第一篇：機(jī)器人教育培養(yǎng)學(xué)生什么能力-辦機(jī)器人培訓(xùn)班有什么優(yōu)勢

機(jī)器人教育培養(yǎng)學(xué)生什么能力-辦機(jī)器人培訓(xùn)班有什么優(yōu)勢

機(jī)器人教育到底培養(yǎng)學(xué)生什么能力！孩子上機(jī)器人的課，無非是在那里玩玩樂高積木加上電子元件，或者是各種樂高ev3類型的器材制作機(jī)器人，學(xué)得好的參加機(jī)器人比賽，這種教育對孩子來說到底有哪些能力培養(yǎng)？對孩子的成長有什么幫助？相對于其他課外興趣班，意義何在？

機(jī)器人教育并非只與機(jī)器人有關(guān)。它的主要意義在于讓學(xué)生通過制作機(jī)器人而學(xué)以致用，讓他們能夠理解自己所學(xué)的知識是有用途的，是有意義的。除了激發(fā)了學(xué)生動手制作和學(xué)習(xí)理工知識的熱情，而且很好的解答了很多學(xué)生和家長都有的“學(xué)這么多亂七八糟的有什么用，買菜又用不到”的疑惑，自然也就讓學(xué)生更愿意去學(xué)習(xí)知識。再者，一些復(fù)雜項目往往需要一個團(tuán)隊來集體完成，這也能鍛煉孩子的團(tuán)隊協(xié)作能力。尤其是學(xué)生之間展開競賽，更能激發(fā)學(xué)生的熱情。

機(jī)器人教育概念從美國流行

美國是一個理工科教育存在極大問題的國家。其中以數(shù)學(xué)教育問題最大，大量學(xué)校非常講求對于數(shù)學(xué)的直觀理解，而忽視了抽象思維的教育，以及重復(fù)練習(xí)的價值。于是很多美國學(xué)生都對數(shù)學(xué)望而生畏。而且，理工科讓很多人覺得距離自己很遠(yuǎn)，大量的數(shù)理化理論學(xué)習(xí)也讓人看不到實際的應(yīng)用和意義（這在中國也是個很大的問題）。

美國中學(xué)對理工科感興趣的學(xué)生往往會被稱為書呆子。于是很多孩子不愿意對理工科涉入太深。

“為了對科技的激發(fā)和認(rèn)知”

1989年的時候美國知名發(fā)明家Dean Kaman（也是后來兩輪平衡車的發(fā)明人）為了改變這一狀況，發(fā)起了FIRST。FIRST是For Inspiration and Recognition of Science and Technology的縮寫，翻譯過來大概是“為了對科技的激發(fā)和認(rèn)知”。

這個活動就是要把理工科變酷，要讓科技看起來非常酷。FIRST的活動基本涵蓋了各個年齡段的機(jī)器人教育內(nèi)容，它大致有四個不同年齡段的比賽。

FLL Junior（FIRST Lego League Junior，F(xiàn)IRST樂高聯(lián)賽兒童賽，幼兒園至三年級）FLL（FIRST Lego League，F(xiàn)IRST樂高聯(lián)賽，四年級到初中二年級）FTC（FIRST Tech Challenge，科技挑戰(zhàn)賽，初一到高三）

FRC（FIRST Robotics Competition，F(xiàn)IRST機(jī)器人競賽，初三到高三）

FLL Jr.是最初級的活動，有點像美國小學(xué)生的“科學(xué)節(jié)”（Science Fair），學(xué)生為一定的目標(biāo)而用樂高組件搭建一個小機(jī)械或者小場景，并制作海報來向評委和其他參賽者展示自己的作品。這個階段主要是讓孩子覺得做起來有趣。

FLL針對的是動手制作能力較弱的小學(xué)、初中生。讓他們用樂高組件直接搭建具有一定功能的小機(jī)器人，用mindstorm的“連連看”式的編程軟件實現(xiàn)遙控小機(jī)器人運動。讓機(jī)器人實現(xiàn)抓取、識別物體、行走避開障礙物等功能。

一般以分?jǐn)?shù)或速度來定勝負(fù)。這個階段，主要以對抗、競爭來加強(qiáng)孩子參與的動力。FTC，比賽比較嚴(yán)肅。學(xué)生要自行選擇材料和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自行設(shè)計小機(jī)器人來完成一定任務(wù)，以計分為衡量勝負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。但是每次比賽會需要多支隊伍協(xié)作。FTC是作為FLL與FRC之間的過渡性活動而設(shè)立的。

為了降低機(jī)器人的設(shè)計難度，競賽主辦方會提供一些現(xiàn)成的機(jī)器人組件，尤其是主控單元。這在FLL的基礎(chǔ)上又加入了團(tuán)隊之間協(xié)作的內(nèi)容。

FRC是FIRST最老牌也是最頂級的活動，第一屆FRC于1992年舉辦。它面向高中生，要求學(xué)生組成團(tuán)隊，根據(jù)競賽目標(biāo)從零開始制作一臺機(jī)器人，最終要進(jìn)行三對三的對抗性競賽。這牽扯到相對復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計、理論計算、生產(chǎn)加工、編寫程序等等。FRC的對抗競賽，近一步地加強(qiáng)了學(xué)生的動力，也使得活動變得十分刺激。

這個比賽對于學(xué)生來說簡直像狂歡節(jié)一樣。大量的學(xué)生都在愉快地交流，即便以成人的角度去看，這也是個相當(dāng)有趣的活動。有志于送孩子出國讀大學(xué)的，可以選擇一些能夠指導(dǎo)學(xué)生組隊參與FIRST比賽的教育機(jī)構(gòu)。這個經(jīng)歷有利于學(xué)生申請美國理工科專業(yè)。

