機(jī)器人工作室解決方案

1、機(jī)器人工 作室解決方案12目 錄 2第一部分機(jī)器人工作室解決方案簡述 31、 理念設(shè)計(jì)、嘗試、制作、完善 32、 目標(biāo) 33、 工作室建設(shè) 34、 配備器材 45、 資源 56、 教學(xué)模式 57、 教研支持和培訓(xùn) 5第二部分機(jī)器人工作室配置方案 61、 機(jī)器人工作室基本設(shè)備設(shè)施目錄（參考） 62、 機(jī)器人設(shè)備配置目錄 6第一部分機(jī)器人工作室解決方案簡述一、理念設(shè)計(jì)、嘗試、制作、完善學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，能夠了解和掌握結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電子、機(jī)器人和創(chuàng)造發(fā)明的基本知識，設(shè)計(jì)制作出機(jī)械結(jié)構(gòu)作品、動力機(jī)械作品、電子作品、機(jī)器人作品的模型。二、目標(biāo)本方案從教學(xué)和競賽的實(shí)際出發(fā)，本著方便機(jī)器人知識的教學(xué)，著力提

2、升學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的宗旨，力求達(dá)到：(1) .本方案在時(shí)間、空間上能夠保證完成掌握機(jī)器人知識所要求的教學(xué)任務(wù)，而且具有空間拓展性，使機(jī)器人工作室能夠成為學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新、技術(shù)發(fā)明的場所。(2) .機(jī)器人工作室整體布局科學(xué)合理，除了機(jī)器人設(shè)備之外，還利用充滿機(jī)器人文化色彩的掛圖、生動活潑的機(jī)器人模型等。在這既充滿技術(shù)活力，又充滿人文色彩、情景交融的教學(xué)環(huán)境里，為提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，全面、健康發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。(3) .機(jī)器人工作室以簡易機(jī)器人課程標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，集國家課程、校本課程于一體的綜合實(shí)踐中心，是學(xué)校進(jìn)行素質(zhì)教育和開展第二課堂活動的基地。(4) .機(jī)器人工作室功能分區(qū)清晰，配有活動區(qū)(

3、配備了大型競賽活動的場地)， 滿足學(xué)生參加大型機(jī)器人競賽活動(如中國青少年機(jī)器人競賽、全國中小學(xué)電腦制作活動等機(jī)器人大賽)的需求。三、工作室建設(shè)機(jī)器人工作室建設(shè)方案緊扣新課標(biāo)的精神，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，緊貼機(jī)器人知識，服務(wù)機(jī)器人課程，滿足機(jī)器人活動開展過程中師生技術(shù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐對教學(xué)環(huán)境、工具、 機(jī)器人設(shè)備的需求。建設(shè)機(jī)器人工作室，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生對電子知識、軟件編程、機(jī)械運(yùn)動等綜合能力的提高，充分發(fā)揮學(xué)生技術(shù)思想和方法的領(lǐng)悟與運(yùn)用，能夠充分完成學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)中的探究、制作、 試驗(yàn)與創(chuàng)造等綜合實(shí)踐活動，以及參加各類機(jī)器人競賽活動。機(jī)器人工作室體現(xiàn)了機(jī)器人活動的主要特征立足實(shí)踐

4、、 注重創(chuàng)造，并給學(xué)生一個實(shí)踐的平臺、探究的平臺、創(chuàng)造的平臺和展示自我的平臺。機(jī)器人工作室設(shè)有教學(xué)區(qū)、活動區(qū)、陳列存儲區(qū)。教學(xué)區(qū)：它是師生進(jìn)行機(jī)器人知識教學(xué)的主要區(qū)域，在這個區(qū)域里，授課教師可利用幻燈、LCDa影等設(shè)備向?qū)W生展示機(jī)器人科學(xué)的奧秘，通過示范表演演示簡易機(jī)器人的制作和編程方法，學(xué)生則根據(jù)教學(xué)任務(wù)對機(jī)器人進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動手制作與技術(shù)構(gòu)建的平臺?；顒訁^(qū)： 練習(xí)區(qū)域?yàn)閷W(xué)生們配備了各種的比賽練習(xí)場地，以便學(xué)生們在學(xué)習(xí)機(jī)器人過程進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。陳列存儲區(qū)：機(jī)器人活動的器材種類比較多，也有各種各樣的工具，因此需要有大容量的存儲區(qū)。同時(shí)存儲區(qū)也是一個展示的窗口。各種學(xué)生的作品都可以陳列

