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9、神奇的机器人

一、词解：

（1）充分地显示出自己的才能。 ( ) （2）形容早出晚归，辛勤劳动或昼夜赶路，旅途劳顿。 ( ) （3）表示人的才能充分显露。 ( ) （4）广大宽阔。（ )

二、文章的主要内容。

三、在括号里填上合适的词。

例：（探）宝藏

（）油龙（）黑匣（）田地

（）水果（）牲畜（）牛奶

四、换部首组字再组词。

胳（）（）膊（）（）

（）（）（）（）

五、根据文章内容回答问题。

1、机器人为什么会被人们誉为“千里眼”、“顺风耳”、“飞毛腿”、“铁胳膊”？

六、第八课《拥抱大树》运用了什么写作手法？

机器人奇异点(知识材料)

产生的结果如下： ?机械臂自由度减少，从而无法实现某些运动 ?某些关节角速度趋向于无穷大，导致失控 ?无法求逆运算当机器人以笛卡尔坐标系运动时，经过奇点，某些轴的速度会突然变得很快，TCP 点的路径速度会显著减慢。因此，应避免机器人的轨迹经过奇点附近。如何产生奇异点（singularity）说到奇异点的产生就不得不提一下的Gimbal Lock[2]. 如下图，飞机内部的陀螺仪有三个旋转的自由度，假设三个圈会随着飞机的旋转而旋转，旋转的轴线如上图：当其中pitch角向上达到90°时，其中一个圈与原本水平的圈在这一瞬间发生了重合，从而减少了一个自由度。

当然，飞机的旋转并没有真的被LOCK了，依然可以运动。相同的情况同样可以发生在机器人上： 6轴串联关节机器人有三种奇点：腕部奇点，肩部奇点，肘部奇点。腕部奇点发生在4轴和6轴重合(平行)时。肩部奇点发生在腕部中心位于1轴旋转中心线时。肘部奇点发生在腕部中心和2轴3轴一条线。 4轴和6轴产生奇异点(wrist singularity) 下图中的六轴机器人，四轴和六轴相交[3]（大部分机器人四轴和六轴都会相交，所以很多机器人都会存在这种奇异点,这玩意跟机器人的品牌无关，只和结构有关）.

机器人的五轴与四轴和六轴的轴线相交，因此，机器人四，五,六三个轴便形成了上面提到的Gimbal Lock. 当五轴旋转到某个角度时，比如下面这个角度（所有的关节角度都是0°），四轴和六轴共线，奇异在此发生。因此，在某系机器人仿真软件里，比如说ABB的robotstudio，当你打开机器人模型的时候，机器人的五轴会是这样的：

冗余度机器人机构学研究现状

第24卷第4期南　京　工　业　大　学　学　报 V ol.24N o.4 2002年7月 JOU R N AL O F N A N JI NG U N IV ERSIT Y O F T ECHN O L OG Y July2002冗余度机器人机构学研究现状倪受东,袁祖强,文巨峰 (南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009) 摘　要:对国内外冗余度机器人的研究情况进行了概述,对冗余度机器人机构学的研究状况,包括机构学中奇异性和自运动的研究以及冗余度机器人机构设计方面的研究进行了较为详细的阐述,最后对超冗余度机器人机构学的研究也进行了简单的叙述。关键词:冗余度机器人;奇异性;自运动;机构学中图分类号:T P24 文献标识码:A 文章编号:1671—7643(2002)04—0107—04 机器人技术集自动化、精密机械、传感、电力等技术于一体,是典型的机电一体化产品。工业机器人和计算机辅助设计(CAD)系统、计算机辅助制造(CAM)系统一起标志着制造业自动化的崭新阶段。随着工业自动化、航天、核工业等领域的发展,智能机器人技术的应用越来越广泛。而机器人智能的实现,不仅取决于它所具备的智能控制系统,在一定程度上还依赖于机器人的结构特性。机器人机构的几何灵活性与其所配置的智能控制系统相结合,可使机器人完成复杂操作任务。冗余度机器人以其本身几何结构所具有的高度灵活性,得到了广泛研究和迅速发展,已成为机器人技术的一个重要发展方向。目前的研究已从一般的冗余度机器人操作手系统,扩展到多冗余度机器人系统以及超冗余度机器人[1～3]。冗余度机器人,是指含有自由度数(主动关节数)多于完成某一作业任务所需最少自由度数的一类机器人[2]。可以看出,即使对某一任务是非冗余度的机器人,而对另一任务有可能是冗余度机器人。为了完成在各种几何和运动学约束下的任务,需要使用冗余度机器人。人们很早就注意到:6自由度是具有完整空间定位能力的机器人最小自由度数,更多的自由度可改善机器人的运动学和动力学特性,如增加灵活性、避免障碍和优化驱动力矩等。因此对冗余度机器人的研究变得日益重要,而其中1个重要方面就是冗余度机器人的机构学研究。1　国内外研究动态迄今为止,国内外已研制了多种冗余度机器人系统,应用范围越来越广泛,一些已实现商品化。东京大学1979年研制了UJIBOT7-DOF机器人操作手;日本M IT I机械工程实验室1987年研制了7-DOF直接驱动型机器人操作手;美国Robo tics Re-search公司1987年设计的用于空间研究的17-DOF机器人系统,由两个7-DOF臂和一个3自由度躯干组成;美国航空航天实验室研制了30-DOF 的超冗余度机器人。法国的Federic Marquet等最近研制了一种新的冗余度机器人平行机构[4],分析了它的运动学和动力学模型,并利用这种机构的冗余度克服了高速运动时的运动奇异。国内南开大学计算机系研制了机器人双臂协调系统,其中一臂为PUM A560机器人,另一臂为PUM A760机器人,并在其基座上安装有平动导轨,构成了具有冗余度的双臂协调系统;中国科学院机器人开放实验室正在研制多机器人协调操作系统,其中1台机器人安装在具有视觉的可移动小车上,构成了更为复杂的多冗余度机器人系统;北京航空航天大学最近研制成功了1台7-DOF机器人操作臂系统;东南大学机械系机电研究室最近正在研制1台视觉伺服双臂冗余度机器人系统。冗余度机器人研究的不断发展,从理论和应用 X收稿日期:2001-12-21 基金项目:211基金资助。(No.2102002001) 作者简介:倪爱东(1966-),男,安徽和县人,博士,主要从事冗余度机器人、运动学、动力学及其控制系统研究。