為了孩子的發(fā)展，就不該抑制孩子的動手和實操能力。只有在孩子動手做的時候，孩子才會碰到難題并學(xué)會自己去解決。經(jīng)過自己艱苦的研究，耐心的研究才會讓自己更加有成就感，才會有自信?；蛟S你有更好的鍛煉孩子的方法，不管是什么，孩子的教育家長得抓緊。

第二篇：LEGO機(jī)器人學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告 專 業(yè)：11應(yīng)用電子技術(shù) 班 級：1班 學(xué) 號：11590202007 姓 名：

實 訓(xùn) 室：15號樓302 日 期：2013年6月28號 2013年7月03號指導(dǎo)教師：

2013年7月03至止

日學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告

說 明

1． 實訓(xùn)結(jié)束之前，每個學(xué)生都必須認(rèn)真撰寫《實訓(xùn)總結(jié)報告》。通過撰寫實訓(xùn)總結(jié)報告，系統(tǒng)地回顧和總結(jié)實訓(xùn)的全過程，將實踐性教學(xué)的感性認(rèn)識升華到一定的理論高度，從而提高實訓(xùn)教學(xué)效果。

實訓(xùn)總結(jié)報告要求條理清晰，內(nèi)容詳盡，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。字?jǐn)?shù)不少于2000字。

實訓(xùn)總結(jié)報告的質(zhì)量反映了實訓(xùn)的質(zhì)量，它是實訓(xùn)成績評定的主要依據(jù)之一。應(yīng)在實訓(xùn)結(jié)束后兩周內(nèi)將此報告上交學(xué)院教學(xué)辦公室。不交實訓(xùn)報告者不得參加實訓(xùn)成績評定。

封面中的“實訓(xùn)室”必須寫全名，必須寫上指導(dǎo)教師姓名。

“前言”部分： “實訓(xùn)背景”可簡介實訓(xùn)目的、通過何種方式到此單位實訓(xùn)等內(nèi)容；“實訓(xùn)環(huán)境”可包括實訓(xùn)室全稱（中英文）、地址、規(guī)模、簡介等內(nèi)容。“實訓(xùn)內(nèi)容”部分：屬報告的主要部分?！皩嵱?xùn)過程”概述實訓(xùn)各階段所從事的主要工作等；“實訓(xùn)內(nèi)容”包括項目介紹、本人從事的工作、軟硬件平臺和技術(shù)等；“實訓(xùn)成果”應(yīng)具體列出自己所完成的主要成果及實際應(yīng)用情況等。

“總結(jié)”部分：其中“其它意見”可對學(xué)院課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、實訓(xùn)安排等方面提出自己的意見或建議，也可對實訓(xùn)單位的各個方面提出自己的意見。2． 3．

4． 5． 6．

7．

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告

目 錄

1.1 1.2 前言.................................................4

實訓(xùn)背景...........................................................................................................4

實訓(xùn)環(huán)境...........................................................................................................4

2.1 2.2 2.3 實訓(xùn)內(nèi)容.............................................5

實訓(xùn)過程...........................................................................................................5

實訓(xùn)內(nèi)容...........................................................................................................5

主要成果...........................................................................................................5

3.1 3.2

總結(jié).................................................7

實訓(xùn)體會...........................................................................................................7

其它意見...........................................................................................................7

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告 前言

1.1

實訓(xùn)背景

15號樓302 實訓(xùn)環(huán)境 1.2 軟件環(huán)境：

MINDSTORMS Edu NXT 硬件環(huán)境：

樂高機(jī)器人

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告 實訓(xùn)內(nèi)容

2.1 實訓(xùn)過程

一丶組裝機(jī)器人 二丶編寫程序 三丶調(diào)試機(jī)器人 2.2 實訓(xùn)內(nèi)容

內(nèi)容一：組裝機(jī)器人，包括機(jī)器人底座的搭建，馬達(dá)的安裝，光傳感器的安裝

內(nèi)容二：從紅色區(qū)域開始沿著黑線走到十字路口停留3秒，繼續(xù)行走到三岔路口，選擇左邊行走，走到圓圈旋轉(zhuǎn)360°繼續(xù)行走，走到停車場停留2秒繼續(xù)行走，走到下一個十字路口停留2秒，走向終點黃色區(qū)域

2.3 主要成果

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告

學(xué)生實訓(xùn)總結(jié)報告 總結(jié)

3.1 實訓(xùn)體會

剛開始使用LEGO NXT編程編寫程序時，對圖標(biāo)的意義和在哪里并不了解，但是熟悉了各個界面之后就可以很快找到了。這才發(fā)現(xiàn)樂高機(jī)器人和LEGO NXT編程的有趣之處，這同時也激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣。這次的樂高機(jī)器人實驗初步鍛煉了利用LEGO NXT編程的能力，為以后的實驗打下了良好的基礎(chǔ) 通過本次實驗，加深了我們對LEGO機(jī)器人的了解，更進(jìn)一步的掌握了各部件之間的功能特性，讓我們在更多的實驗當(dāng)中靈活利用各個部件以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，功能更加強(qiáng)大的機(jī)構(gòu)或機(jī)器。在實驗中要注意各個部件之間的連接是否穩(wěn)定，是否能完成既定項目的要求。3.2 其它意見

