用LEGO开机器人选修课

第一篇：用LEGO开机器人选修课

用LEGO开机器人选修课－北京市顺义区牛栏山第一中学

simbel 发表于 2008-6-13 9:16:00

摘要：我们经过几年的探索实践，发现用LEGO机器人开选修课在培养学生的动手、动脑、创新精神和团队精神等具有非常独特的效果。我校为市属重点高中，具备开设机器人选修课的软硬件条件，现已经把LEGO机器人选修课纳入高一机器人模块校本课程中。本文主要介绍了我校开设机器人选修课的课程设置和实践教学情况。

关键字：LEGO开机器人、选修课、校本课程

随着2007年高一新课程教学的全面展开，模块教学开始实施，我校在具备软硬件条件和经过几年的实践探索之后，用LEGO开机器人选修课被纳入高一机器人模块校本课程中。下面向大家简单介绍我校机器人课程的开设情况，与大家分享。

一、为什么选择乐高

我校选择LEGO教育机器人作为课程使用的材料，有以下几点理由： 1．安全

我认为这是很重要的特点，安全总该放在第一位的，尤其是在学校教学当中。使用LEGO上课时，不需要电烙铁，不需要螺丝刀，不需要钳子，这使得学生在课堂上可以用百分之百的精力来玩，而不必注意安全问题。2． 易用

LEGO机器人的制做都是徒手进行的，不需要借助其他任何工具。这一点使它非常容易被学生们接受，学生活动时可以很轻松的上手。学生们用它来实现一个设计可以只用很短的时间，这对于一节课45分钟来说是很有利的，学生在更改设计时从拆到装也可以在很短时间完成，这是学生们很快就可以看到他们的设计成果，对他们自己的设想能在很短时间得到反馈，这对学生的学习来说是很重要的。

同时也在很大程度上减轻了教师教学的负担。

编程方面ROBOLAB图形化的编程软件，学生们只用十分钟可以很轻松的上手。我们没选择文本式的NQC来教学，ROBOLAB就可以使机器人“活起来”，干吗还要学生去背那一大堆文本式的命令呢？并且对学生图形化的思维方式也是一种训练，使学生更关注程序中的逻辑关系。3．

耐用

从2003年我校购买第一套LEGO9794套装，到现在我校又购进了30套，除有一两根导线坏的，马达有两个学生摔坏的，还没有其他影响到上课的损坏问题。我认为，对大面积开设课程来说，这一点是很重要的。不然十多个班几百个学生在用，每节课坏一根导线，用不了一周这课就开不下去了，修都修不过来。

二、课程介绍 基本情况：

本学年我校机器人可开设在高一年级，共16个班，每班45人左右，每周一节课，每节课45分钟。学生们共用15套LEGO9794机器人套装。

=512){this.resized = true;this.width=512} else { this.resized = false;}“ border=0 resized=”true“> 使用自编的机器人校本教材，内容包括：ROBOLAB编程、机械原理、机械结构搭建技巧等，主要作为学生自学辅导用书。课堂上主要采用学生自主活动的模式。教师教得很少，主要是学生自己来编程、制做和自学。评价方法：