认识机器人教案

教案：认识机器人（第一课时）一、教学目标知识目标：了解机器人的概念、产生、发展、种类与应用。技能目标：熟练利用网络查找信息和处理信息。情感目标：培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神。二、重点难点教学重点：机器人的概念及应用难点分析：机器人的概念三、教学过程： 1、新课导入 21世纪被信息技术专家誉为智能机器人的时代，机器人在各行各业将得到更加广泛的应用，机器人技术综合机械工程、电子工程、传感器应用、信息技术、数学、物理、等多种学科，它代表着一个国家的高科技发展水平，例如我国首例远程遥控机器人手术就是由北京的医生通过电脑遥控着沈阳机器人“黎元”进行脑外科手术。那究竟什么是机器人？我们要学习使用的机器人是什么样子？机器人能够做些什么？我们如何控制机器人？今天开始我一起走进机器人世界去寻找上述问题答案。观看有关机器人的视频片段 2、教学内容机器人的概念各国科学家对机器人的定义有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。中国的科学家们把机器人定义为一种自动化的机器，具备一些与人或生物相似的能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器，它的外形不一定象人。判断一个机器人是否是智能机器人我们可以根据下面三个基本特点：（1）具有感知功能，即获取信息的功能。机器人通过“感知”系统可以获取外界环境信息，如声音、光线、物体温度等。（2）具有思考功能，即加工处理信息的功能。机器人通过“大脑”系统进行思考，它的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策的过程。（3）具有行动功能，即输出信息的功能。机器人通过“执行”系统（执行器）来完成工作，如行走、发声等。机器人的产生、发展、种类与应用对这些内容请大家以小组合作的形式通过互联网、光盘等媒体检索信息，并设计一个关于机器人的有关知识的演示文稿。 1）成立小组，分工合作，制定活动计划。小组成员（2）确定“机器人世界探索”活动的探索主题，构建问题框架。（3）评价要求（1）展示在小组内展示“机器人世界探秘”项目。各小组推出代表参加班级交流。评选最佳主题奖、最佳演示奖、最佳合作奖。（2）通过自评和互评的方式进行评价，标准如下： 3、作业布置（1）说说机器人与一些电动玩具的区别？（2）完成一个关于机器人演示文稿的制作，包括机器人的发展、机器人的分类、机器人的特点等内容。三、课堂小结：这节课我们了解了机器人的概念和机器人的产生、发展、种类及应用等知识。并对学生的演示文稿的任务完成情况进行小结和评价。第12课机器人学走路教学分析：本课教学内容为《小学信息技术》教材（浙江教育出版社）第四册第12课，属机器人模块。本课教学是在学生学习了《第10课我们身边的机器人》、《第11课机器人仿真软件》掌握了机器人的简单工作原理，初步掌握机器人仿真软件的使用，并会控制机器人走直线的基础上学习本课，为以后学习《机器人画正多边形》、《机器人分辨颜色》打下基础。学情分析：本次市研训活动，是临时选取了机器人模块的第3课作为教学内容，由于学生第一次接触机器人教学内容，且没有了第10课、第11课两课的铺垫，尽管学生对此教学内容充分好奇，但教学过程中教师处理不好，学生会觉得无从下手。因此，本课的教学对教师绝对是一次挑战。教学目的： 1．知识与技能：学会使用“转向”模块编写程序，控制机器人转向；学会使用“启动电机”“延时”“停止电机”模块编程，控制机器人走弧线。 2．过程方法：通过任务驱动与学生的操作实践，使用学会简单的机器人编程控制思想。 3．情感态度与价值观：让学生在编程控制中体验成功的快乐，充分激发孩子学习信息技术的兴趣。教学过程：一、铺垫导入 1．出示机器人，简单师生交流，拓展学生对机器人的了解。讨论：机器人由程序来控制。我们用程序语言把机器人完成任务的步骤与方法表达出来，这个过程叫编程。 2．教师演示机器人控制程序在仿真软件中的仿真。介绍：这种机器人的编程软件的启动与仿真。 3．学生打开范例尝试仿真。讨论1：机器人的动作，如直行、拐弯等。二、小组合作自主探究 1．任务一：让机器人动起来。教师讲解与学生操作：介绍编程环境（菜单、快捷工具、模块库、编程区）----模块的拖放、移动、删除----直行模块与转向模块的设置---文件的保存子任务1：机器人直行（教师示范，并讲解仿真环境的“运行、有轨迹、退出”几个按钮的使用。子任务2：机器人原地转向（学生独立完成）子任务3：机器人走折线（最好走出一个90度的角出来）