5、出來。工作室參考效果圖四、配備器材器材種類不僅豐富多樣，而且軟硬件間可以單獨(dú)或組合使用，具有高度的開放性和靈活性，體現(xiàn)了新課標(biāo)的教育理念。五、資源本方案的資源豐富， 不僅有書本資源，還有電子資源和網(wǎng)絡(luò)資源，如教學(xué)資源（教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)課件、視頻教程等）、搭建手冊、競賽資源（例程、文檔說明）等教輔資源。六、教學(xué)模式主題引入一一動手實(shí)踐一一拓展發(fā)散一一成品展示一一課后點(diǎn)評七、教研支持和培訓(xùn)支持方式多元化：網(wǎng)絡(luò)、電話、點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對面等。支持內(nèi)容多樣性：專家指導(dǎo)、形成開放性教學(xué)研討平臺。課程相關(guān)的教學(xué)服務(wù)、技術(shù)支持。第二部分機(jī)器人工作室配置方案機(jī)器人工作室綜合了機(jī)械工程、電子工程、傳感器應(yīng)用、信息技術(shù)、

6、程序設(shè)計(jì)、自動化控制等多種學(xué)科內(nèi)容，它以機(jī)器人作為教學(xué)的載體，是學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人知識的場所。通過它， 學(xué)生能夠利用相關(guān)的零件，進(jìn)行機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作活動， 從中理解和掌握單片機(jī)芯片、機(jī) 械傳動及機(jī)器人的基本知識，進(jìn)而掌握設(shè)計(jì)和制作自動控制機(jī)器或控制系統(tǒng)的方法。、機(jī)器人工作室基本設(shè)備設(shè)施目錄（參考）序號名稱主要技術(shù)參數(shù)單 位數(shù)量備注1書寫板通用規(guī)格塊12教師臺通用規(guī)格張13多媒體教學(xué)設(shè)備LCD#影機(jī)+投影幕布等。套14總控電源帶有防雷擊設(shè)施，有可靠的接地保護(hù)。套15電腦當(dāng)前主流機(jī)型和配置臺406教師椅高度可調(diào)把17學(xué)生凳穩(wěn)定性好，結(jié)實(shí)耐用把408陳列柜分層套19學(xué)習(xí)實(shí)踐兩用工作臺通用規(guī)格套4010

7、墻向展板-塊511藥箱個112消防設(shè)施套1表中的數(shù)量只是一個建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計(jì)算的，我們可根據(jù)教室大小、參與學(xué)生人數(shù)以及其他需求，靈活調(diào)節(jié)配置種類及其數(shù)量。二、機(jī)器人設(shè)備配置目錄日常教學(xué)活動設(shè)備方案表（表中的數(shù)量只是一個建議值，本建議是按15人為一班，3人為一組計(jì)算的）序 號產(chǎn)品 名稱規(guī)格要求單 位數(shù) 量備注1中鳴 機(jī)器 人快 車系 統(tǒng)學(xué) 習(xí)版 V4.01 .套件必須基于積木思想設(shè)計(jì)，具有可重復(fù)使 用性。2 .套裝配置1個智能機(jī)器人控制器、1條USB下 載線、2個帶驅(qū)動減速馬達(dá)、2個灰度檢測傳感 器、2個觸碰檢測傳感器、2個發(fā)光指示燈、1 個音量檢測傳感器及 300多