学生在讲台进行展示（表达能力的训练），然后教师与全体学生评分。评分组成：

自我评价2分

其他学生评价5分

教师评价+/-2分

总分为最后得分

根据新课程标准我制定了新学年的机器人课程计划：

2007-2008机器人课课程计划

时间安排

2007-2008学年度第一学期

每周1节，每月4节，一学期16节

主要内容

1．单片机有关知识 2．编程 3．机械结构 4．传感器 5．人文素养

内容简介 第一学期

绪论

分类整理器材 3

第一个机器人 4

单片机

5+6

编程基础

（一）7

自由练习

机械结构

（一）9

牛津剑桥科学百科 10

搭建练习创意发挥 11

爬坡比赛准备 12

比赛

8字绕障碍赛准备 14

比赛及总结 15+16

期末考试

第二学期

影片“I Robot” 18

复习及传感器简介 19

光电传感器使用练习20

编程

（二）21

机械结构

（二）搭建机械手或腿式结构练习23 +24

运输机器人 25+26

创意发挥

27+28

数据采集初步，光值分析 29

匀速直线运动测试 30

匀变速直线运动测试 31+32

期末考试

下面简单介绍一下，计划中的内容如何实施。根据学生情况，我认为要把机械结构放在课程的主要位置。不应太强调编程。第一学期

1.绪论:讲课堂守则，然后观看影片“机器人时代”，学生获得感性认识。2.分类整理器材：使学生了解将要使用的器材

3.第一个机器人：按照LEGO9794套装中搭建手册上16-27页的步骤，制作机器人，提高兴趣，练习器材的使用

4.单片机：课前教师准备有关资料，学生在课堂自学 5+6.编程基础

（一）：了解各种编程软件，学会ROBOLAB的基本操作，简单编程，控制RCX和马达的运动

7.自由练习：自由练习ROBOLAB简单编程和机器人的简单控制，提高兴趣 8.机械结构

（一）：通过幻灯了解各种简单结构，并练习搭建，结合课本，搭建并了解如齿轮、皮带、蜗轮等等搭建方法和传动特点

9.牛津剑桥科学百科：学习“牛津剑桥科学百科”软件的使用方法；自学各种物品的结构等；搭建一两个物品模型；向大家展示作品

10.搭建练习创意发挥：自由制作任意东西，向大家展示作品 11.爬坡比赛准备：制作爬坡机器人，练习制作和调试

12.比赛：机器人爬坡比赛；提高活动兴趣，培养遵守规则的素养，通过理论知识的应用，培养学生理论联系实际，通过比赛，分享各种结构搭建方法

13.“8”字绕障碍赛准备：机器人“8”字绕障碍赛准备：机器人设计制作和编程调试

14.比赛及总结：机器人“8”字绕障碍赛；优胜小组展示讲解机器人和程序；学生和教师总结两次比赛的收获

15+16.期末考试：学生发挥创意，设计制作机器人或其他有创意的作品；考察通过这一学期的学期，学生的收获

第二学期

17.影片“I Robot”：通过观看影片“I Robot”，引起学生对机器人与人类的关系的思考 18.复习及传感器简介：复习编程基本知识和练习；阅读传感器电子书，自学传感器的基本知识

19．光电传感器使用练习：学习光电传感器的工作原理；练习使用光电传感器检测光值；练习编程，用光电传感器和RCX控制机器人运动 20．编程

（二）：学会用光电传感器和RCX控制机器人，沿黑线走的方法；学习带有分支结构的编程；重要的是在调试过程中学习发现问题，科学地描述问题，然后想办法解决问题；尝试发现问题，猜想/假设，改进，实验，再发现问题„„的过程 21．机械结构

（二）：阅读和自学机械图册电子书，了解较复杂的机械结构；尝试搭建一些较简单结构的模型；向同学展示和解说该结构如何工作

22．搭建机械手或腿式结构练习：观看机械手和腿式结构的示例；尝试制作机械手或腿式结构；试验如何用马达作动力源，使它们工作

23+24.运输机器人：制作机器人通过黑线做的迷宫，用机械手把可乐罐从一处运到另一处；提高编程和结构设计能力；提高团队协作能力

25+26.创意发挥：自主活动设计制作；给学生发挥想象力和创造力的时间；提高自主活动能力

27+28.数据采集初步，光值分析：学习简单的用传感器和微电脑采集数据；学习用计算机软件处理和分析简单的数据；练习用光电传感器和微电脑采集一块杂色之上光值数据；练习用计算机软件处理和分析简单所得到的数据

29.匀速直线运动测试：设计制作一辆马达驱动小车；用角度传感器和RCX检测车的运动速度；通过数据分析车的运动情况

30.匀变速直线运动测试：提高结构设计能力；提高数据分析能力；提高理论知识的实际应用能力

31+32.期末考试：综合考察一学年来学生们的收获；发挥创意，设计制作一件任意的东西 =512){this.resized = true;this.width=512} else { this.resized = false;}” border=0 resized=“false”> 目前我们正在进行第一学期的教学，在高一校本课程教学中我们还在不断的探索中，正在继续努力完善这个课程，很高兴与大家分享。