【干货】机器人奇异点的解决方法

【干货】机器人奇异点的解决方法内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 在调试机器人时，如果机器人处于下图状态(处于J4轴和J6轴同轴)，会发生报警：MOTN-023或者MOTN-063，在此情况下，机器人只能在关节坐标系下移动。以下姿态即为奇异点位置。在调试机器人时，如果机器人处于下图状态(处于J4轴和J6轴同轴)，会发生报警：MOTN-023或者MOTN-063，在此情况下，机器人只能在关节坐标系下移动。以下姿态即为奇异点位置。图1 机器人奇异点位置当机器人J5轴处于0°位置，机器人会出现MOTN-023报警：

图2 MOTN-023报警当机器人在执行动作类型为L，C，A的动作指令时，如需经过奇异点，机器人会出现MOTN-063报警：

图3 MOTN-063报警针对奇异点的处理方法情况一：在机器人示教时遇到奇异点处理步骤： a) 将机器人的示教坐标系切换到关节图2 示教坐标系的切换 b) 点动机器人，让J5轴调离0°的位置，建议小于-3°或者大于3° c) 按RESET键复位报警情况二：在程序运行时遇到奇异点方法一：适合在无精细点位要求使用。

当运行程序时遇到奇异点，可以将该行动作指令的动作类型改为J，或者修改机器人的位置姿态，以避开路径当中存在的奇异点。方法二：适合在有精细点位要求使用。在动作指令后添加附加动作指令：手腕关节动作指令WJNT(全名Wrist Joint)。手腕关节动作指令(Wrist Joint)，不在轨迹控制中对手腕的姿势进行控制(标准设定下，程序运行时，手腕的姿势始终被控制)。在直线动作、C圆弧动作、A圆弧动作时能够使用该指令。当遇到奇异点时，程序中使用该指令，手腕的姿势在动作中发生变化，避开奇异点造成的手腕轴反转动作，使得工具中心点继续沿着轨迹动作。处理步骤： a) 将光标移至出现奇异点程序行行末，点击F4选择 b) 选择Wrist Joint c) 按RESET键复位报警 d) 运行程序，观察运行轨迹内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.

《机器人机构学》课

《机器人机构学》课程一．教学内容 1．机器人机构的组成，类型及特性参数。 2．机器人机构研究的数学基础：齐次坐标，坐标变换，刚体运动的矩阵表示等。 3．机器人机构运动学：末端执行器的描叙，D-H 变换矩阵，运动学正解，运动学逆解及其优化，微分运动，雅可比矩阵的建立等。 4．机器人机构的工作空间分析。 5．机器人机构轨迹规划：关节空间的轨迹规划和直角坐标空间的轨迹规划。 6．机器人机构动力学：牛顿-欧拉方法，拉格朗日方程法。二．参考书 1．徐卫良，钱瑞明译。《机器人操作的数学导论》，机械工业出版社，1998 三．要求 1．阅读上叙教学内容。 2．在国内外刊物上查阅两篇与上叙内容相关的研究论文，精读后加以介绍。 3．完成以下指定作业。四．作业 1．简叙开链机器人机构与闭链机器人机构在机构特点，运动特点及运动正逆解方面的差异。 2．若开链机器人的雅可比矩阵J 为方阵，其行列式∣J ∣=0的机构位姿。试分析奇异位姿的种类及对应的机构机构几何特性与运动特性。 3． 3.运动参数关系及对应的机构位置设 T a a a a ] ,,[321=为三维矢量， ∧ a 是其对应的反对称矩阵，即 ∧ a = ???? ? 001 2 1323a a a a a a ----???? ? 。试证明 = ∧ ∧ ) +(I ) -(I 1 -αα??? ? ????? ? +--+---+-++---++2 3 2 22 1132211312 3 2 22 1321231312 322212 1) (2) (2)(21)(2)(2)(21113a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 5.空间绕两轴线旋转至给定距离：如图所示，已知是表示1ξ、2ξ交两轴位置的单位矢量，P 、q 为表示空间两点的单位矢量 P 、1q 、2q 为表示空间三个点的矢量。现将点P 先绕轴2ξ旋转，再绕轴1ξ旋转，使得P 点的最后位置q 至1q 的距离为1ξ，至2q 点的距离为2ξ。试求1θ和2θ及有解的条件。 7．对于图示4种三自由度开链机器人机构，若描叙K 点线速度与关节角速度关系的雅可比矩阵的行列式值为1，试分析此时的几何运动参数关系及对应的机构位置。五．解题 1．解 1）开链机器人的机构特点：各杆循序构成单链相邻连杆间通过转动副或移动副连接的开链机器人。开链机器人的自由度数等于该机器人的关节数运动特点：机器人的关节空间Q 有机器人的变量的所有可能值构成，这也是机器人的位型空间，这是因为给定了关节转角也就给定了机器人所有连杆的位置。对于转动副，关节变量用转角[)πθ2,0∈i 给出，对于移动副，用轴