暫無

第三篇：如何在機(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

如何在機(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

魏 自 友

摘要：陽谷縣青少年素質(zhì)教育實踐基地在教學(xué)實踐中，開設(shè)了機(jī)器人課程，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。完善了校外教育，推動素質(zhì)教育全面開展。本文結(jié)合教學(xué)實踐和在指導(dǎo)學(xué)生參加省機(jī)器人大賽中的經(jīng)驗，談?wù)勅绾卧跈C(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教學(xué) 創(chuàng)新意識

創(chuàng)新思維 創(chuàng)新精神 創(chuàng)新能力 機(jī)器人課程集趣味性、實踐性、科學(xué)性為一體，融合了機(jī)械制造、電子傳感器、計算機(jī)軟硬件和人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)，深受廣大青少年學(xué)生的喜愛。通過整個活動方案體系，讓學(xué)生掌握機(jī)器人的相關(guān)知識，能根據(jù)指定任務(wù)需求，通過小組協(xié)作，組裝機(jī)器人，編寫并調(diào)試程序。從而打破對機(jī)器人的神秘感，啟發(fā)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)注，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、有序的研究性學(xué)習(xí)方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文結(jié)合教學(xué)實踐和在指導(dǎo)學(xué)生參加省機(jī)器人大賽中的經(jīng)驗，談?wù)勅绾卧跈C(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

1、培養(yǎng)合作創(chuàng)新意識

在教學(xué)實踐中，要建立起融洽的師生、生生關(guān)系，把“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，鼓勵學(xué)生在師生之間、生生之間進(jìn)行交流，在融洽的氣氛中合作完成實踐任務(wù)，幫助學(xué)生樹立合作創(chuàng)新意識。當(dāng)學(xué)生的思維活動和結(jié)論超出教師所設(shè)計和期望的軌道時，教師不應(yīng)強(qiáng)行把學(xué)生思維納入自己的思維模式之中，而要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，并給學(xué)生充分發(fā)表見解的機(jī)會。如在機(jī)器人組裝過程中，一個組的學(xué)生提出了這樣一個觀點：把電池盒安裝在靠近小車輪的方向，也可以使機(jī)器人正常運行。同時，他們組還可通過實驗操作演示說明，這樣做機(jī)器人也可以完成所有任務(wù)。我沒有馬上否定學(xué)生，而是耐心引導(dǎo)其他學(xué)生仔細(xì)分析其安裝方案，并在實踐場地上調(diào)試運行，模擬各種不穩(wěn)定因素，最終大家得出結(jié)論：他們的方案在機(jī)器人運動過程中易傾斜。接著，我鼓勵他們小組相互合作，一起修改方案：把電池盒安裝在靠近大車輪的一端。這樣既保護(hù)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又幫助學(xué)生樹立了合作創(chuàng)新的意識。

2、培養(yǎng)主動創(chuàng)新意識

教師要給學(xué)生提供主動、獨門學(xué)習(xí)的平臺，使學(xué)生真正成為實踐學(xué)習(xí)的主人，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的主動創(chuàng)新意識。我從不輕易解答學(xué)生的問題，而是鼓勵學(xué)生主動探索解決問題的方法。如在機(jī)器人尋寶比賽中，由于我們實踐基地使用的是博思威龍機(jī)器人，從尋到寶藏到停止運動需要一段時間，使機(jī)器人停在了寶藏之外，從而使尋寶時間延長。我就啟發(fā)學(xué)生，如何才能使機(jī)器人整好停在寶藏之上呢？學(xué)生討論方案，積極實踐?？梢蕴砑右粋€使機(jī)器人倒退一下的程序，即當(dāng)尋到寶藏后，讓馬達(dá)立即停止正向轉(zhuǎn)運，開始反向轉(zhuǎn)動，這時，機(jī)器人由于慣性，還要向前運動一段距離，當(dāng)執(zhí)行到馬達(dá)反向運動程序時，機(jī)器人就會退回寶藏處，從而完成了精確尋寶的任務(wù)。這樣就在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性的同時，培養(yǎng)學(xué)生的主動創(chuàng)新意識。

二、在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

1、注重培養(yǎng)想象性思維

在山東省機(jī)器人大賽中，我們的機(jī)器人從起始區(qū)出發(fā)，會識別起始區(qū)顏色作為出起始區(qū)的信號，但是比賽過程中很可能會出現(xiàn)受環(huán)境光影響而判斷不了是否出起始區(qū)的情況。顯然，這個機(jī)器人的判斷條件存在很大的不穩(wěn)定性。于是，我啟發(fā)學(xué)生思考：能不能使機(jī)器人不判斷起始區(qū)的顏色，而走一段固定距離呢？學(xué)生經(jīng)過討論分析，最后得到這樣一個方案：每次機(jī)器人出發(fā)時緊貼比賽場地邊緣，然后讓機(jī)器人運動一段固定距離，算好與起始區(qū)的長度相等。這一方法的程序設(shè)計不但培養(yǎng)了學(xué)生的想象思維，而且對他們創(chuàng)新思維的發(fā)展也很有意義。