第二篇：LEGO机器人编程课程

LEGO机器人课 行走训练2 制作机器狗利用“移动转向”模块，让机器狗活动起来

史纳菲要开始工作了

前一堂课机器狗的造型，完成指定任务，熟练使用“移动转向”模块到达目的地。

帮忙穿越火车轨道

路闸，或是小区栅栏门，如图

利用“等待”模块，编写触碰按钮后，开门及关门的程序

请买票

利用颜色传感器搭建检票闸机

作品用电机带动十字转门即可。

等待颜色传感器识别到正确的颜色，电机才旋转开门，可加入声音模块，程序块状态灯等模块丰富。

到楼上去

作品为无障碍升降梯，轨道完成难度较大，故利用平行四边形实现

作品可加入涡轮箱自锁

通过端口查看，观察电梯到达指定位置电机旋转了多少角度。注意角度正负号，代表电机旋转的方向。测试前注意找到初始位置电机相应字母重置电机角度为0。

两个触动传感器，按1号上楼，2号下楼。并使用多任务的模式

跟踪警犬

利用超声波传感器作为狗头，测量前方距离，学习切换模块。

此作品需要急刹车，可制作趴着的机器狗，达到降低重心，提高稳定性的目的。制作一辆小车也可以，安装好超声波传感器即可。

切换模块为可视为一个条件判断，分成两种情况，满足条件与不满足条件。

如图：超声波传感器测量距离＜50cm 为设定的条件，满足条件代表车辆距离目标＜50cm，过于接近，所以后退，反之前进，加入循环不断判断与目标之间距离和50cm之间的关系。

跟踪机器狗

利用颜色传感器的测量反射光线强度的功能来区分两色，实现沿线（两色交界线）走。作品为趴着的机器狗或者小车皆可。要求前方有一颜色传感器，探头对这地面，距离1cm左右，以内为佳。

端口查看测试两种颜色光线强度数据并记录，取平均值，例如：

黑

白

平均值 14

即测得强度大于50为白色，反之为黑色。

超级警犬

携带武器的机器狗或小车，武器可利用复合杠杆完成。用一个电机带动活动即可

程序为一直向前走巡逻，发现距离比较接近的目标停下，发起攻击，转向离开继续巡逻。

医生

将EV3直立，以显示屏为机器人脸部，搭建一个机器人，有一处平台，用途为放置卡片，并使其能被颜色传感器探测到（距离1cm）。最好加装一个触动传感器，卡片放稳后，触碰触动传感器再识别颜色，较为准确。

利用颜色传感器测量不同颜色，发出不同声音。

可以使用声音编辑器自己录制声音。

微型手术机器人

制作为小车状即可，前方有超声波传感器探测前方障碍，有一个单独的电机带动手术刀（一根轴，连杆皆可）。

程序类似超级警犬，但让孩子独立分析完成为最佳。

清洁病房

作品为清洁机器人，原型为市面售卖的扫地机器人。

搭建一辆小车，前方安装超声波传感器探测距离（防止撞墙），可竖直向下安装一个中型电机，带动扫把旋转。

程序上做到前方距离较近转弯即可，但要加入中型电机持续旋转。（为使转弯顺畅，可接近后先倒退一步再转弯）

智能导盲拐杖

一根带有传感器的导盲拐杖，可用超声波传感器，测量前方是否有障碍，需分析传感器的位置，卫生么在轮子上面接近轮子的地方，以及为什么拐杖会有轮子。（传感器低，保证台阶、石头可以被发现，轮子可以保证传感器相对平稳，提高探测准确性）

除了声音提醒外，可加入触觉提示，例如震动。震动是由震动马达产生的，震动马达即为普通马达带动较重的偏心圆，使离心力不平衡。例如波轮式洗衣机，脱水时，衣物分布不均匀导致滚筒剧烈晃动。