神奇的机器人教学设计鄂教版教案

神奇的机器人教学设计鄂教版教案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

神奇的机器人【教学目标】 1.学会12个字，会认9个字，能用“日新月异”“大显身手”写句子。 2.能正确流利地朗诵课文，能抓住关键词句，通过读说等活动，体会机器人的神奇。 3.学习作者抓住特点说明事物的方法，了解常用的、基本的说明方法。 4.通过阅读课文，培养学生对科学技术的热爱之情，激发学生的创造精神。【教学重难点】 1.学习作者抓住特点说明事物的方法，了解常用的、基本的说明方法。 2.通过阅读课文，培养学生对科学技术的热爱之情，激发学生的创造精神。【教学时数】 2课时【教学过程】第一课时一、激趣导入，揭示课题 1.学生观看一段录像。教师随着画面介绍：它正在进行深海作业，来到一艘躺在海底很久很久的沉船上，寻找着上个世纪随船遗落的宝物。它身体自如地穿梭着，目光锐利，周围的任何事物都休想逃过它的眼睛，它发现目标了…… 2.提问：你们知道它是谁吗谁来简单地说说你对机器人的认识 3.揭题：今天，我们就来学习有关机器人的课文《神奇的机器人》，学生齐读课题。二、初读课文，了解内容 1.布置自读要求。把生字新词读正确，语句读通顺。

2.再次自读课文。说说课文介绍了那些机器人，你喜欢哪一种，它有什么神奇之处 3.汇报自读情况。（它通过眼睛发现了窃贼，再把信息传给了"大脑"，"大脑"连同网络报了警。）（机器人的形状各式各样：有的……有的……）(机器人的各种传感器)（机器人能干人们干不了，干不好的工作。）三、学习课文一、四自然段。 1.指名读1、4自然段，说说机器人什么作用。 2.理解“千奇百怪”“日新月异” 四、学习课文2、3自然段。 1.学生自读课文第2自然段，说说这一段是围绕哪句话写的主要介绍了哪种机器人 2.再读本段，边读边画出最能表现“能追捕罪犯的机器人”神奇的词句。 3. 交流体会。相机指导学生联系上下文中的“亡命之徒”结合实际，体会情况之危急：抓住“能”“善于”等词语，体会其追捕罪犯的过人之处。 4.指导朗读第四句话，体会其神奇之处，要读出机器人的勇于追捕、善于追捕、坚决果断的形象。 5.联系本段内容。理解“大显身手”之意。 6.回读第三句话，小结学习方法和作者的说明方法。 7.师生共同小结第2自然段学习方法。用学习第2自然段的方法学习第3自然段通过学习课文，我们对机器人有了初步的了解，同学们想对它有进一步的了解吗回家继续收集有关资料第二课时一、复习上节课内容。二、课文5—7自然段。 1.学生自由读5——7自然段，说说你读懂了什么 2.学习第5自然段。

9 神奇的机器人

*9 神奇的机器人教材简析：这是一篇科普文章，介绍机器人的功能和作用。文章短小精悍，是朴实简练的科普小品。开头一段，简明地概括了机器人的功能特点，而“千里眼”、“顺风耳”、“飞毛腿”、“铁胳膊”等美誉，则生动形象地表现机器人的神通广大。第二段，简略地讲述了机器人的产生和发展情况，“它们以各自独特的身份和神通，为人类立下了汗马功劳”一句，起到了“引启后文”的作用。下面几段，简要地介绍了机器人的“神奇”本领，从太空到海洋，从工厂到农村，以及社会各个领域，机器人都在“大显身手”。最后一段，简括地说明了机器人的广阔前景，它们将为人类作出更多的贡献，人们也将在生活中越来越熟悉它们。文章风格简朴，又不乏生动活泼的言词。一个比较突出的特点是：赋予机器人以人格化的写法。例如：机器人“相继出生”、“先驱”、“大显身手”、“生力军”、“用武之地”、“勤劳的身影”、“铁农民”；“它们才华横溢，能歌善舞，机灵精巧，能说会道”、“有的成为棋坛怪杰、书画大师、体育能人；有的成为医学博士、手术专家、护士小姐”等语句，使读者感觉到机器人简直是一群活生生的、有着非凡本领的人。此外，文中动词选用的精确贴切，成语及形容词等运用的丰富多样，为文章增添了活泼风趣的色彩。例如：“探（宝藏）、擒（油龙）、找（黑匣）”，“种植（树木）、灌溉（田地）、采摘（水果）、收割（庄稼）”，“挤（牛奶）、剪（羊毛）、喂（牲畜）”；“茫茫的宇宙、浩瀚的海洋、神秘的面纱，独特的身份”，“汗马功劳、游弋翱翔，驰骋万里，上下求索，披星戴月，耕云播雨”等词语，使读者领略到机器人踏实勤奋、埋头苦干的风貌。这篇文章内容通俗易懂，语言平实质朴，但读起来感到生动贴切。教师要引导学生多读，在读中知晓机器人的神奇，在读中感受科学的神奇。教学目标： 1、预习课文，了解机器人的功能。 2、自学认识生字，积累词语。 3、正确、流利地朗读课文。 4、感受科学的神奇，培养爱科学、学科学、用科学的品质。教学难点：了解机器人在不同领域所发挥的功能，从课文描写中感受科学的神奇。

