第一篇：管道機器人及其應用_教案_圖文(精)

管道機器人及其應用Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 20111 ?管道機器人的應用領域 工業(yè)管道,工程管道,微型管道。?管形

圓形,矩形,定直徑直管,含直角彎頭(L形,T形、彎道、臺階、凹坑、徑向尺寸變化的管道,水平、傾斜、鉛垂布置。

?管道機器人的作業(yè)類型

管內(nèi)作業(yè)(管內(nèi)不同介質(zhì),管外作業(yè),管間作業(yè) Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 20112 Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 20113 ?管道機器人的自身功能 特定管況下行進 定位 負載 密封 防腐

數(shù)據(jù)傳輸,等?管道機器人的用途(外延功能

管道環(huán)境信息獲取,管道工況檢測與故障修復,管內(nèi)障礙檢測與排除,管道清洗,管道表面噴涂,工程驗收,等。

直行(前進、后退、轉彎;行進方式:輪式,足式,爬行式,蠕動式,履帶式

履帶式,可在豎直管道內(nèi)上下運動 Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 20116

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爬竿管道兩用機器人

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-Q Sunday, April 03, 201110螺旋傳動管道機器人

Robotics

SEU

-Q

Sunday, April 03, 201111管道爬行器 Robotics SEU-

Q Sunday, April 03, 201112細小工業(yè)管道機器人移動探測系統(tǒng)——上海大學研制

螺旋輪式推進

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Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 201115管道清洗機器人中央空調(diào)管道或除塵管道的清掃、消毒、噴涂、攝像檢測等。

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Q Sunday, April 03, 201116管道無損探測機器人——上海交通大學、云南航天管理局,昆明市煤氣總公司共同研制

P一200CCTV檢測機器人——莫斯科TARIS公司 1.查找和清除阻塞Array部分,防止污水 溢流;2.查找松脫和破損 污水管道;3.發(fā)現(xiàn)不明接人 物;4.確定污水管道的 技術狀態(tài),檢測 需要緊急維修的 部分和處于良好 狀態(tài)的部分。

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Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 201119 Robotics

SEU-Q Sunday, April 03, 201120燃氣管道檢測機器人——韓國

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Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 201122

Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 201123 Robotics SEU

Q Sunday, April 03, 201124管內(nèi)檢測機器人——1-in Pipes 日本

Robotics SEU-Q Sunday, April 03, 201125

第二篇：管道機器人外文翻譯

一款使用離合器連接類型的內(nèi)窺管道機器人

摘要-這篇論文展示了一款使用離合器的新型內(nèi)窺管道機器人，用于直徑小于或等于100mmde 管道內(nèi)窺。這款機器人擁有三條驅動軸，且每條驅動軸各有一個離合器，離合器的設計依據(jù)平行聯(lián)動原理。內(nèi)窺管道機器人牢固的模型機構已經(jīng)過驅動，原型機也被制作出來。機器人系統(tǒng)已經(jīng)過一系列的仿真軟件模擬和實驗驗證。

1.簡介

管內(nèi)機器人經(jīng)過漫長的發(fā)展，根據(jù)運動模型可分為幾種基本類型，比如輪驅動、蠕動、自動足、螺旋驅動、爬行、PIG和惰性運行等類型。在這些類型之中，輪式驅動應用最為廣泛。在過去的十年時間間，機器人各式各樣的驅動類型研究呈現(xiàn)井噴式增長。不同的驅動類型的機器人一般會有三個驅動軸，依靠單獨控制各軸的速度，可以讓機器人實現(xiàn)通過關節(jié)或者Ｔ型管道。而且這種類型機器人與輪式驅動、螺旋驅動和PIG等類型比較起來會有較大的可折疊區(qū)域，比較節(jié)省空間。

近來，隨著小型化管道機器人市場的擴大，對直徑小于100mm的管道機器人的關注同時愈來愈熱。因為室內(nèi)管道的清潔程度會直接影響到人的健康，因此，對室內(nèi)管道的清潔與監(jiān)測變得愈加重要，同時直徑小于100mm的機器人也將主要用于室內(nèi)管道清潔。機械裝置使用的是平行連桿機構，有助于實現(xiàn)裝置減速功能。減速器與其他使用兩個底板的典型減速器不同，第二部分將會詳細介紹機器人系統(tǒng)的特征。第三部分將會講解機構的運動學分析。機構的有效性將會通過軟件仿真與實驗驗證，這些會在第四部分展示出來。最后，同時也是至關重要的是總結。

2.機器人特征 A機器人硬件設備及系統(tǒng)