8、個積木零件。3 .積木零件包括至少 4個齒輪零件及相關(guān)齒輪 傳動固定零件。套40提供編程 平臺，可 以啟發(fā)學(xué) 生創(chuàng)造聲 控?zé)?、?易機(jī)器人 小車等簡 易的控制4 .智能機(jī)器人控制器要求：CPU為8位以上（含8位）單片機(jī)，具后不少 于32K （含32K）容量存儲器，使用串口通訊， 速度達(dá)到9600bps,配置不少于24路傳感器接 口，其中至少有8路模擬接口，內(nèi)置16個字符 液晶顯示器、內(nèi)置發(fā)首喇叭，內(nèi)置 6節(jié)AA電池 電池盒及外接DC電源接頭，方便擴(kuò)展。5 .套件可以搭建出智能循線小車、避障小車、 智能聲控?zé)舻饶Ｐ汀? .產(chǎn)品必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠 家資質(zhì)證明并負(fù)責(zé)人員培訓(xùn)。系統(tǒng)，并

9、 互相結(jié) 合，讓機(jī) 器人動起 來。2積木 快樂 搭建 套裝1拼插式結(jié)構(gòu)，易于組裝和拆卸，可重復(fù)使用。套件必須基于積木思想設(shè)計(jì)，具有可重復(fù)使用 性。積木結(jié)構(gòu)件主要包含梁類、十字棍類、板 類、墊片類和齒輪等。梁類分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸為 8mm長度為8mm勺整數(shù)倍數(shù)。 有1格梁、2個梁、3格梁、5格梁、9格梁、 13格梁、19格梁。異型梁有 5格1/4圓梁、8 格120度梁和6格90度梁。梁類在長度方向的 面上按8mm的間距均布直徑 4.9mm通孔，孔上 兩面內(nèi)凹對邊長度為 6mm勺六角形孔。十子棍類截面為十子形,長度為4mni勺倍數(shù)。2.積木零件包括至少 4個齒輪零件及相關(guān)齒輪 傳動固

10、定零件。套40可以啟發(fā) 學(xué)生設(shè)計(jì) 和制作齒 輪傳動裝 置、連桿、 指南車、 旋轉(zhuǎn)木 馬、云梯 等傳動機(jī) 械的項(xiàng) 目，以及 曲柄搖 門、升旗 桿等簡單 的系統(tǒng)。4機(jī)器 人快 車系 統(tǒng)挑 戰(zhàn)版1.32位處理器，具有 20路自由端口（ 12路數(shù) 字接口，8路模擬接口），2路專用馬達(dá)端口。 內(nèi)置16個字符液晶顯示器、內(nèi)置發(fā)音喇叭，內(nèi) 置6節(jié)AA電池的電池盒及外接 DC電源接頭， 方便擴(kuò)展。2 .結(jié)構(gòu)件豐富，不少于 600個，積木結(jié)構(gòu)件主 要包含梁類、十字棍類、板類、墊片類和齒輪 等。梁類分為直梁和異型梁。直梁寬和高尺寸 為8mm長度為8mni勺整數(shù)倍數(shù)。有1格梁、2 個梁、3格梁、5格梁、9格梁、13

11、格梁、19格 梁。異型梁有5格1/4圓梁、8格120度梁和6 格90度梁。梁類在長度方向的面上按8mni勺間距均布直徑 4.9mm通孔，孔上兩面內(nèi)凹對邊長 度為6mni勺八角形孔。十子棍類截面為十子形,長度為4mni勺倍數(shù)。3 .傳動件不少于 20個（24齒齒輪，24齒冠齒 輪，蝸桿，24齒傘齒、小皮帶輪、大皮帶輪、 差速連接件、直齒差速齒輪）。套40提供編程 平臺，使 學(xué)生能夠 設(shè)計(jì)和制 作自行 車、尋跡 運(yùn)球機(jī)器 人、避障 機(jī)器人、 流水燈、 升降臺、 滅火機(jī)器 人等機(jī)器 人項(xiàng)目。4 .執(zhí)行器不少于 20個（9V馬達(dá)、1: 48減速齒 輪箱、小伺服馬達(dá)模塊、白紅綠色燈、超級風(fēng) 扇。）5 .