如何在中小学开展机器人教育课程

如何在中小学开展机器人教育课程机器人教育课程是一门跨学科的综合性的科学技术。它涉及自动控制、计算机和网络技术、传感器、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。格物斯坦小坦克认为面对当下人工智能技术的发展和创新人才的培养，在大力实施中小学信息技术教育战略的进程中，抓住时机在中小学引入机器人教育，提升学生对现代科技和信息技术的全面认识和理解，激发对创意和创新的兴趣，并作为一种培养创意思维和创新人才的新载体。机器人教育作为创新人才培养的新模式，在目前的教育教学实践中，还仅处在活动层面，机器人教育大多是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展的。也的确有相当数量的中小学校能够积极组织学生参加各类智能机器人的活动或竞赛，但作为课程引入到教学中的却很少。为了让更多的学生能够接触机器人，培养学生的创新意识和动手能力以及团队合作意识，应该积极开展中小学机器人教育课程。根据机器人教育课程的特点，我们课程教学的方法统一为：任务驱动、新知教授、实践应用。任务驱动，教师根据每节课的学习内容，合理地设计教学任务。课时安排为每周两节课，两个课时已经足够学生完成一个作品的制作。学生根据任务要求，进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节，让学生发现问题，引起认知冲突，以便引入新知。新知教授，学生将任务进行仔细剖析，并填写学生工程册（学习工程册是学生学习的一个凭证，也是学生进行任务分解、问题解决过程的记录）后，教师就可以根据学生反映的问题，引出本节课的教学内容。由于机器人课程的特殊化，可以将每个新知（一般的传感器的应用）分为“是什么、有什么作用、怎么使用、应用了哪些学科知识”几个部分。学生通过以上几个部分可以较为深入地认识每一个固件，也可以扩展学生思维，促进学生进行创作。由浅入深、理论联系实际，让学生能更多地将学习贴近生活，将生活的问题搬进学习中来。实践应用，在一段时间的教学内，积极组织学生进行小组竞赛。教师应设计与生活相关的主题，让学生将生活与学习有效联系起来，达到培养学生体会生活、观察生活的目的，激发学生热爱科学、探索科学的精神。

中小学智能机器人教学

比尔·盖茨曾预言“机器人即将重复个人电脑崛起的道路。点燃机器人普及的"导火索"，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。”目前，各省、市的许多学校都开展了机器人活动，但这些学校机器人活动都以校内科技活动小组的方式出现，并没有真正进入课堂教学。特别是农村学校，对于机器人的教学还是一片空白。在信息技术高度发展的今天，智能机器人事业已呈跨越式发展。发展机器人事业，将智能机器人的教学纳入课程教学是最佳形式。那么，在中小学如何把智能机器人纳入课堂教学呢？笔者作了一些探索。一、将机器人教学纳入课程是必然趋势上世纪90年代，号称“现代机器人故乡”的美国，机器人教育不再局限在大学的专业学科教育。美国政府还在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划，高中生可免费获得70公斤重的一套零件。把机器人教育列入基础教育课程，让学生系统地、有步骤地学习机器人技术。在“世界机器人王国”的日本，除了每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容，每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛外,日本机器人教育更是从娃娃抓起。而我国机器人教育起步较迟，1986年我国“863”高科技发展计划才正式启动“智能机器人”主题。到了“九五”期间，“普及机器人文化”被列为该主题第一专题的宗旨之一。1998年中国科技大学在国内率先进行了机器人足球的教学实验。近年来，国内高校机器人比赛逐渐增多，“863”计划为“机器人竞赛工作委员会”提供了专项基金，智能机器人比赛正在发展成为我国创新教育的战略性手段。“中国青少年电脑机器人竞赛活动”、“全国中小学电脑制作活动”、“全国青少年科技创新大赛”、“Intel工程大赛”、“全国中小学生信息技术创新与实践活动”等全国重要赛事也都把机器人列入竞赛项目。除了政府部门的项目外，由学术机构、公司厂商联合主办的智能机器人大赛对推进我国机器人教育活动、普及机器人文化也产生了非常积极的作用。近年来，智能机器人活动在我国引起了中小学教育工作者的关注，并进行了有益的尝试。如，2000年北京景山学校将智能机器人的普及教育以科研课题的方式纳入信息技术课程，在国内率先开展了中小学智能机器人课程教学。2002 年以后，随着我国教育信息化的发展，智能机器人技术向教育领域的渗透已呈加速发展趋势。可以说，智能机器人教育进入课堂教学时机已经成熟。二、机器人课堂教学可以培养学生多种能力机器人教育集趣味性、实践性、综合性、科学性、探究性为一体，深受广大青少年学生的喜爱，它集计算机、声、光、电等多种技术，可以让学生全面接触传感器、计算机软硬件、人工智能、自动控制、电子技术和机械工程等多个学科高新科技知识。智能机器人教学进入课堂可培养青少年学生综合素质。 1、培养学生的综合素质和应变能力。一个完整、能够完成任务的机器人，往往要用光、声、电、机械等各种器件，机器人因涉及多门类、多学科的知识和原理，通过教学可以拓展学生各学科的专业知识，又可将各学科的知识横向联系起来，对各学科所学知识起到巩固作用。首先，机器人教学实践活动中，学生按照图形要求或设想将几十种、甚至上百种各种零配件搭建成一个完整的能执行任务的机器人，每一个搭建步骤都必须自己或小组协同完成，这大大提高了学生应用各种工具的技巧和灵活的动手能力、空间想像能力。其次，在搭建前要构思巧妙完成的方式、方法和途径，对可行性要进行分析，得出最佳方案。最后，编写智能机