2、注重培養(yǎng)批判性思維

批判性思維的基礎(chǔ)是懷疑、觀察和實驗。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，必須以辯證的批判思維為前提。為此，在教學(xué)實踐中，教師要挖掘?qū)W生主動學(xué)習(xí)、大膽否定的潛力，給學(xué)生創(chuàng)造一種有利于其批判學(xué)習(xí)的環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生形成不迷信、不盲從、敢于懷疑、敢于否定的習(xí)慣。要培養(yǎng)他們敢于突破舊框框，獨辟路徑，標(biāo)新立異，務(wù)求突破的創(chuàng)新精神。如在設(shè)計比賽用機(jī)器人時，沒有根據(jù)場地的模型尺寸確定機(jī)器人的尺寸。完成機(jī)器人主體拼裝后，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的尺寸對完成任務(wù)有較大影響。容易被模型卡住。于時我引導(dǎo)學(xué)生思考：如何解決機(jī)器人尺寸問題？幾個學(xué)生通過觀察和實驗，大膽否定了原來馬達(dá)安裝的思路，提出非常新的思路：將兩個馬達(dá)相互貼緊安裝在基板上。這樣機(jī)器人的尺寸就被改得很小，也就避免了被模型卡住的隱患出現(xiàn)。在這一過程中，學(xué)生提出了自己的創(chuàng)見，形成了自己獨特的批判性思維。

三、在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

解決在教學(xué)實踐中遇到的各種問題，不能讓學(xué)生僅僅停留在簡單的思考層面上，而要把學(xué)生的思維引導(dǎo)到實踐研究中去，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在教學(xué)實踐中，我在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維的基礎(chǔ)上，針對不同層次學(xué)生的探索和創(chuàng)新的不同欲望，提出解決問題的不同方案，并設(shè)計一系列具有啟發(fā)性的問題，以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的創(chuàng)新實踐精神。

1、精心設(shè)計教案和導(dǎo)行案

我在設(shè)計教案和導(dǎo)行案時，注重層次性和啟發(fā)性，充分挖掘培養(yǎng)與訓(xùn)練創(chuàng)新精神方面的內(nèi)容，循序漸進(jìn)地提出恰當(dāng)?shù)膶嵺`任務(wù)。這些任務(wù)應(yīng)滿足如下要求：一要有適當(dāng)難度，二要在教和學(xué)方面富有探索性，三要培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2、著力解決比賽任務(wù)

在教學(xué)實踐中，我直接讓學(xué)生在符合競賽要求的場地上操作機(jī)器人。機(jī)器人的制作使學(xué)生遇到許多問題，需要學(xué)生不斷地探索，并在實際場地上加以驗證。學(xué)生在解決問題的過程中提升了創(chuàng)新水平。

開展機(jī)器人的教學(xué)，為學(xué)生提供了一個自主、協(xié)作與創(chuàng)新的平臺。在學(xué)習(xí)編程和操作實踐的過程中，有效地提高了學(xué)生的邏輯思維能力和判斷能力；在充分培養(yǎng)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上，學(xué)生輕松掌握了機(jī)器人相關(guān)知識，切身體會到了編程的樂趣。

中學(xué)生是學(xué)生思想最活躍、參與意識最強(qiáng)、最富想象力的時期，因此是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最佳時期。在教學(xué)實踐中，教師要扮演好組織者、引導(dǎo)者、協(xié)調(diào)者和促進(jìn)者的角色，善于尋找提高學(xué)生創(chuàng)新能力立腳點，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

第四篇：四足機(jī)器人的翻譯有圖兼容

機(jī)器人技術(shù)和計算機(jī)集成制造

多功能四足機(jī)器人的模塊化設(shè)計

摘要

現(xiàn)代工業(yè)使用多種類型的機(jī)器人。除了普通的機(jī)械手臂，兩足，三足，還有四足機(jī)器人，四足機(jī)器人最初是為了開發(fā)玩具，現(xiàn)在越來越多的應(yīng)用于制造業(yè)中。這項研究始于建立具有多種功能的四足機(jī)器人平臺，高靈敏度，模塊化裝配，這是我們構(gòu)造工業(yè)機(jī)器人的基本模型。在額外負(fù)載下，四足機(jī)器人的四條腿能增強(qiáng)其承載能力，它的可靠性要高于兩足或三足機(jī)器人，這有助于它攜帶更多的物品并提高性能。根據(jù)不同的要求和制造工藝要求，高度敏感的四足機(jī)器人提供了一個擴(kuò)展接口，添加不同的傳感元件。此外，當(dāng)與無線通訊模塊或獨立的1.2GHz的射頻電荷耦合裝置無線圖像傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，用戶可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，即時。該設(shè)計有助于四足機(jī)器人擴(kuò)大其應(yīng)用。通過拆裝模塊和改變傳感元件，高度敏感的四足機(jī)器人可用于不同的任務(wù)。此外，機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制功能將增加與人類的相互作用，因此它可以非常多的卷入人們的生活工作。四足機(jī)器人平臺將為不同的工業(yè)機(jī)器人的商業(yè)化設(shè)計提供參考，并將提供更多的選擇和有用的創(chuàng)意應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計。1.介紹 1977年，Gollidary和Hemani [1]采用拉格朗日動力學(xué)理論推導(dǎo)出的線性化的雙足機(jī)器人數(shù)學(xué)模型來分析其穩(wěn)定性，可操作性，和可觀察性。1980年，Miyazaki和Arimoto [2] 應(yīng)用奇攝動法將雙足機(jī)器人的快速模式和慢速模式的動力學(xué)行為進(jìn)行分類，然后他們在此方法的基礎(chǔ)上設(shè)計的控制器。1986年，Railbert出版了他的著作《步行機(jī)器人的平衡》，這對單足，雙足和四足油壓機(jī)器人的研究作出了卓越貢獻(xiàn)。雙足機(jī)器人結(jié)合不同學(xué)科的研究，如機(jī)械學(xué)，電子工程，控制工程，生物工程和機(jī)器人技術(shù)。主要研究內(nèi)容包括腿部機(jī)制的設(shè)計，步態(tài)規(guī)劃，步行跟蹤和平衡控制理論。Hira [3]設(shè)計的全負(fù)荷二自由度雙足機(jī)器人，該機(jī)器人是由一個骨架和兩個延伸腳。它的機(jī)械系統(tǒng)有4個自由度，2個旋轉(zhuǎn)和2個移動自由度，減去2個限制自由度，兩足的總長度是一個常數(shù)。骨架存放在兩腿之間的中心。為了防止它傾倒，機(jī)器人的腿和腳安裝垂直于地面。從側(cè)面看，它就像3連桿的運動。因此，雙足機(jī)器人能夠在地面上直立行走。日本本田的第一代機(jī)器人是由本田R&D中心[3]研發(fā)。