12、傳感器類型豐富，不少于20個（傾斜傳感器， 光敏傳感器，觸碰開關(guān)，溫度傳感器，磁敏傳 感器、人體紅外傳感器、光閘傳感器、振動傳 感器、錄放音模塊、紅外發(fā)射和接收模塊、煙 感傳感器等）。表2各項(xiàng)競賽活動配置方案（適合參與省市級別的科協(xié)、電教館競賽）序 號產(chǎn)品 名稱規(guī)格要求單 位數(shù) 量備注1電教 館足 球機(jī) 器人1 .配置高速高力矩金屬馬達(dá) 4個、2路4驅(qū)馬達(dá) 驅(qū)動板1塊、7路180度紅外檢測模塊2個、10 80CM高精度紅外測距模塊（輕量版） 4個、火 焰模塊2個、高級指南針模塊1個、18.5V高功 率2200mAh鋰聚合物電池組1個、7.4V帶保護(hù) 鋰電池組（2節(jié)1000mAh）、高級多功能充

13、電器 1 套、高強(qiáng)度底盤1套及螺絲等固定零件 1套。2 .高速高力矩金屬馬達(dá)參數(shù)要求：（1）.采用六角軸輸出，承受扭力大。（2）.標(biāo)準(zhǔn)兩線接口，可直接與中鳴大功率馬達(dá)板連接使用。（3）.12V電壓設(shè)計(jì)，600rpm （轉(zhuǎn)/分鐘）末端輸 出;（4）.10KG.CM 堵轉(zhuǎn)力矩（馬達(dá)兩端12VD（時(shí)）；（5）.無負(fù)載工作電流：570mA;（6）.堵轉(zhuǎn)電 流：8.4A（馬達(dá)兩端 12VDC9。3 .控制器規(guī)格：32位高性能ARM處理器 （Cortex-M3內(nèi)核，主頻高達(dá)72MHZ,內(nèi)置512K程 序存儲器,64K數(shù)據(jù)緩沖器,200個16位數(shù)據(jù)保 存器），EEPROME合X1-Core操作系統(tǒng)，修改參

14、數(shù)變量/、再需要頻繁更改程序，直接操作RCU就能夠達(dá)到精確修改全局變量目的，程序調(diào)試 更方便，更快捷。并可存儲多個測試程序進(jìn)入 RCU隨時(shí)隨地艾更程序運(yùn)行，減少來回調(diào)試的 時(shí)間。48路接口，其中16路模擬接口， 16路 純數(shù)字接口， 4路高電壓馬達(dá)專用接口，1個串口（支持 9600-115200等多種波特率），2個并 行端口，14個I2C端口，1個藍(lán)牙端口， 8個伺 服電機(jī)控制端口（硬件支持控制精度達(dá) 0.1度）。 內(nèi)置LCD液晶顯示模塊（采用 128X64點(diǎn)陣液 晶顯，支持圖形、中文；最多可顯示8X4個漢字或16X4個字符，可中英文混合顯示，帶 背光控制）、藍(lán)牙模塊（實(shí)現(xiàn) RCU間的無線數(shù)據(jù)

15、套20傳輸，并可與手機(jī)進(jìn)行通訊遙控） 和蜂鳴器（可 發(fā)出頻率為20Hz20kHz的聲音），帶有電源指 示燈（雙色指示燈，電源開關(guān)指示，電源欠壓 指示），還有一些USBUSB2.0全高速下載接口， 支持U盤模式）、電源（DC5.5X2.0插座 輸入 電壓范圍DC6.5V-12.0V ）、功能按鍵（支持 自定義按鍵功能，默認(rèn)為下載（返回）、上（+）、 下（-）、運(yùn)行（確定）功能）、開關(guān)鍵（按壓式 自鎖開關(guān)按鈕）等端口及按鍵。4 .復(fù)眼傳感器規(guī)格：每個復(fù)眼傳感器有7路模擬采樣，可以返回最大值、最小值、平均值、 最大值通道號、最小值通道號及每個通道的值， 使用通用的I2C接口通信。5 .指南針規(guī)格：標(biāo)