也可加大难度，在不同距离范围内发出不同的声音以及产生不同的震动强度，体现事件紧急性。

在第一次切换模块判断的结果范围内再进行判断，如图＜100cm的情况下再判断是否＜50cm，小于范围为50以内，不小于范围为50至100之间。

第三篇：机器人选修课教案

凤翔县西街中学科技活动课程讲义

机器人

凤翔县西街中学科技活动室

2015年3月20日

目 录

第一章 走进机器人世界

1.1 学前教育 1.2 触摸机器人

1.3 机器人的硬件构成 1.4 机器人的软件

第二章 机器人结构搭建

2.1 有“皮肤”的三轮车

2.2 有“眼睛”的自寻迹小车 2.3 有“手臂”的投篮机器人 2.4 履带战车 2.5 灵活转弯小车 2.6 娃娃学步 2.7 六足牛

第三章 机器人程序设计

3.1 三种灯光控制 3.2 避障 3.3 自寻迹 3.4 秒表

3.5 两地控制 3.6 判粗细

3.7 计数与判奇偶 3.8 多任务 3.9 事件控制 3.10 无线通信

第一章 走进机器人世界

1.1 学前教育

教学目标：理解本课程的意义，理顺教学秩序，认识课程目标。教学重点：理顺教学秩序 教学准备：学员须知30份 教时：1课时

教学内容与过程：

一、学员分组，选定班组长。

二、宣布课堂纪律、注意事项，介绍学习方法。

《机器人制作》学员须知

严格

协作

研究

一、严格

1、准时上下课。特殊情况事先向组长请假。

2、保管好器材，不遗失、不损坏。

3、保持环境安静、清洁，不得有粗鲁行为。

4、爱护电脑，禁玩游戏。

二、协作

1、每两人为一基本学习单位，合用一套器材，共同完成每个制作任务。要求：

⑴互相配合：交替进行各项操作，使人人都具有独立搭建与编程的能力。⑵互相帮助：有困难时共同探讨，一起进步。

2、每四人合用一台电脑，充分利用电脑获取信息和练习程序设计。

3、每六人为一个小组，合用一个调试场地，三、研究

 获取信息： 听课、利用电脑查阅资料和帮助文档、从互连网获取信息。 积极实践： 注重具体的结构搭建和编程练习，结累经验。

 探索研究： 开拓思路，展开联想，用实验的方法证明自己的想法

四、评价

以上三条(严格、协作、研究)和机器人项目制作结果作为学习成绩的依据 成绩分四档：

A优秀

B良好

C合格

D不合格

五、理念

乐高机器人制作理念

做中学 玩中学 团结协作

祝同学们： 团队协作 学得愉快 技术进步 能力提高

班组长职责

管理班长：①填写出勤情况表

②协助组长处理管理上的难点 ③及时与教师沟通管理上的问题 技术班长：①技术上领先全班同学

②协助组长处理技术上的难点

③及时与教师沟通技术上的问题

组 长： ①技术上领先组内其他同学

②管理组内纪律，接受同学请假，③及时与二位班长协同工作

1.2 触摸机器人

教学目标：认识机器人的定义，了解机器人现状，激发学习兴趣。教学重点：机器人的定义 教学准备：录像与PPT课件 教时：1课时

课堂练习：观看录像资料 教学内容与过程：

一、讲解机器人的定义

二、讲解机器人现状

三、附件

1、机器人是什么

到目前为止人们对机器人还没有一个权威而又确切的定义，但“机器人是自动工作的机器”这种说法还是被人们广泛地接受。这样说来在我们身边到处都有机器人的存在。譬如：家中的电饭堡、洗衣机、各种防盗报警器，出租车的计价器等等。

既然机器人是自动工作的机器，那么利用机器人就可以为人们的生产、生活服务。当今，机器人的应用已经涉及到了工业、农业、家政、科研、军事实战等领域。机器人的足迹遍布陆地、海洋、天空，甚至在浩荡的宇宙太空上也能觅到它的芳踪，火星上的“勇气号控测器”向人们展示了它靓丽的风彩。