該機(jī)器人沒有身體，只有一個連接手臂的懸空骨架。這個雙足機(jī)器人有12個自由度，包括3個髖關(guān)節(jié)自由度，1個膝關(guān)節(jié)自由度，2個踝關(guān)節(jié)自由度，從正面看有5聯(lián)接4自由度，從側(cè)面看有7聯(lián)接6自由度。兩腿的重量大約只有總重量5-10％。如果裝載的手臂對平衡沒有影響，并且兩個手臂重量占總重量的比重小，那么機(jī)器人將可以步行上下樓梯，在斜度小于10度的斜面上前進(jìn)或者后退。在成功操作機(jī)器人移動或者將物品從一個地方搬運到另一個地方之前，必須要跟隨一種運動軌道。有幾種方法來生成行走軌道，一種是通過觀察真人的步態(tài)，而另一種通過即時計算。1970年，Vukobratovic等人，通過數(shù)值方法計算雙足機(jī)器人的動態(tài)移動路徑，Kato通過相同的方法得出了他的雙足機(jī)器人的動態(tài)移動路徑，然而，當(dāng)機(jī)器人移動時，它需要較長的時間來計算所涉及到的軌跡，而且這很難適應(yīng)不同的表面。除非CPU可以更快或簡化算法，數(shù)值方法仍然有計算緩慢的問題，其他的方法來生成行走軌道包括輸入最小能量，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳法則。

機(jī)器人的手臂自由度取決于機(jī)器人的類型，靈活性可以像人類的手臂一樣。機(jī)器人手臂運動學(xué)是關(guān)于機(jī)器人手臂在一段時間內(nèi)相對于固定坐標(biāo)系的運動。在傳統(tǒng)的分析中，機(jī)器人的底部被當(dāng)作一個參考點，其他運動必須以該參考點為基礎(chǔ)。一旦我們知道機(jī)器人手臂上所有聯(lián)結(jié)點的位置，我們可以計算出手臂端部在空間的確切位置。現(xiàn)代商業(yè)機(jī)器人配備了混合旋轉(zhuǎn)和滑動節(jié)點來與手臂或機(jī)器人手腕部分相連。旋轉(zhuǎn)結(jié)點控制了兩個連桿精確的角度運動，滑動結(jié)點僅控制兩個連桿的線性運動。從理論上講，其他的連接關(guān)系是可能的，然而，事實上只采用這兩個連接。連桿和結(jié)點的串行聯(lián)結(jié)叫做鏈，鏈可以打開或關(guān)閉。每一個鏈末端的連桿只連接一個結(jié)點，一個開式鏈指不連接靠近底部的連桿，相反一個閉合鏈指連接在前結(jié)點的連桿?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的主要類型是開式鏈。分析和控制機(jī)器人的手臂需要分析控制理論的發(fā)展。一個擁有多個結(jié)點的手臂被相互作用的內(nèi)力和外部環(huán)境所影響，需要更加復(fù)雜的分析，Paul在同質(zhì)變換矩陣方法和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究對機(jī)器人運動的分析是有益的參考。給定一個較大的模型或一個復(fù)雜的生物系統(tǒng)，人們通常面臨的問題是需要對很多的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。參數(shù)之間的廣泛因素的相互作用，使得對模型的動態(tài)行為分析變得困難，參數(shù)的含義和值有助于克服這個問題。在這里，我們可以使用一個漸進(jìn)的實驗技術(shù)（稱為偵察）去自主探索參數(shù)空間。這是一種自主探測技術(shù)，它使用理論值和實驗值之間的偏差作為合適的估算值。為了獲得大的動態(tài)生物學(xué)模型的運動信息，這種方法已被廣泛應(yīng)用。

對于建立多種功能的四足機(jī)器人平臺要結(jié)合不同的學(xué)科，如機(jī)械力學(xué)，電子工程，控制工程，生物工程和機(jī)器人技術(shù)等。影響設(shè)計四足機(jī)器人的因素中，首先要探討腿部機(jī)制的設(shè)計，步態(tài)規(guī)劃，路徑跟蹤，平衡控制理論。本研究采用程序語言去設(shè)計一切與構(gòu)建多種功能的四足機(jī)器人平臺有關(guān)的步態(tài)運動，編輯整合之后，加載所有運動到機(jī)器人的內(nèi)部存儲器，另外，這項研究結(jié)合了一種可靠的低成本的電路程序，用以減少發(fā)展四足機(jī)器人的障礙，并鼓勵作進(jìn)一步的研究。我們還開發(fā)了外部控制連接接口來加載不同的傳感器到機(jī)器人上，此外1.2GHz的無線圖像傳輸系統(tǒng)安裝在機(jī)器人上為用戶提供了實時監(jiān)測功能，最后，機(jī)器人加載無線通信模塊，該模塊的開發(fā)有利于改善機(jī)器人的靈活性，并有效的降低開發(fā)成本。這樣新模塊在設(shè)計和執(zhí)行機(jī)器人的特殊運動時將縮短發(fā)展過程大大降低機(jī)器人成本。2.研究方法 2.1.文件分析