如例1所示，機器人系統(tǒng)包括控制盒與機器人裝備。根據(jù)模塊化設置，控制盒與機器人硬件設備室分開的。

機器人硬件設備包含主體，三條鏈輪和如例2顯示的三個離合輪部分。機器人長80mm,外擴至100mm。機械聯(lián)動裝置可確保制動功能的實現(xiàn)，這是因為裝置有效避免了電磁制動器的缺點，比如滑移、電力不足以及規(guī)格限制。

例1.裝備有機械離合裝置的管道檢測機器人系統(tǒng)

機器人裝置可實現(xiàn)兩種不同的操作模式：驅動模式與制動模式。驅動模式下的機器人會運行，制動模式會使機器人停止運行并且可以返回到原點。

例2管道機器人檢測系統(tǒng)整體結構：a,3D模型，b,機器人實體

為了確保驅動與制動兩種模式的實現(xiàn)，可通過為機器人三個驅動輪分別安裝電機，并且主軸也有一個電機，如例2所示，這樣我們就可以控制機器人的前進與后退以及在彎頭的轉向運動。從一種模式到另一種模式的轉換可以通過驅動主軸電機實現(xiàn)。B 機器人主體

如例3所示，機身包含兩個螺母、兩個滑塊、兩個彈簧和一個主軸電機。螺母的作用是往主軸的兩面?zhèn)鬟f力，滑塊與離合器部分相連接并且沿著螺母的凹槽滑移。彈簧起到緩沖的作用，與鏈輪的直徑變化相適應。這種設計允許了機器人身體的可折疊性。主軸包括齒輪、左旋螺桿、右旋螺桿。電機通過齒輪傳遞力至主軸，并且運動模式可以通過控制主軸電機來切換。主軸螺旋運動取決于螺桿的平移運動，這也將同時導致螺母的位移以及滑塊的運動。

例3 主體結構

C部分

主軸螺桿左末端與減速器結構連接。鏈輪部分包括平行連桿機構、驅動電機與驅動輪、惰輪。如同例4所示，每一條鏈輪都與減速器結構相連接。

例4：鏈輪及減速器機構

電機通過斜齒輪減速器驅動。減速器機構包括離合輪，以及離合輪與主軸相連接部分。如同例4所示，離合輪是惰輪，鏈輪與主軸通過4連桿與5連桿機構連接。平行四邊形機構保證鏈輪的水平狀態(tài)。

鏈輪的運動與離合輪相關聯(lián)，離合輪通過四連桿機構連接主軸與鏈輪。

D 機器人設備運行與制動模式

當機器人插入到管道中，機器人通過控制主軸電機改變機構直徑以適應管道。例5標示機器人驅動模式下進入管道的狀態(tài)，兩個螺母靠近中間。當機器人通過不規(guī)則表面，外力將作用在鏈輪上，從而導致與鏈輪相連接的滑塊作出例6所示動作。主軸兩面的壓縮彈簧起到減震的作用。當機器人通過不規(guī)則表面，彈簧力將使滑塊恢復到例5所示狀態(tài)。

例5 運行模式

例6展示了制動模式，通過驅動主軸電機，主軸將重置成兩個螺母遠離中心的模式。這將導致鏈輪中的驅動輪遠離管道內(nèi)壁，且鏈輪中的惰輪與內(nèi)壁接觸。于是，可以通過拉機器人尾部的電纜來實現(xiàn)后退。例7與例8詳細解釋了此動作。

例6 制動模式

鏈輪中的驅動輪如圖例7所示那樣在減速輪外，機器人將會進入運行模式。機器人可通過電機驅動輪子與管道內(nèi)表面接觸，來實現(xiàn)前進。與此相反的是，當驅動輪改變到減速輪內(nèi)的時候，即減速輪與管道內(nèi)表面相接觸的時候，機器人轉變?yōu)橹苿幽Ｊ?。在這種模式下運行，減速輪與管道內(nèi)表面相接觸，同時，兩惰輪連成一條線運行，這將保證機器人的制動模式的成功。除此之外，當機器人突然斷電時，機器人將會因電機轉軸減弱的轉矩導致支持輪子的外部力減弱，從而實現(xiàn)機器人自動轉變到制動模式。從上述所看，機器人可輕松實現(xiàn)制動。

例7 裝有減速裝置的管道檢測機器人系統(tǒng)