课题申报书：中小学智能机器人教育的理论和实践研究

课题申报范例精选【导语】课题要坚持正确的政治方向，充分体现中央有关精神和要求，具有鲜明的问题导向和创新价值。应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性；基础理论类选题要立足学术前沿，具有原创性和开拓性；跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。选题文字表述科学、严谨、规范。以下是课题优秀成果，是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。中小学智能机器人教育的理论和实践研究课题名称：中小学智能机器人教育的理论和实践研究关键词：机器人教育理论实践申报级别：省级课题课题类别：重点课题学科分类：信息技术研究类型：信息技术预期研究成果：立项号：课题设计论证

一、本课题国内外研究现状：智能机器人是数学、力学、机械、电子、自动控制、传感器、通信、计算机、人工智能等众多领域的高科技的集成，机器人教育能有效培养学生的动手能力、创造能力和协作精神。国外一些发达国家已把智能机器人教育作为创新教育的战略性手段。他们非常看重机器人教育对未来高科技社会发展的作用和影响，尤其对年轻一代创新能力的培养作用，在中小学阶段不同程度地对学生进行机器人相关知识的教育。在国内，智能机器人技术向教育领域的渗透已有呈加速发展的趋势，机器人文化的普及也在加速。在新一轮的课改背景下，信息技术课程也正面临着改革与创新，而引入机器人教育将给信息技术教育带来新的活力。当前我国中小学已开展的机器人教育活动主要还局限于以课外兴趣活动或者竞赛的方式进行，目的是为了学生能参加各种比赛而开设的。在新的发展背景下，为了能让更多的学生能参与到这一活动中来，我们一线教育工作者有必要对能否在中小学阶段信息技术课当中开设机器人教学进行研究。二、指导思想在辩证唯物主义思想指导下，以教育部《基础教育课程改革（纲

机器人教案合集

课题：多彩的机器人世界第5周第1课时教学目标知识与技能 1.掌握机器人的定义 2.了解机器人的发展历程及用途 3.认识机器人的分类过程与方法锻炼学生科学对待生活中遇到的问题、培养学生区别人工智能和人类智能的能力、培养学生观察能力、思维能力和联想能力、培养学生的用科学的方法解决问题能力。情感态与价值观有意识培养学生的讨论、及合作意识、培养他们热爱科学、学习科学的精神。教学重点：机器人的定义教学难点机器人的分类教学过程学生活动一:导入: 机器人技术的应用非常的广泛,大到神州七号,航空母舰,小到感应灯.自动冲水水龙头.那么你们知道到底什么是机器人；以及他们有哪些分类吗？二:新课: 一、这节课主要是让学生了解机器人的定义：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的自动化机器。二、并针对机器人的具体情况找一些图片，让学生了解在我们的现实生活中存在的活生生的机器人世界三、让学生了解机器人的分类：工业机器人娱乐机器人服务机器人军用机器人教育机器人四、最后展示一下未来机器人可能的样子：观看展示的文字有图片，对机器人有初步的了解。并可以上网自己找一些自己感兴趣的实例。教学成果展示评价

学生自己上网找相关信息的照片：教学机器人初识：这节课主要让学生了解机器人的一些知识，了解我们这个世界对机器人的使用。反思：这节课主要是了解世界人的世界，在教学的时候有点过于注重基础知识的掌握，要敢行放开，让学生通过网络更多的接触才好，限于学校的现有的情况，更多的要注重学习兴趣的养成，可以让学生在课下的时候多关注此类信息，特别要多注意日本的机器人发展，它代表着世界自动化的发展进度。课题：我的真实机器人第6周第2课时教学知识与技能 1、了解教学机器人的马达及指示灯 2、可以控制马达与指示灯