收集所有涉及步行機(jī)器人的文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)篩選出制造步行機(jī)器人的相關(guān)理論。2.2.理論分析

在正式執(zhí)行之前，對步行機(jī)器人的運動作理論分析，這包括分析機(jī)器人的重心，電機(jī)的運轉(zhuǎn)方向，角度和旋轉(zhuǎn)速度。在實際執(zhí)行之前必須要有理論上的可行性。2.3.模塊理論

在這項研究中，四足機(jī)器人的所有功能被分為五個模塊來執(zhí)行和監(jiān)測。當(dāng)所有功能運作時這些模塊連接在一起，這種方法不僅簡化了開發(fā)了過程，而且會導(dǎo)致調(diào)試更加簡便。此外，它大大改善了機(jī)器人的生產(chǎn)。下面來描述這五個模塊： a）控制模塊接口和電路設(shè)計； b）機(jī)器人身體模塊——發(fā)動機(jī)機(jī)構(gòu)；

c）視覺系統(tǒng)模塊——1.2G電磁耦合圖像傳輸系統(tǒng)； d）無線通信模塊——2.4GHz射頻通信模塊或GSM模塊;e）傳感器：紅外傳感器，二氧化碳傳感器，溫度和濕度傳感器等。2.4.測試?yán)碚?/p>

該方法包括發(fā)展四足機(jī)器人的不同步行運動和節(jié)省內(nèi)存消耗，用戶通過無線通信模塊遠(yuǎn)程控制機(jī)器人并且通過視覺系統(tǒng)觀測實時圖像。最后，裝在機(jī)器人上的傳感器收集外部數(shù)據(jù)利用通信模塊向用戶報告。2.5.四足機(jī)器人的運動分析

在這項研究中，四足機(jī)器人的運動學(xué)，動力學(xué)和靜力平衡將被使用。D30 ——高達(dá)31種智能電動機(jī)用來控制。位置代碼：0-254（位置）

結(jié)束代碼：（電動機(jī)轉(zhuǎn)速串行代碼XOR位置代碼）0*7F

圖2顯示了串行控制示范。

圖二：串行控制的示范 3.6.完整系統(tǒng)四足機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)

控制端（PC和單片機(jī)）能夠同時控制多達(dá)31個智能電機(jī)，采用串行傳輸，控制端驅(qū)動電機(jī)移動到目標(biāo)角度，利用電動機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，控制端能夠控制和連接電機(jī)。在這項研究中四足機(jī)器人的設(shè)計分為三部分，第一部分是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括14個電機(jī)的連接，電機(jī)連接組件和四足機(jī)器人的外形。第二部分是有關(guān)控制器的設(shè)計，包括固件設(shè)計（用KeilC語言在微處理器中程序控制），硬件設(shè)計（簡單的控制電路），以及軟件設(shè)計（用VB語言進(jìn)行人機(jī)交換）。最后一部分是外部硬件集成，包括兩重半雙工無線通信模塊，1.2GHz的無線圖像傳輸系統(tǒng)和傳感器。三個部分綜合，四足機(jī)器人的原型就設(shè)計完成了。圖3顯示了完整系統(tǒng)四足機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)。

圖三：完整系統(tǒng)四足機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu) 3.7.設(shè)計和執(zhí)行四足機(jī)器人的硬件控制電路

圖4顯示了設(shè)計和執(zhí)行四足機(jī)器人的硬件控制電路，硬件設(shè)計集成了微控制器（來自ATMEL公司的AT89S52芯片），內(nèi)存（四足機(jī)器人運動命令的存儲空間），電源模塊（提供電機(jī)和電路所需的電源），智能電機(jī)的控制接口（連續(xù)傳輸?shù)碾姍C(jī)控制），無線通信接口（2.4GHz射頻無線通信模塊），接受來自外部傳感器的數(shù)據(jù)連接引腳，用于連接到電腦，下載運動命令的PC端通信接口，以及用來切換不同控制模式的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。結(jié)合上述電路，就完成了機(jī)器人的控制功能。

圖四：設(shè)計和執(zhí)行硬件控制電路 3.8.四足機(jī)器人的路徑規(guī)劃

為了讓四足機(jī)器人平穩(wěn)的移動，四足機(jī)器人的運動曲線被用來解釋它如何運動，相應(yīng)的程序如圖5。在這項研究中，運動學(xué)，動力學(xué)和四足機(jī)器人的靜力平衡將被使用。DH的坐標(biāo)系中用連接軸來描述。當(dāng)每個關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度已知，機(jī)器人的關(guān)節(jié)在坐標(biāo)系中的位置矢量能夠通過矩陣變換計算得出，通過求解矩陣，可以獲得運動學(xué)的解決方法，然后用幾何學(xué)推倒出逆運動。如果四足機(jī)器人的位置和連接軸的長度已知，有必要用運動學(xué)反解來得出每個連接軸的角度。

圖五：機(jī)器人運動的程序研究 3.9.四足機(jī)器人的身體模塊

在這項研究中，14個智能電機(jī)被用來作為四足機(jī)器人的主要動力，在頭部和頸部有一個單獨的電機(jī)，四個腳上各有3個電機(jī)。通過連接電機(jī)的附件，單個的鋁芯片，銅柱子，就完成了四足機(jī)器人原型。裝載以前的硬件電路和所有運動程序（前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，坐下，跌倒后自動站起來）后，包括留在內(nèi)存中的運動，機(jī)器人能夠完成機(jī)構(gòu)范圍內(nèi)的所有運動。四足機(jī)器人的身體模塊如圖6所示。