A,運行模式B，制動模式

4運動機構

在這一部分，為了根據(jù)主軸電機驅動所引起的d變化表示減速輪的動作，將會推導出離合輪、驅動輪和惰輪的位置。例8展示了鏈輪與減速結構。每一鏈輪均包含兩個4連桿機構、一個5連桿機構，4連桿機構包含四個轉動關節(jié)，5連桿機構包含四個轉動關節(jié)和一個移動關節(jié)。當外力作用在輪子上面時，鏈輪的高度d隨之改變。

c

例8 工作模式原理圖 A，驅動模式 B，制動模式

；

例9中的注釋，余弦可表達為

機器人設備：

電機嵌入車輪機構的馬達箱體中，最大扭矩為17.5mNm, 電機選MAXRON RE 6 型號，減速器選擇GP 6A 型號。表1詳細介紹了電機和減速器規(guī)格。

MAXRON RE 6 規(guī)格說明書 直徑

6mm 額定電壓

6v 額定轉速 5320 rpm 最大連續(xù)扭矩 0.321mNm 最大持續(xù)性電流：0.118A

減速器說明書 減速比：221：1 減速器最大連續(xù)扭矩：30mNm

表2為機器人規(guī)格說明書，機器人模塊長80mm至100mm之間，機器人機身直徑變換在90mm至110mm之間。機器人包括攝像機、照明設備在內(nèi)的總長是122mm,機器人中189g.在測試環(huán)節(jié)中使用的管道直徑為100mm.表2 機器人規(guī)格說明書

規(guī)格

重量

電機直徑

機器人模塊長度

機器人總長

直徑變化范圍

直線速度

串行通信

Tbot-100 189g 6mm 80mm 122mm 90-110mm 14cm/s 15M

第三篇：工業(yè)管道機器人系統(tǒng)介紹

工業(yè)管道機器人系統(tǒng)介紹

1.管道機器人介紹

管道機器人根據(jù)不同的驅動方式大致上風為八類：

1.流動式機器人，這類機器人沒有驅動裝置，只是隨著管內(nèi)流體流動，屬于不需要消耗能源的被動型機器人，但是其運動模式相當有限。

2.輪式機器人，這一類機器人廣泛運用于管道檢查工作，目前許多的商業(yè)機器人就是這一類型。3.履帶式機器人，即用履帶代替輪子。

4.腹壁式機器人，這類機器人通過可以伸張的機械臂緊貼管道內(nèi)壁，推動機器人前進。

5.行走式機器人，這類機器人通過機械足運動，但是這類機器人需要大量驅動器，并且難以控制。

6.蠕動式機器人，這類機器人像蚯蚓一樣通過身體的伸縮前進。

7.螺旋驅動式，即驅動機構做旋轉運動，螺旋前進。

8.蛇型機器人，這類機器人有許多關節(jié)，像蛇一樣前行。

目前市場上運用最多的就是輪式管道機器人，廣強機器人研發(fā)了蛇形機器人可適應復雜彎曲多的管道。

廣強管道機器人功能齊全，款式多樣，適用于100mm-2000mm內(nèi)徑的各類管道，適用于于管道檢測、礦井檢測勘探、隧道驗收、地震搜救、消防救援、災害援助、電力巡檢、反恐排爆、軍事偵查、高溫、高輻射、有毒環(huán)境等，通過分析，出具報告，可作為工程項目的檢測、勘探、驗收、養(yǎng)護、建設及投資等依據(jù)。

2.管道機器人系統(tǒng)組成工業(yè)管道機器人由攝影機、燈光、電線及錄影設備、攝影監(jiān)視器、電源控制設備、承載攝影機的支架、牽引器、長度計算器組成1.爬行器：運用爬行系統(tǒng)將攝像設備推進至管道內(nèi)部，有攝像系統(tǒng)拍攝管道內(nèi)部攝像，并適時將影像傳送至控制臺。爬行器可以前進、后退、轉向、停止、速度調(diào)節(jié)；

2.鏡頭：鏡頭坐可以抬升、下降、調(diào)節(jié)燈光；鏡頭也可以水平或垂直旋轉、調(diào)焦、變倍、前后視切換等。

3.控制器：CCTV的核心操作系統(tǒng)，負責發(fā)出控制指令（爬行系統(tǒng)前行、倒退、攝像系統(tǒng)燈光等）；在檢測過程中主控制器可以實時顯示、錄制鏡頭傳回的畫面和信息（機器行走的距離、姿態(tài)等）狀態(tài)?？刂破魇强梢枣I盤錄入信息。

4.電纜盤：用來傳輸機器人探測信息的，負責傳送爬行設備指令、適時影像數(shù)據(jù)

3.管道機器人的驅動方式

廣強管道機器人主要驅動方式有輪式驅動和蛇形的適用于100mm-2000mm 管道檢測，電動升降架，落差可達200mm；

爬行器工作電壓48V，最大輸出功率180W，最大負載200公斤；

可以深入管道200米；

爬行速度0-40M/分鐘，六輪驅動，拖力200kg；

最大爬坡能力50°;