浅谈小学机器人课堂教学的实践策略

浅谈小学机器人课堂教学的实践策略 [内容摘要]机器人，我们现在都已经比较熟悉了，她作为信息技术学科的一个拓展平台已经得到各方面的认可：让机器人走进课堂，走向每一位学生，让更多的孩子了解机器人，培养孩子综合能力和信息素养。然而，当我们看到机器人这个特殊的课堂教学平台的亮丽风景的同时，我们还在思考：机器人课堂教学中到底要教什么采用怎么样的教学模式与策略学生才会感兴趣对机器人教学成效又该怎样评价本文就以这样的思路，谈谈我对机器人课堂教学实践策略的思考。 [关键词] 机器人课堂教学实践策略随着机器人课堂教学活动的不断推进，实践中的我们都遇到类似的困惑：学生对机器人的兴趣很高很高，可是在短短几堂课的教学实践之后，学生的兴趣、学生的热情似乎大打折扣，到底是什么原因引起的这种变化，怎样才能让机器人课堂“活”起来，让学生能够灵活应用机器人学习中的各种知识，解决生活中的实际问题，真正地做到活学活用。一、找准机器人教与学的支点：机器人课堂教学到底要教什么 1.机器人课堂教学需要准确定位首先，我们必须清楚地意识到，我们所讲的机器人不是一门学科，他不是大学所学的机器人学科“下放”到我们中小学的学习中来。其次，我们必须明确我们开展机器人课堂教学的主要任务是培养学生对机器人研究的兴趣，同时培养学

生分析问题、解决问题的能力。如今，新课程提倡研究性学习，真正的研究性学习才能激发学生兴趣，提高学习的效率，而我们的机器人的学习属于真正的研究性学习。在整个学习过程中，学生得到多元的乐趣体验，与生活息息相关。因此，我觉得我们的机器人课堂教学的核心应该是：程序设计初步知识，在此基础上培养孩子协作、创新的多元智能。 2.认清机器人课堂教学对教师提出的要求作为机器人课堂教学实践的我们自身需要做好各项准备，这也是对我们参与机器人课堂教学实践所提出的具体要求，我们在实践过程中发现机器人课堂实践对我们的要求很高，主要体现在：1.有一定的耐心。2.有一定的动手能力。3.有一定的电子技能技术。4.有一定的程序编写能力。5.有一定的创造欲望。6.有一定的观察生活感受生活的激情。由于机器人的教学还是处于起步阶段，我们都还在不断了解，也都在“摸石头过河”，我们自身的准备工作，对自身所提出的要求，做得踏实一点，要求严格一些，在教学中就可以做到游刃有余。二、瞅准机器人教与学的时机：什么时候开始教学机器人机器人的学习需要学生的生活经验作为基础，包括学生对问题的分析、解决问题的能力，都会影响机器人学习的积极性。曾经也有学者提出“程序设计教学越早越好”但我个人认为也不能太早。必须切合学生的学习实际，跟学校信息技术教学整体协同，不过我们可以在早期的机器人课堂教学采用实体机器人，进行搭建研究学习，简单介绍相关机械原理，培养孩子的动手能力。

机器人课程介绍讲课教案

机器人课程介绍

第1课机器人简介目的意义概述：本课以科普的形式介绍机器人的发展及应用，并在此基础上初步给出机器人的定义；机器人的分类和机器人的基本组成；最后向学生介绍了款教学机器人。 1．1什么是机器人？本节以科普的形式机器人的诞生及其广泛应用，并简单地给出了“机器人的定义”。教学中让学生在自学的基础上，通过上网了解更多的机器人诞生的背景，目前的应用范围以及科学家目前的努力方向。关于机器人的定义目前国际上还没有准确的定义，因此让学生理解什么是机器人，机器人与普通机器人的主要区别是什么就可以了。 1．2 机器人的分类与计算机的分类一样，机器人按照不同的分类方式有着多种不同类别的机器人，教材中介绍了多种分类机器人。同样建议在教学中采用自学和上网探究的学习方式，主要是了解各种不同类型的机器人的应用情况，以及在我国现阶段机器人工业机器人、服务机器人以及仿人型机器人主要有哪些方面的应用。 1．3常见教学机器人简介教材在介绍各种教学机器人的基础上，主要介绍了乐高机器人和纳英特机器人的特点。有条件的情况下，一定要向学生展示和演示教学机器人完成任务的过程，以提高学生的感性认识，激发学生的学习兴趣。 1．4机器人的基本组成