圖六：四足機(jī)器人的身體模塊 3.10.四足機(jī)器人的視覺系統(tǒng)模塊

外部1.2GHz的無線圖像傳輸模塊通過USB轉(zhuǎn)換接口將圖像傳輸進(jìn)PC端，用戶甚至可以用錄像功能將目標(biāo)圖像保存為AVI（MPEG-4）格式。

3.11.四足機(jī)器人的無線通訊模塊

在這項研究中用到的2.4GHz射頻無線通信模塊具有nRF2401的單片機(jī)和2.4GHz無線收發(fā)器，采用半雙工交流來雙重傳回數(shù)據(jù)。只要2.4GHz無線通信模塊在運作，發(fā)射機(jī)的功率燈就一直亮著。當(dāng)按下任何控制鍵，由于數(shù)據(jù)的傳輸將會亮，此時，控制按鈕可以用來驅(qū)動四足機(jī)器人的運動。當(dāng)傳感器接收到返回數(shù)據(jù)時，燈變亮并顯示傳感器的狀態(tài)。如果沒有按下控制鍵，發(fā)射器和接收器保持通信連接來提供雙/半雙工功能。用GSM通信模塊，用戶可以使用手機(jī)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人。當(dāng)用戶按下了移動電話的按鈕傳送信號到GSM模塊，機(jī)器人的微控制器解碼信號然后機(jī)器人移動，接著控制器發(fā)送AT命令，并與GSM模塊通信得到傳感器的狀態(tài)報告。

本研究使用紅外接收器模塊來作為監(jiān)測裝置。該傳感器隨著溫度的變化而產(chǎn)生電荷，因為它是熱電紅外接收器。接收器的溫度范圍為-10和+50℃，直流電壓范圍為3至15V。通過擴(kuò)大探測器的輸出，經(jīng)過電壓比較器電路的傳遞，接收器可以監(jiān)測到人體。傳感器接受所有發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線，包括人體。當(dāng)沒有監(jiān)測到發(fā)熱物體的運動，傳感器的輸出為0V。當(dāng)監(jiān)測到發(fā)熱物體，傳感器的輸出為5V。機(jī)器人通過分析傳感器的輸出監(jiān)測發(fā)熱物體，并將結(jié)果通過2.4GHz的射頻無線通信模塊傳回給用戶。這項研究將開發(fā)可擴(kuò)展的連接電路，當(dāng)用戶將不同的傳感器連接到儀器板，物體被監(jiān)測到時儀器板上會輸出一個5V電壓，控制器立即將返回的信號實時報告給用戶。3.12.四足機(jī)器人模塊

上述圖像的上半部分顯示了1.2GHz的射頻無線圖像傳輸模塊的鏡頭。四足機(jī)器人可以為用戶端提供從鏡頭捕獲的圖像，通過控制在頸部和頭部的電動機(jī)的運動，機(jī)器人可以移動鏡頭的位置并鎖定觀測圖像，紅外傳感器位于頸部的電機(jī)上方的乳白色半圓頂，是人體探測器?？刂破鞣譃閮蓚€部分，上半部分是2.4GHz射頻無線通信模塊，用來接受用戶的命令和傳回檢測信號，下半部分是控制機(jī)器人運動的控制模塊。控制器下方是8.4 V，2000 mAH的鋰電池，這種電池完全支持四足機(jī)器人的電力需求。圖7顯示了四足機(jī)器人的整體設(shè)計。

圖七：四足機(jī)器人的整體設(shè)計 4.結(jié)論

多種功能的四足機(jī)器人平臺的主要設(shè)計概念是基于固定硬件的規(guī)格與不同傳感器的組合，用來滿足不同情況下的特別要求。因此，不需要因特別需求而開發(fā)新的機(jī)器人。另外，這項決議減少了開發(fā)成本和時間，隨著機(jī)器人的傳感器格式而重新設(shè)計傳感器，用戶可以在短時間內(nèi)改變機(jī)器人的固件。通過改變模塊，四足機(jī)器人能夠擴(kuò)展功能，用以監(jiān)測，掃描，援救，監(jiān)視甚至家庭護(hù)理，它的遙控功能增強(qiáng)了機(jī)器人與人的互動，并有可能大大改善人們的生活。在研究中固件改變這一觀念將是機(jī)器人發(fā)展的主要方向之一，這一概念不僅降低了開發(fā)成本，而且使廉價多功能機(jī)器人成為可能，這將大大有利于在未來發(fā)展和傳播機(jī)器人。多功能四足機(jī)器人平臺的確立將為工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計和生產(chǎn)提供多種選擇。在工程制造領(lǐng)域，我們可以設(shè)想四足機(jī)器人將適用于今后不同的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用前景將取決于制定四足機(jī)器人規(guī)范的實際需求。鳴謝

這項研究是由美國國家科學(xué)理事會支持，根據(jù)合同96-2622-E-152-001-CC3 和 96-2411-H-152-003.參考書目

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第五篇：加強(qiáng)科技教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力

加強(qiáng)科技教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)：

大家下午好。

今天由我們學(xué)校為大家做一個簡單的科技展示活動。首先非常感謝局德育辦給了我們學(xué)校這次寶貴的機(jī)會，這既是對我們學(xué)?？萍冀逃ぷ鞯目隙ê驼J(rèn)可，也是對我們今后工作的一種鼓勵。更得感謝局領(lǐng)導(dǎo)和各個學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)在百忙之中抽出時間來到我們建國小學(xué)，肯請各位領(lǐng)導(dǎo)對我們的工作提出寶貴的建議。