最大功率為90W，光照強度為1500cd;

爬行器雙馬達可左右轉彎。

4.管道機器人應用前景

工業(yè)管道機器人主要應用于管道檢測、礦井檢測勘探、隧道驗收、地震搜救、消防救援、災害援助、電力巡檢、反恐排爆、軍事偵查、高溫、高輻射、有毒環(huán)境等，通過分析，出具報告，可作為工程項目的檢測、勘探、驗收、養(yǎng)護、建設及投資等依據(jù)。

工業(yè)管道機器人在國外應用已經(jīng)很廣泛也很熟練，在國內(nèi)是近幾年發(fā)展起來的，國內(nèi)管到由于前期管理和維護的不是很全面存在很多問題。因此，管道機器人在國內(nèi)的發(fā)展還是有很大前景的。

作為國內(nèi)領先的管道機器人供應商，寧波廣強機器人科技有限公司的國內(nèi)營銷服務網(wǎng)絡遍及上海、南京、蘇州、昆山、寧波、杭州、臺州、慈溪、義烏，為客戶提供快速、24小時不間斷服務。海外市場延伸至泰國、馬來西亞等多個國家和地區(qū)。大工牌管道機器人已成為中國管道機器人行業(yè)第一品牌。

第四篇：機器人應用培訓心得

機器人培訓總結

培訓已近尾聲，回想學習中，多位機器人領域專家的講座為我們的思想注入了源頭活水，給我?guī)砹诵闹堑膯⒌?、情感的熏陶和精神的享受，讓我飽享了高?guī)格的“機器人大餐”，我感受著新思潮、新理念的激蕩，他們以鮮活的案例和豐富的知識內(nèi)涵及精湛的理論闡述，給了我強烈的感染和深深的理論引領，每一天都能感受到思想火花的沖擊；我分享到了收獲的喜悅，接受了先進自動化機器人理論的洗禮，受益匪淺。

下面將我的學習心得小結如下：

一、機器人發(fā)展歷程

科學技術是第一生產(chǎn)力，隨著時代的進步，科技發(fā)展的日新月異，一種代替人們從事某些特殊工作的科技產(chǎn)品——機器人，已越來越受到人們的關注。那么什么是機器人呢？人們一般的理解來看，機器人是具有一些類似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機器，它有三個特點，一個是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個特點是根據(jù)人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機器或機械電子裝置。但從完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調(diào)機器人智能，所以人們又提出來機器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。

機器人的起源要追溯到3000多年前?！皺C器人”是存在于多種語言和文字的新造詞，它體現(xiàn)了人類長期以來的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機器或人造人，以便能夠代替人去進行各種工作。直到四十多年前，“機器人”才作為專業(yè)術語加以引用，然而機器人的概念在人類的想象中卻已存在三千多年了。

從歷史來來看真正意義上的機器人出現(xiàn)在1959年，經(jīng)過了五十多年的發(fā)展，機器人種類達數(shù)十種，它們在許多領域為人類的生產(chǎn)和生活服務。大多數(shù)工業(yè)機器人都不能走路，一般是靠軌道滑行，如汽車制造機器人等?，F(xiàn)代工業(yè)機器人主要有四大類型：

（1）順序型——這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；

（2）沿軌跡作業(yè)型——這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接、噴漆等；（3）遠距作業(yè)型——比如在月球上自動工作的機器人；

（4）智能型——這類機器人具有感知、適應以及思維和人機通信機能。現(xiàn)有機器人細分: 操作型機器人：能自動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關自動化系統(tǒng)中。

程控型機器人：按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。

示教再現(xiàn)型機器人：通過引導或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復進行作業(yè)。

數(shù)控型機器人：不必使機器人動作，通過數(shù)值、語言等對機器人進行示教，機器人根據(jù)示教后的信息進行作業(yè)。

感覺控制型機器人：利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。適應控制型機器人：機器人能適應環(huán)境的變化，控制其自身的行動。

學習控制型機器人：機器人能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學習功能，并將所“學”的經(jīng)驗用于工作中。

智能機器人：以人工智能決定其行動的人。

我國的機器人專家從應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務于人類的各種先進機器人，包括：服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學者，從應用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

生產(chǎn)力在不斷進步，推動著科技的進步與革新，以建立更加合理的生產(chǎn)關系。自工業(yè)革命以來，人力勞動已經(jīng)逐漸被機械所取代，而這種變革為人類社會創(chuàng)造出巨大的財富，極大地推動了人類社會的進步。時至今天，機電一體化，機械智能化等技術應運而生并已經(jīng)成為時代的主旋律。人類充分發(fā)揮主觀能動性，進一步增強對機械的利用效率，使之為我們創(chuàng)造出愈加巨大的生產(chǎn)力，并在一定程度上維護了社會的和諧。工業(yè)機器人的出現(xiàn)是人類在利用機械進行社會生產(chǎn)史上的一個里程碑。在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