16、準(zhǔn) I2C 4芯接線端口，返回 值0360度，有8個方位指示燈，有硬鐵補(bǔ)償 功能，正北矯正功能。6 .紅外測距模塊規(guī)格：新型紅外測距模塊是專 為機(jī)器人設(shè)計(jì)的測障傳感器，它通過發(fā)射紅外 線并測量紅外線被反射回來的相位來計(jì)算被測 物體和測距模塊之間距離，并以電壓大小的形 式輸出給主控制器，有效距離 880厘米。7 .輪胎規(guī)格：輪寬15mmi胎，可單個使用，也 可兩個以上組合使用，直徑 50mm白色小輪， 橙色輪轂，對邊7mnv邊形型接口。2人形1 .力矩為10公斤/厘米的高性能金屬伺服馬達(dá)17個,1個控制器（具后不少于 24路伺服馬達(dá) 控制接口、具有通信串口）、不少于100多個機(jī) 械結(jié)構(gòu)件（夾持裝

17、置1套,L型連接件24件，條型 連接件30件，固定螺絲60件，拆裝工具2件）， 3.7v充電電池、充電器、 ps2遙控手柄和 ps2 遙控接收器組成，伺服電機(jī)能自由組裝成各種 仿生運(yùn)動體。2 .支持伺服馬達(dá)角度誤差補(bǔ)償、伺服馬達(dá)初始 角度設(shè)定及運(yùn)動角度范圍限制。3 .編程使用動作列表式編程方式，控制器上可 同時(shí)存放多套動作表。4 .金屬齒輪伺服電機(jī)負(fù)載 8KG扭力。5 .可通過ps2遙控手柄進(jìn)行遙控操作，擴(kuò)展性 強(qiáng)。6 .可在線或離線控制機(jī)器人運(yùn)動。7 .必須為正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，提供生產(chǎn)廠家資質(zhì)證明并負(fù)責(zé)人員培訓(xùn)套40除適合相 關(guān)競賽項(xiàng) 目外，展 示教學(xué)也 極佳3科協(xié) 全向1.配置：高性能控制

18、器 1個，復(fù)眼傳感器2個， 科協(xié)全向結(jié)構(gòu)包1套，12V500轉(zhuǎn)/分鐘減速電機(jī)套20輪足 球機(jī) 器人4個，6路微型馬達(dá)驅(qū)動模塊 1塊，高精度指南 針1個，新型紅外測距模塊 3個，灰度測量模 塊（V3白光）3個，全向輪組件（4個D字孔） 2套，帶指示開關(guān)電池盒 1個。2 .控制器規(guī)格：32位高性能ARM處理器 （Cortex-M3內(nèi)核，主頻高達(dá)72MHZ,內(nèi)置512K程 序存儲器,64K數(shù)據(jù)緩沖器,200個16位數(shù)據(jù)保 存器），EEPROME合X1-Core操作系統(tǒng)，修改參 數(shù)變量/、再需要頻繁更改程序，直接操作RCU就能夠達(dá)到精確修改全局變量目的，程序調(diào)試 更方便，更快捷。并可存儲多個測試程序進(jìn)

19、入 RCU隨時(shí)隨地艾更程序運(yùn)行，減少來回調(diào)試的 時(shí)間。48路接口，其中16路模擬接口， 16路 純數(shù)字接口， 4路高電壓馬達(dá)專用接口，1個串口（支持 9600-115200等多種波特率），2個并 行端口，14個I2C端口，1個藍(lán)牙端口， 8個伺 服電機(jī)控制端口（硬件支持控制精度達(dá) 0.1度）。 內(nèi)置LCD液晶顯示模塊（采用 128X64點(diǎn)陣液 晶顯，支持圖形、中文；最多可顯示 8X4個 漢字或16X4個字符，可中英文混合顯示，帶 背光控制）、藍(lán)牙模塊（實(shí)現(xiàn) RCU間的無線數(shù)據(jù) 傳輸，并可與手機(jī)進(jìn)行通訊遙控）和蜂鳴器（可發(fā)出頻率為20Hz20kHz的聲音），帶有電源指 示燈（雙色指示燈，電源開關(guān)指示，電源欠壓 指示），還有一些USBUSB2.0全高速下載接口， 支持U盤模式）、電源（DC5.5X2.0插座 輸入 電壓范圍DC6.5V-12.0V ）、功能按鍵（支持 自定義按鍵功能