在這里我把工作中的幾點體會匯報給大家。

一是我們學(xué)校李校長本人非常重視這項工作，充分認(rèn)識科技教育在基礎(chǔ)教育中的重要地位和作用，多次在班子會議和教師工作例會上強(qiáng)調(diào)這項工作的重要性。李校長把她的這種理念和認(rèn)識滲透到平時的工作安排中也滲透給我們?nèi)w教師。在我們校形成了重視科技教育活動的風(fēng)氣，學(xué)校不僅有科技教育領(lǐng)導(dǎo)小組，科技輔導(dǎo)員還定期召開專門會議，研究科技教育工作，總結(jié)科技教育工作的經(jīng)驗。

二是主抓教學(xué)工作的領(lǐng)導(dǎo)給這項工作配備了優(yōu)秀的教師作科學(xué)課擔(dān)任科技活動輔導(dǎo)員。幾年來校長舍得投入資金，讓科技輔導(dǎo)員參加省、市級各級科技培訓(xùn)，每次培訓(xùn)前朱校長都叮囑老師多學(xué)、多看、多記，學(xué)到省、市級學(xué)校的長處，可以說培訓(xùn)工作提高了廣大輔導(dǎo)員教師從事科技活動的水平和能力，為我們?？萍蓟顒拥拈_展奠定了堅實的基礎(chǔ)，涌現(xiàn)出像李振國、候叔倫、秦硯名等校級優(yōu)秀輔導(dǎo)員，還有李堯華、隋瀛、宋立華等一批班級科技教育優(yōu)秀教師。這些教師積極熱情主動的參加到科技活動中來，對待工作兢兢業(yè)業(yè)，為我們科技教育付出了大量的心血。帶領(lǐng)學(xué)生在歷次國家和省舉辦的科技創(chuàng)新大賽中都取得了不菲的成績。

三是通過開展豐富多彩的科技活動，調(diào)動了全校學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的積極性。我們成立了校級科技活動小組、班級活動小組積極組織學(xué)生定時、高質(zhì)量的活動保證每次活動按計劃、有內(nèi)容、有步驟、有作品積累。在這里得感謝我們局德育辦，為我們爭取機(jī)會，努力創(chuàng)設(shè)條件讓我們各個學(xué)校積極組織我們學(xué)生參加省、市科技小發(fā)明、小制作、科幻畫、航模、海模、車模競賽等科技創(chuàng)新活動和創(chuàng)新大賽等。學(xué)校通過組織學(xué)生參加活動，增長了學(xué)生的科技知識，豐富了學(xué)生的課余生活，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造欲望，培養(yǎng)學(xué)生具有了一雙會發(fā)現(xiàn)的眼睛，一個有創(chuàng)新意識的大腦，一雙會創(chuàng)造的巧手。通過科技活動的開展，極大地激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造的積極性，提高了學(xué)生的科技素質(zhì)，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識，為他們成為一名合格的公民打下了堅實的基礎(chǔ)。

四是通過多種途徑開展中小學(xué)科技教育。

目前，我個人認(rèn)為中小學(xué)科技教育還是學(xué)校教育中的一個薄弱環(huán)節(jié)，普遍存在著重知識的傳授，輕能力的培養(yǎng)。學(xué)生動手能力、獨立思考和探索實踐能力、創(chuàng)新能力較薄弱。針對這種現(xiàn)象我們還嘗試了以下幾點做法：

1、拓寬中小學(xué)科技教育途徑，全面實施中小學(xué)科技教育。一是要充分發(fā)揮課堂教學(xué)的主渠道作用。課堂教學(xué)是進(jìn)行中小學(xué)科技教育的首要途徑，是傳授科學(xué)知識，培養(yǎng)科技意識的主渠道，其他學(xué)科同樣是進(jìn)行科技教育的主渠道。以學(xué)生生活中看得見、摸得著、經(jīng)歷過、感受得到的科技成果與產(chǎn)品為主要內(nèi)容，通過學(xué)科課堂教學(xué)，向?qū)W生介紹我國乃至世界高新科技發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢，讓學(xué)生充分理解現(xiàn)代科技與社會進(jìn)步和人類生活質(zhì)量提高的密切關(guān)系。學(xué)生掌握了必要的科學(xué)知識和技能，同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)的世界觀、人生觀、價值觀。二是增加綜合實踐活動課程中科技教育內(nèi)容。信息技術(shù)教育，中小學(xué)科技教育的主要途徑，三是我們還想積極開發(fā)科技類校本課程。

2、以學(xué)校各類教育活動為載體，有意、有機(jī)地結(jié)合各類教學(xué)和各類教材中潛在的科技因素，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本學(xué)科內(nèi)容的同時也有效地接受了一些科技內(nèi)容的教育?？萍冀逃皇菃为毥M織的一種教學(xué)形式，我個人認(rèn)為學(xué)校抓科技教育應(yīng)該像抓中小學(xué)德育工作那樣，把科技教育滲透到所有課程之中，善于挖掘不同課程中所蘊含的科技教育課程資源，這項工作我們將結(jié)合學(xué)校的角色教育課題開展挖掘課程資源中的科技教育課程資源。

以上是我工作中的粗淺認(rèn)識。可以說像我熟悉的市一中、外國語、光華、解放、臨城小學(xué)都有各自的特色，我們將多向各學(xué)校學(xué)習(xí)使我們校在原有的基礎(chǔ)上取得更好的成績。發(fā)揮出我們學(xué)校的作用，使我市的科技教育工作再上新臺階。