机器人要按照人们的意图自动地工作，它就必需有存放程序的存储器；为获取工作环境的信息就要有传感器(输入设备)；对获取的信息进行运算和处理，根据程序设计的工作步骤发出控制指令，这就要有CPU(中央处理器)；经过处理的信息要转化成输出声音、图像或是动作，就需要执行机构(输出设备)；再有，人们为完成某一特定的的任务，给机器人编写的操作系统和应用程序。这样看来机器人是一个完整的计算机系统。

当然，机器人是一个集多个学科的高科技产物，随着通信、网络、材料等各种高新技术的加入，使机器人变得越来越聪明，功能越来越强大。机器人技术给人们带来了巨大的利益，也成了衡量各国科技发展水平的标志。因此，机器人技术受到了各国政府的和重视，纷纷在机器人的研发、应用和教学普及中投入了巨大的人力、财力和物力。

2、图片资料

我国研制的工业机器人

日本索尼公司研制的娱乐机器人

美国研制的”角斗士”军事机器人

日本研制的家政机器人

水下排雷机器人

农业机器人

3、积木式机器人

积木式机器人是各大厂商专为广大青少年学习制作机器人而开发的，一般以套件的形式提供。套件中包括机器人控制器、输入输出部件、编程软件光盘、程序下载装置、机器人外形结构件、制作说明书等。厂商不同提供的套件也不同，有的结构件是整体不容易拆装和改形，有的结构件是散件，可以随心所欲自由拼凑，有些控制器是封闭的,有些是开放的，可以扩展一些输入输出端口。但它们都有一个共同的特点，这就是强大的直观的图形化编程平台，有了它，学习机器人程序的设计将变得轻松而愉快，当你学而有余时，也可以采用高级语言来编程。另外，套件中提供的各式各样易插易用且性能优越的传感器和小马达，省却了你诸多的烦恼。积木式机器人的确是机器人初学者得心应手的好帮手。

以下是国内常见的积木式机器人的图片资料。

乐高机器人

乐高新款机器人

广茂达AM—Ⅱ机器人 纳英特机器人

通用教学机器人

中鸣机器人

1.3 机器人的硬件构成

教学目标：认识机器人控制器、输入、输出部件、积木构件。教学重点：RCX控制器

教学准备：硬件实物、图片，PPT课件。教时：1课时

课堂练习：整理硬件储物箱 教学内容与过程：

一、介绍RCX控制器

二、输入、输出部件

三、积木构件

四、按照9786核心套装图片，整理硬件储物箱

五、附件

乐高机器人控制器(RCX)

RCX与输入、输出部件的连接

乐高的输出部件：

a)9V迷你马达 b)9V高速马达

c)9V传动马达

d)微型马达

e)遥控赛车马达

小灯

蜂鸣器

乐高的输入部件

角度传感器 光线传感器 温度传感器 触动传感器

乐高的积木

图 纸

实 物

1.4 机器人的软件

教学目标：初识乐高编程软件《ROBOLAB》 教学重点：功能面板与工具面板的操作 教学准备：多媒体投影仪，电脑。教时：1课时

课堂练习：编一个最简单的程序 教学内容与过程：

内容——软件的启动与关闭；功能面板与工具面板的作用与操作；程序的下载与运行。

第二章 机器人结构搭建

2.1 有“皮肤”的三轮车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“皮肤”的三轮车。教学内容与过程： 实践操作。

2.2 有“眼睛”的自寻迹小车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“眼睛”的自寻迹小车。教学内容与过程： 实践操作。

2.3 有“手臂”的投篮机器人

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“手臂”的投篮机器人。教学内容与过程： 实践操作。

2.4 履带战车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个履带战车。教学内容与过程： 实践操作。

2.5 灵活转弯小车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个灵活转弯小车。教学内容与过程： 实践操作。

2.6 娃娃学步

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构总图，乐高结木，马达一个。，教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个“娃娃学步”。教学内容与过程： 实践操作。

2.7 六足牛

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个“六足牛”。教学内容与过程： 实践操作。

第三章 机器人程序设计

3.1 三种灯光控制

教学目标：学习顺序结构、绝对跳转指令，完成三种不同灯光控制的编程。教学重点：顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：ROBOLAB软件，乐高积木，RCX一个，小灯一只，触感一个。教时：1课时