二、機器人的應用領域及優(yōu)勢 1.工業(yè)機器人

制造工業(yè)部門應用機器人的主要目的在于削減人員編制和提高產(chǎn)品質(zhì)

量。與傳統(tǒng)的機器相比，它具有生產(chǎn)過程的幾乎完全自動化和生產(chǎn)設備的高度適應能力的優(yōu)點?，F(xiàn)在工業(yè)機器人主要用于汽車工業(yè)、機電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機械工業(yè)、建筑業(yè)、金屬加工、鑄造以及其它重型工業(yè)和輕工業(yè)部門。在農(nóng)業(yè)方面，已把機器人用于水果蔬菜嫁接、收獲、檢驗與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個潛在的產(chǎn)業(yè)機器人應用領域。

2、探索機器人

機器人除了在工農(nóng)業(yè)上廣泛應用之外，還用于進行探索，即在惡劣或 不適于人類工作的環(huán)境中執(zhí)行任務。（1）水下機器人

隨著海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展，一般潛水技術已無法適應高深度綜合考 察和研究并完成多種作業(yè)的需要（2）空間機器人

? 目前，空間機器人的主要任務可分為兩大方面：

①在月球、火星及其它星球等非人居住條件下完成先驅勘探。

②在宇宙空間代替宇航員做衛(wèi)星的服務（主要是捕捉、修理和補給能量），空間站上的服務及空間環(huán)境的應用實驗。

3、服務機器人

研制其用來為病人看病、護理病人和協(xié)助病殘人員康復的機器人能夠 極大地改善傷殘疾病人員的狀態(tài)，以及改善癱瘓者（包括下肢及四肢 癱瘓者）和被截肢者的生活條件。醫(yī)用機器人已應用于下列幾方面：（1）診斷機器人，即配備有醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)的機器人

（2）護理機器人，是一些具有豐富護理經(jīng)驗的機器人護士或護師。（3）傷殘癱瘓康復機器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術。（4）家用機器人，機器人已開始進入家庭和辦公室，用于代替人 從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、煮飯、照料小孩、接待、接電話、打印文件 等。酒店售貨和餐廳服務機器人、炊事機器人和機器人保姆已不再是 一種幻想。

（5）娛樂機器人，包括文娛歌舞和體育機器人。（6）醫(yī)療手術機器人近年來有所突破。

三、機器人技術發(fā)展趨勢

(1)智能化。智能化就是機器人的操控將越來越簡單，很多東西機器人就能自主判斷，不需要人示教，不需要高級的技術人員操作。智能化也就是傻瓜化。

(2)柔性化?，F(xiàn)在的機器人是一個單臂的機器人，就不能像人手那樣靈活。如果雙臂機器手技術得到突破。這種機器用在工廠里，基本可以代替人做所有的工作。像現(xiàn)在單臂的機器人在裝配線上就沒法用，協(xié)調(diào)性達不到要求。

(3)安全性?，F(xiàn)在的機器人，由于技術還沒有發(fā)展到一定的程度，很容易對人造成傷害。跟人交互的一些安全措施還沒有做到位。

(4)低成本。工業(yè)機器人由于現(xiàn)在成本還很高，如果想打造很智能化的東西，成本很高就賣不出去，需要通過上規(guī)模降低成本。

(5)技術融合。機器人技術將類似于80年代的手機、90年代的互聯(lián)網(wǎng)、2000年代的移動設備，經(jīng)歷一個技術融合的過程。未來的機器人技術將在通信、感知、處理、移動、意識、操作這六個方面突破。

通過這次培訓對機器人技術和機器人應用都有了新的認識，培訓的過程中也結交了一些業(yè)內(nèi)同行，培訓結束后將要思考如何將機器人技術應用的實際的生產(chǎn)和研發(fā)過程中，正像李貽斌教授講的一樣目前全球制造業(yè)正面臨著制造模式的變革，基于網(wǎng)絡、傳感、大數(shù)據(jù)和機器人的智能制造模式正向我們快步走來，未來十年將是中國制造模式變革和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金期，也是中國機器人技術和機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金期，我們要抓住機遇，迎接制造領域的變革，實現(xiàn)企業(yè)的快速高效科學發(fā)展。

