高级语言 机器语言是CPU能够直接识别并执行的最底层的语言，
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光敏二极管特性
红外光敏二极管在无光照时其反向电阻 为无穷大，正向电阻大约为10K；有光照 时，反向电阻随光照强度增加而减小， 阻值可达几K或1K以下。
无反压时，正向电压与光照强度成比例， 一般可达0.2~0.4V。
应用电路：
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三、超声波传感器
由发射和接受两大部分组成，除了电路， 主要器件是超声换能器，其基本原理是 基于压电效应。发射与接受往往使用同 一个探头。

汽车自动化生产线上的机器人
地 雷 探 测 机 器 人
火 星 探 测 机 器 人
二、本模的内容设置 四、本模块的内容设置
简易机器人制作
单片机及其控制程序
单片机与控制电路
单片机与传动机械
教材每一章设置一个大任 务，通过机械、电子、控 制等的综合应用，基于一 定的教学平台让学生设计 制作出简易机器人。
科幻作家阿西莫夫于1940 年提出了“机器人三原 则”： 1，机器人不应伤害人类；
2，机器人应遵守人类的命令， 与第一条违背的命令除外； 3，机器人应能保护自己，与第 一条相抵触者除外。
没有机器人，人将变为机器
：“日本机器人的数量居世 界首位，而失业人口最少， 英国机器人数量在发达国家 中最少，而失业人口居高不 下”，这也从另一个侧面说 明了机器人是不会抢人饭碗 的。
作业
解放了人 保护了人 延伸了人
的案例
资源库
中国机器人网 http://www.robotschina.co m 机器人博览----中国机器人科 普博览 /gb /technology/robot
简易机器人制简易机器人制通用技术选修课程简易机器人制作现代农业技术汽车驾驶与保建筑及其设计服装及其设计家政与生活技电子控制技术技术与设计1技术与设计1技术与设计2技术与设计2简易机器人制作简易机器人制作是一个基于计算机技术的学习平台将机械电子控制等技术与信息技术的应用有机组合的课程模块是在技术与设计1技术与设计2必修模块学习之后的选修模块也是一个充分体现技术世界的奥妙与神奇实践性强挑战性大涉及面广的模块
人工采摘费时、费力。、 质量
讨论人、机器、机器人之 间的区别与联系
机器人的动作机构具有类似于人或 其他生物体的某些器官（肢体、感官等 ）的 功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活

前引
根据机器人的功能和应用的不同，其机械设计的差 异很大。图3-43所示的工业机器人由固定支撑和机械手 组成。而图3-44的排障机器人是由用于行走的腿、实现 操作的机械手和支撑体组成。
简易机器人的机械设计一般有固定形式和 拼装形式两种。
一、简易机器人的腿
目前，简易机器人的腿主要有履带式、轮式和足 式等。
根据简易机器人功能的不同，其操作装置也不相同。
今天的学习到此结束，大家都学会了么？
谢谢
Hale Waihona Puke 设计与实践分析和讨论采用齿轮传动四轮形式的简易 机器人的行走。
讨论与分析 请大家讨论：
1.电动车驱动的是哪两个轮子？ 2.齿轮传动是如何将电动车的转动传递给 车轮的？
制作要求： 1.分析和讨论如图的六腿和单腿的运动规律
。 2.实现六足 3.根据制作过程中出现的问题，进行调整和
完善。
知识窗
二、简易机器人的手抓
家庭幼儿园社区是孩子发展的三大环境但长期以来在狭隘的教育思想观念影响下大多数人认为孩子的教育即幼儿园教育忽视了家庭社区两大环境的存在陷入了幼儿教育的误区
简易机器人的机械设计
机器人
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它 既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也 可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任 务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业 ，或是危险的工作。