课堂练习：ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

输入部件触感，输出部件小灯，停止图标，绝对跳转图标，开始与结束图标。

一、台灯控制程序

功能：按钮按下后，小灯亮，再次按下，小灯灭，可重复。

台灯控制程序

二、门口灯控制程序

功能：按钮按下后，小灯亮，延时2秒后，小灯灭，可重复。

门口灯控制程序

二、警灯控制程序

功能：程序启动后，小灯间隔1秒闪烁，始终循环。

警灯控制程序

3.2 避 障

教学目标：，马达图标与时间等待图标，完成“碰碰车”控制的编程。教学重点：马达图标与设置，时间等待图标与设置。

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

马达图标与设置，时间等待图标与设置。

“碰碰车”控制程序

功能：小车向前运行，遇到障碍，先后退0.2秒,再转弯0.5秒,然后继续前进

“碰碰车”控制程序

3.3 自寻迹

教学目标：学习光感的应用，选择结构的应用，完成“沿黑线走”控制的编程。教学重点：选择结构的应用

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

光感的应用，选择结构的应用。

“沿黑线走”控制程序。

功能：小车自动沿黑线行驶，但不会停止。

“沿黑线走”控制程序

3.4 秒 表

教学目标：学习计时器、显示屏、容器、清零，完成“秒表”控制的编程。教学重点：计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。教学准备：ROBOLAB软件，RCXG一个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。

秒表控制程序

功能：按钮按下，开始计时，显示屏以0.1秒累加，再次按下，时间值固定。

3.5 两地控制

教学目标：学习容器清零，选择结构嵌套，完成“二个按钮控制一个灯”的编程。教学重点：选择结构嵌套

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，小灯一个，触感二个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

容器清零，选择结构嵌套。

“二个按钮控制一个灯”的程序

功能：两个按钮均可独立控制一个小灯。

3.6 判粗细

教学目标：会计算机器人经过某段距离的时间，完成“判断黑线粗细”的编程。教学重点：怎样判定过了一段路程。

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，光感一个，场地一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

确定经过一段黑线的时间程序

“判断黑线粗细”的程序

功能：小车前进，过细黑线继续前进，过粗黑线后小车停止。

场地图纸

3.7 计数与判奇偶

教学目标：学习容器的运算，容器选择图标，完成计数与判奇偶的编程。教学重点：容器的运算，容器选择图标。

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达一个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

机器人场地与“判粗细”程序相同

计数程序

功能：小车前进，过粗黑线后小车停止，显示经过的细黑线数目。

判奇偶程序

功能：小车前进，过粗黑线后小车停止，若经过的细黑线数目为奇数，机器人会亮一个灯。否则，若经过的细黑线数目为偶数，会亮两个灯。

3.8 多任务 教学目标：学习多任务编程、音阶图标，完成“边走边唱歌”的编程。教学重点：多任务编程

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

多任务“边沿黑线走边唱歌”的程序

3.9 事件控制

教学目标：学习事件控制应用、完成“任意时刻停止沿黑线走”控制的编程。教学重点：事件控制应用

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，触感一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

“任意时刻停止沿黑线走”程序

3.10 无线通信 教学目标：学习无线通信应用、完成“双胞胎小车”控制的编程。教学重点：顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：ROBOLAB软件，RCX二个，乐高结木，马达一个，角感二个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

“双胞胎小车”程序

“发信小车”程序

“收信小车”程序

第四篇：机器人选修课教案

机器人选修课教案

（2011—2012学第二学期）

目 录

第四章

机器人程序设计

4.1 三种灯光控制 4.2 避障 4.3 自寻迹 4.4 秒表 4.5 两地控制 4.6 判粗细 4.7 计数与判奇偶 4.8 多任务 4.9 事件控制 4.10 无线通信 第五章