第五篇：機器人教案

機器人教案

鄭州市第三十一中學 蘆文娜

韓曉鉑

目 錄

第一章 走進機器人世界

1.1 學前教育 1.2 觸摸機器人

1.3 機器人的硬件構成 1.4 機器人的軟件 第二章 機器人結構搭建

2.1 有“皮膚”的三輪車

2.2 有“眼睛”的自尋跡小車 2.3 有“手臂”的投籃機器人 2.4 履帶戰(zhàn)車

2.5 靈活轉彎小車 2.6 娃娃學步 2.7 六足牛

第三章 機器人程序設計

3.1 三種燈光控制 3.2 避障 3.3 自尋跡 3.4 秒表 3.5 兩地控制 3.6 判粗細

3.7 計數(shù)與判奇偶 3.8 多任務 3.9 事件控制 3.10 無線通信

第一章 走進機器人世界

1.1 學前教育

教學目標：理解本課程的意義，理順教學秩序，認識課程目標。教學重點：理順教學秩序 教學準備：學員須知30份 教時：1課時

課堂練習：參觀校機器人實驗室。教學內(nèi)容與過程：

一、學員分組，選定班組長。

二、宣布課堂紀律、注意事項，介紹學習方法，三、公布學習總任務與學業(yè)評價。

四、參觀校機器人實驗室。

五、附件

《機器人制作》選修課學員須知

嚴格

協(xié)作

研究

一、嚴格

1、準時上下課。特殊情況事先向組長請假。

2、保管好器材，不遺失、不損壞。

3、保持環(huán)境安靜、清潔，不得有粗魯行為。

4、愛護電腦，禁玩游戲。

二、協(xié)作

1、每兩人為一基本學習單位，合用一套器材，共同完成每個制作任務。要求：

⑴互相配合：交替進行各項操作，使人人都具有獨立搭建與編程的能力。

⑵互相幫助：有困難時共同探討，一起進步。

2、每四人合用一臺電腦，充分利用電腦獲取信息和練習程序設計。

3、每六人為一個小組，合用一個調(diào)試場地，三、研究

? 獲取信息： 聽課、利用電腦查閱資料和幫助文檔、從互連網(wǎng)獲取信息。

? 積極實踐： 注重具體的結構搭建和編程練習，結累經(jīng)驗。? 探索研究： 開拓思路，展開聯(lián)想，用實驗的方法證明自己的想法

四、評價

以上三條(嚴格、協(xié)作、研究)和機器人項目制作結果作為學習成績的依據(jù)

成績分四檔：

A優(yōu)秀

B良好

C合格

D不合格

五、理念

樂高機器人制作理念

做中學 玩中學 團結協(xié)作 祝同學們： 團隊協(xié)作 學得愉快 技術進步 能力提高

班組長職責

管理班長：①填寫出勤情況表

②協(xié)助組長處理管理上的難點 ③及時與教師溝通管理上的問題 技術班長：①技術上領先全班同學

②協(xié)助組長處理技術上的難點

③及時與教師溝通技術上的問題

組 長： ①技術上領先組內(nèi)其他同學

②管理組內(nèi)紀律，接受同學請假，③及時與二位班長協(xié)同工作

1.2 觸摸機器人

教學目標：認識機器人的定義，了解機器人現(xiàn)狀，激發(fā)學習興趣。教學重點：機器人的定義 教學準備：錄像與PPT課件 教時：1課時

課堂練習：觀看錄像資料 教學內(nèi)容與過程：

一、講解機器人的定義

二、講解機器人現(xiàn)狀

三、附件

1、機器人是什么

到目前為止人們對機器人還沒有一個權威而又確切的定義，但“機器人是自動工作的機器”這種說法還是被人們廣泛地接受。這樣說來在我們身邊到處都有機器人的存在。譬如：家中的電飯堡、洗衣機、各種防盜報警器，出租車的計價器等等。

既然機器人是自動工作的機器，那么利用機器人就可以為人們的生產(chǎn)、生活服務。當今，機器人的應用已經(jīng)涉及到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家政、科研、軍事實戰(zhàn)等領域。機器人的足跡遍布陸地、海洋、天空，甚至在浩蕩的宇宙太空上也能覓到它的芳蹤，火星上的“勇氣號控測器”向人們展示了它靚麗的風彩。機器人要按照人們的意圖自動地工作，它就必需有存放程序的存儲器；為獲取工作環(huán)境的信息就要有傳感器(輸入設備)；對獲取的信息進行運算和處理，根據(jù)程序設計的工作步驟發(fā)出控制指令，這就要有CPU(中央處理器)；經(jīng)過處理的信息要轉化成輸出聲音、圖像或是動作，就需要執(zhí)行機構(輸出設備)；再有，人們?yōu)橥瓿赡骋惶囟ǖ牡娜蝿?，給機器人編寫的操作系統(tǒng)和應用程序。這樣看來機器人是一個完整的計算機系統(tǒng)。