本节教学中应让学生明白，机器人系统与计算机系统一样，包括硬件和软件两部份。机器人硬件包括思维器官、动作器官和感应器官，而软件系统包括操作系统和高级计算机语言编程系统。同时应让学生明白机器人学习中，主要是学习科学家是如何分析问题，并针对问题设计和搭建机器人来解决问题的。重点应落实到分析问题和解决问题的方法上。上学生树立信心：随着机器人的技术的不断提高，设计和制作自己的机器人是完全可行的。第2课机器人的编程系统目的意义概述：本课通过实际操作纳英特机器人和乐高机器人了解和学习机器人的编程系统。教学时可根据学校的实际，选用一种类型的教学机器人实施教学，教师应尽可能的创造条件让学生有机会亲自操作，至少应能给同学演示。本课的重点是机器人与机器人的连接方法、为机器人下载操作系统。学生的兴奋点在如何让“机器人前进”的任务上。概述：首先让同学明确，机器人的微处理器实际是一台微型计算机，它只懂得机器语言，不同类型的机器人一般都有自己专门的操作系统。另外，由于机器人的微处理器体积小，功能简单，一般不提供直接编程。因为大多数情况下人们都需要在计算机上为机器人编写程序，再通用下载线将程序下载到机器人内存中，以便控制机器人的行为。 2．1纳英特机器人编程系统本节重点介绍纳英特机器人编程环境，纳英特机器人与计算机的连接方式以及如何为纳英特机器人下载操作系统和程序，最后通过一个简单的实例——让机

空间机械臂动力学奇异点与回避

本文于1996年7月8日收到 3国家自然科学基金重点项目及河北省博士科研基金项目空间机械臂动力学奇点与回避3 顾晓勤 (河北师范大学机械系?石家庄?050031) 刘延柱 (上海交通大学工程力学系?上海?200030) 摘　要　本文导出空间机械臂非完整约束方程,讨论自由漂浮系统动力学奇点问题,对冗余和非冗余系统分别提出避免奇点的方法,对平面运动情形得到减少奇点出现的工程方法。文中附有算例。主题词　空间机械臂　动力学　多体动力学 AVO I D ING DY NAM I C SINGULAR IT IES OF SPACE M AN IPULAT OR Gu X iaoqin (H eber N o r m al U niversity ?Sh ijiazhuang ?050031) L iu Yanzhu (Shanghai J iao tong U niversity ?Shanghai ?200030) Abstract T he nonho lonom ic constrains of space m ani pulato r are derived in th is paper .D y 2nam ic sigularities of free 2floating system is discussed ,and reducing area of singularity fo r in 2p lane moving system are p ropo sed .T he num erical si m ulati on examp le is given . Key words Space m ani pulato r D ynam ics M ultibody dynam ics 1　引　言空间机械臂可用于卫星释放、回收及空间站的在轨建造维修等。为节省能源机械臂在执行任务时载体姿控系统常暂时关闭。给定负载始末位姿或在惯性空间给出设计轨迹求转铰运动规律时,当广义Jacob i 矩阵奇异则系统出现奇点,无法得到逆问题解。由于漂浮系统奇点与系统动力学特性有关故称动力学奇点。非完整约束使奇点的位置不仅与机械臂转角当前值有关,还由转角的时间历程决定,故动力学奇点是空间机械臂控制中的难点和关第19卷　第4期1998年10月宇　航　学　报JOURNAL OF ASTR ONAUT I CS Vol .19No .4Oct .1998

机器人奇异点理解教程文件

机器人奇异点理解

机器人奇异点的理解每种型号的机器人都有奇异点，那么奇异点是如何产生？产生的结果？当机器人以笛卡尔坐标系运动时，经过奇点，某些轴的速度会突然变得很快，TCP点的路径速度会显著减慢。因此，应避免机器人的轨迹经过奇点附近。奇异点产生如下结果： 1、机械臂自由度减少，从而无法实现某些运动 2、某些关节角速度趋向于无穷大，导致失控 3、无法求逆运算如何产生奇异点（singularity）说到奇异点的产生就不得不提一下的Gimbal Lock[2]. 如下图，飞机内部的陀螺仪有三个旋转的自由度，假设三个圈会随着飞机的旋转而旋转，旋转的轴线如上图：

当其中pitch角向上达到90°时，其中一个圈与原本水平的圈在这一瞬间发生了重合，从而减少了一个自由度。当然，飞机的旋转并没有真的被LOCK了，依然可以运动。相同的情况同样可以发生在机器人上： 6轴串联关节机器人有三种奇点：腕部奇点，肩部奇点，肘部奇点。 1、腕部奇点发生在4轴和6轴重合(平行)时。 2、肩部奇点发生在腕部中心位于1轴旋转中心线时。 3、肘部奇点发生在腕部中心和2轴3轴一条线。 4轴和6轴产生奇异点(wrist singularity)

下图中的六轴机器人，四轴和六轴相交[3]（大部分机器人四轴和六轴都会相交，所以很多机器人都会存在这种奇异点,这玩意跟机器人的品牌无关，只和结构有关）. 机器人的五轴与四轴和六轴的轴线相交，因此，机器人四，五,六三个轴便形成了上面提到的Gimbal Lock. 当五轴旋转到某个角度时，比如下面这个角度（所有的关节角度都是0°），四轴和六轴共线，奇异在此发生。