NXT机器人

5.1 搭建第一个NXT机器人 5.2 让机器人动起来 5.3 让机器人随着声音动起来 5.4 巡线机器人 5.5 齿轮的使用

第四章 机器人程序设计

4.1三种灯光控制

授课时间

2月27日

参加教师

崔深根

教学目标：学习顺序结构、绝对跳转指令，完成三种不同灯光控制的编程。教学重点：顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：ROBOLAB软件，乐高积木，RCX一个，小灯一只，触感一个。教时：1课时

课堂练习：ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

输入部件触感，输出部件小灯，停止图标，绝对跳转图标，开始与结束图标。

一、台灯控制程序

功能：按钮按下后，小灯亮，再次按下，小灯灭，可重复。

台灯控制程序

二、门口灯控制程序

功能：按钮按下后，小灯亮，延时2秒后，小灯灭，可重复。

门口灯控制程序

二、警灯控制程序

功能：程序启动后，小灯间隔1秒闪烁，始终循环。

警灯控制程序

4.2 避 障

授课时间

3月5日

参加教师

崔深根

教学目标：，马达图标与时间等待图标，完成“碰碰车”控制的编程。教学重点：马达图标与设置，时间等待图标与设置。

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

马达图标与设置，时间等待图标与设置。

“碰碰车”控制程序

功能：小车向前运行，遇到障碍，先后退0.2秒,再转弯0.5秒,然后继续前进

“碰碰车”控制程序

4.3 自寻迹

授课时间

3月12日

参加教师

崔深根

教学目标：学习光感的应用，选择结构的应用，完成“沿黑线走”控制的编程。教学重点：选择结构的应用

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程： 学习内容：

光感的应用，选择结构的应用。

“沿黑线走”控制程序。

功能：小车自动沿黑线行驶，但不会停止。

“沿黑线走”控制程序

4.4 秒 表

授课时间

3月19日

参加教师

崔深根

教学目标：学习计时器、显示屏、容器、清零，完成“秒表”控制的编程。教学重点：计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。教学准备：ROBOLAB软件，RCXG一个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

计时器、显示屏、容器、清零图标的应用。

秒表控制程序

功能：按钮按下，开始计时，显示屏以0.1秒累加，再次按下，时间值固定。

4.5 两地控制

授课时间

3月26日

参加教师

崔深根

教学目标：学习容器清零，选择结构嵌套，完成“二个按钮控制一个灯”的编程。教学重点：选择结构嵌套

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，小灯一个，触感二个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

容器清零，选择结构嵌套。

“二个按钮控制一个灯”的程序

功能：两个按钮均可独立控制一个小灯。

4.6 判粗细

授课时间

4月2日

参加教师

崔深根

教学目标：会计算机器人经过某段距离的时间，完成“判断黑线粗细”的编程。教学重点：怎样判定过了一段路程。

教学准备：ROBOLAB软件，乐高结木，RCX一个，光感一个，场地一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

确定经过一段黑线的时间程序

“判断黑线粗细”的程序

功能：小车前进，过细黑线继续前进，过粗黑线后小车停止。

场地图纸

4.7 计数与判奇偶

授课时间

4月9日

参加教师

崔深根

教学目标：学习容器的运算，容器选择图标，完成计数与判奇偶的编程。教学重点：容器的运算，容器选择图标。

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达一个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

机器人场地与“判粗细”程序相同

计数程序

功能：小车前进，过粗黑线后小车停止，显示经过的细黑线数目。

判奇偶程序

功能：小车前进，过粗黑线后小车停止，若经过的细黑线数目为奇数，机器人会亮一个灯。否则，若经过的细黑线数目为偶数，会亮两个灯。

4.8 多任务

授课时间

4月16日

参加教师

崔深根

教学目标：学习多任务编程、音阶图标，完成“边走边唱歌”的编程。教学重点：多任务编程

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，乐高结木，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