當然，機器人是一個集多個學科的高科技產(chǎn)物，隨著通信、網(wǎng)絡、材料等各種高新技術的加入，使機器人變得越來越聰明，功能越來越強大。機器人技術給人們帶來了巨大的利益，也成了衡量各國科技發(fā)展水平的標志。因此，機器人技術受到了各國政府的和重視，紛紛在機器人的研發(fā)、應用和教學普及中投入了巨大的人力、財力和物力。

2、圖片資料

我國研制的工業(yè)機器人

日本索尼公司研制的娛樂機器人

美國研制的”角斗士”軍事機器人

日本研制的家政機器人

水

下

排

雷

機

器

人

農(nóng)業(yè)機器人

3、積木式機器人

積木式機器人是各大廠商專為廣大青少年學習制作機器人而開發(fā)的，一般以套件的形式提供。套件中包括機器人控制器、輸入輸出部件、編程軟件光盤、程序下載裝置、機器人外形結構件、制作說明書等。廠商不同提供的套件也不同，有的結構件是整體不容易拆裝和改形，有的結構件是散件，可以隨心所欲自由拼湊，有些控制器是封閉的,有些是開放的，可以擴展一些輸入輸出端口。但它們都有一個共同的特點，這就是強大的直觀的圖形化編程平臺，有了它，學習機器人程序的設計將變得輕松而愉快，當你學而有余時，也可以采用高級語言來編程。另外，套件中提供的各式各樣易插易用且性能優(yōu)越的傳感器和小馬達，省卻了你諸多的煩惱。積木式機器人的確是機器人初學者得心應手的好幫手。

以下是國內(nèi)常見的積木式機器人的圖片資料。

樂樂高新款機器人

AM高

機

器

人

廣茂達納英特機器人

通用中鳴機器人

—Ⅱ機器人

教學機器人

1.3 機器人的硬件構成

教學目標：認識機器人控制器、輸入、輸出部件、積木構件。教學重點：RCX控制器

教學準備：硬件實物、圖片，PPT課件。教時：1課時

課堂練習：整理硬件儲物箱 教學內(nèi)容與過程：

一、介紹RCX控制器

二、輸入、輸出部件

三、積木構件

四、按照9786核心套裝圖片，整理硬件儲物箱

五、附件

樂高機器人控制器(RCX)

RCX與輸入、輸出部件的連接

樂高的輸出部件：

a)9V迷你馬達

b)9V高速馬達

c)9V傳動馬d)微型馬達

達

e)遙控賽車馬達

小燈

蜂鳴器

樂高的輸入部件

角度傳感器 光線傳感器 溫度傳感器 觸動傳感器

樂高的積木

圖實 物

1.4 機器人的軟件

教學目標：初識樂高編程軟件《ROBOLAB》 教學重點：功能面板與工具面板的操作 教學準備：多媒體投影儀，電腦。教時：1課時

課堂練習：編一個最簡單的程序 教學內(nèi)容與過程：

內(nèi)容——軟件的啟動與關閉；功能面板與工具面板的作用與操作；程序的下載與運行。

紙

第二章 機器人結構搭建

2.1 有“皮膚”的三輪車

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個，觸感一個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個有“皮膚”的三輪車。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.2 有“眼睛”的自尋跡小車

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個，光感一個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個有“眼睛”的自尋跡小車。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.3 有“手臂”的投籃機器人

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個有“手臂”的投籃機器人。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.4 履帶戰(zhàn)車

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個，觸感二個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個履帶戰(zhàn)車。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.5 靈活轉彎小車

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個，光感一個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個靈活轉彎小車。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.6 娃娃學步

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構總圖，樂高結木，馬達一個。，教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個“娃娃學步”。教學內(nèi)容與過程： 實踐操作。

2.7 六足牛

教學目標：能按照結構分解圖，完成本項作品的搭建，理解樂高積木的作用。

教學重點：樂高積木與圖紙的匹配，教學準備：結構分解圖，樂高結木，RCX一個，馬達二個。教時：1課時

課堂練習：用樂高積木搭建一個“六足?！薄＝虒W內(nèi)容與過程： 實踐操作。

第三章 機器人程序設計

3.1 三種燈光控制

教學目標：學習順序結構、絕對跳轉指令，完成三種不同燈光控制的編程。

教學重點：順序結構與絕對跳轉指令

教學準備：ROBOLAB軟件，樂高積木，RCX一個，小燈一只，觸感一個。

教時：1課時

課堂練習：ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程： 學習內(nèi)容：

輸入部件觸感，輸出部件小燈，停止圖標，絕對跳轉圖標，開始與結束圖標。

一、臺燈控制程序

功能：按鈕按下后，小燈亮，再次按下，小燈滅，可重復。

臺燈控制程序

二、門口燈控制程序

功能：按鈕按下后，小燈亮，延時2秒后，小燈滅，可重復。

門口燈控制程序

二、警燈控制程序

功能：程序啟動后，小燈間隔1秒閃爍，始終循環(huán)。

警燈控制程序

3.2 避 障

教學目標：，馬達圖標與時間等待圖標，完成“碰碰車”控制的編程。教學重點：馬達圖標與設置，時間等待圖標與設置。

教學準備：ROBOLAB軟件，樂高結木，RCX一個，馬達二個，觸感一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程： 學習內(nèi)容：

馬達圖標與設置，時間等待圖標與設置。

“碰碰車”控制程序

功能：小車向前運行，遇到障礙，先后退0.2秒,再轉彎0.5秒,然后繼續(xù)前進

“碰碰車”控制程序

3.3 自尋跡

教學目標：學習光感的應用，選擇結構的應用，完成“沿黑線走”控制的編程。

教學重點：選擇結構的應用

教學準備：ROBOLAB軟件，樂高結木，RCX一個，馬達二個，光感一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程： 學習內(nèi)容： 光感的應用，選擇結構的應用。

“沿黑線走”控制程序。

功能：小車自動沿黑線行駛，但不會停止。

“沿黑線走”控制程序

3.4 秒 表

教學目標：學習計時器、顯示屏、容器、清零，完成“秒表”控制的編程。

教學重點：計時器、顯示屏、容器、清零圖標的應用。教學準備：ROBOLAB軟件，RCXG一個，觸感一個。教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

計時器、顯示屏、容器、清零圖標的應用。

秒表控制程序

功能：按鈕按下，開始計時，顯示屏以0.1秒累加，再次按下，時間值固定。

3.5 兩地控制

教學目標：學習容器清零，選擇結構嵌套，完成“二個按鈕控制一個燈”的編程。教學重點：選擇結構嵌套

教學準備：ROBOLAB軟件，RCX一個，小燈一個，觸感二個。教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

容器清零，選擇結構嵌套。

“二個按鈕控制一個燈”的程序

功能：兩個按鈕均可獨立控制一個小燈。

3.6 判粗細

教學目標：會計算機器人經(jīng)過某段距離的時間，完成“判斷黑線粗細”的編程。

教學重點：怎樣判定過了一段路程。

教學準備：ROBOLAB軟件，樂高結木，RCX一個，光感一個，場地一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

確定經(jīng)過一段黑線的時間程序

“判斷黑線粗細”的程序

功能：小車前進，過細黑線繼續(xù)前進，過粗黑線后小車停止。

3.7 計數(shù)與判奇偶

教學目標：學習容器的運算，容器選擇圖標，完成計數(shù)與判奇偶的編程。

教學重點：容器的運算，容器選擇圖標。

教學準備：ROBOLAB軟件，RCX一個，樂高結木，馬達一個，光感一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

機器人場地與“判粗細”程序相同

計數(shù)程序

功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，顯示經(jīng)過的細黑線數(shù)目。

判奇偶程序 功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，若經(jīng)過的細黑線數(shù)目為奇數(shù)，機器人會亮一個燈。否則，若經(jīng)過的細黑線數(shù)目為偶數(shù)，會亮兩個燈。

3.8 多任務

教學目標：學習多任務編程、音階圖標，完成“邊走邊唱歌”的編程。教學重點：多任務編程

教學準備：ROBOLAB軟件，RCX一個，樂高結木，馬達二個，光感一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

多任務“邊沿黑線走邊唱歌”的程序

3.9 事件控制

教學目標：學習事件控制應用、完成“任意時刻停止沿黑線走”控制的編程。

教學重點：事件控制應用 教學準備：ROBOLAB軟件，RCX一個，觸感一個，馬達二個，光感一個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

“任意時刻停止沿黑線走”程序

3.10 無線通信

教學目標：學習無線通信應用、完成“雙胞胎小車”控制的編程。教學重點：順序結構與絕對跳轉指令

教學準備：ROBOLAB軟件，RCX二個，樂高結木，馬達一個，角感二個。

教時：1課時

課堂練習：硬件配置與ROBOLAB編程 教學內(nèi)容與過程：

“雙胞胎小車”程序

“發(fā)信小車”程序

“收信小車”程序