多任务“边沿黑线走边唱歌”的程序

4.9 事件控制

授课时间

4月23日

参加教师

崔深根

教学目标：学习事件控制应用、完成“任意时刻停止沿黑线走”控制的编程。教学重点：事件控制应用

教学准备：ROBOLAB软件，RCX一个，触感一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

“任意时刻停止沿黑线走”程序

4.10 无线通信

授课时间

4月30日

参加教师

崔深根

教学目标：学习无线通信应用、完成“双胞胎小车”控制的编程。教学重点：顺序结构与绝对跳转指令

教学准备：ROBOLAB软件，RCX二个，乐高结木，马达一个，角感二个。教时：1课时 课堂练习：硬件配置与ROBOLAB编程 教学内容与过程：

“发信小车”程序

“收信小车”程序

第五章 NXT机器人

5.1 搭建第一个NXT机器人

授课时间

5月7日

参加教师

崔深根

活动目的：

（一）分组1、3—4人一个组，选出组长、项目研究员、程序员、机械设计师；

2、为小组取一个组名。

（二）认识NXT核心元件

1、对9797套装进行分类；

2、认识NXT核心元件;

3、搭建蓝牙机器人9797套装8___24页； 活动过程：

一、LEGO NXT的几张酷图欣赏

二、认识乐高组件

1、轴、梁、轴套、半轴套、齿轮

2、传感器

3、控制器

三、了解乐高组件的基本搭建技巧。

1、搭建基本机器人

2、参照搭建手册搭建风车，了解齿轮的运用

5.2 让机器人动起来

授课时间

5月14日

参加教师

崔深根

活动目的：

（一）分组1、2人一组，选出组长

2、为小组取一个组名。

（二）内容

1、了解NXT编程软件界面

2、学习移动模块、电机模块，并在此基础上掌握计器人的前进、后退、转弯。

3、掌握机器人转弯的几种方法。教学过程

一：认识编程软件MINDSTORMS Edu NXT界面

1、启动MINDSTORMS Edu NXT

在桌面上点击：

2、界面的组成：编程区，面板区，学习区，菜单区、工具栏区、控制面板

二、任务：让机器人“倒车入库”

1、任务分析：

第一步：机器人前进； 第二步：机器人右转弯 第三步；机器人后退；

2、模块介绍

3、编程

4、学习练习

三、机器人转弯的三种情况

1、差速转弯：

2、一个电机正转，另一电机反转来实现转弯

3、一个电机不动，另一电机转动（推荐方式）

（1）使用移动模块，只选择一个电机

（2）使用电机模块

5.3 让机器人随着声音动起来

授课时间

5月21日

参加教师

崔深根

活动目的：

1、学习循环模块的使用

2、学习声音传感器的使用

3、学习分支模块的使用 活动过程 一：机、2、使用循环模块

二、、如何测定电机的运行时间

三、让机器人随着声音动起来

让机器人听到声音时开始运动，当机器人前方出面障碍物时，并后退转弯再前进。

1、介绍等待模块

5.4 巡线机器人

授课时间

5月28日

参加教师

崔深根

活动目的：

1、了解光电传感器的原理

2、初步掌握光电传感器对光的测量方法

3、了解单光电传感器巡线的原理

活动过程

一、光电传感器的原理

1、光电传感器由光电接收管和光电发射管组成。他能够接收外界光的强度，并把光的强度换算成0-100的值。

2、影响光电传感器的因素

颜色、距离、质地等三个因素，是影响光电传感器的主要因素。实验

1、用光电传感器测量不同颜色的物质的值；

实验

2、用光电传感器测量同一物质在不同距离的值

将一白色的物质，从近到远，测出传感器的值的变化

实验

3、测量白色陶瓷片和白色的纸的反射值

3、光电传感器的用途

光电传感器的用途很多，比如识别颜色、判断距离等等。今天我们主要学习利用光电传感器让机器人巡线，即让机器人在场地顺着黑色运动。

二、机器人巡线的基本原理

单光电传感器的巡线原理：

光电传感器没有检测到黑线，就向黑色一方转，当光电传感器检测到黑线地，就向远离黑线的另一方转动。这样就可以让机器人顺着黑线前进。光电传感器

5.5 齿轮的使用

授课时间

6月4日

参加教师

崔深根

教学内容：

1、了解齿轮的相关术语

2、了解齿轮的加速和减速的关系及优缺点

3、了解不同齿轮的搭建方法

一：齿轮的相关术语

1、乐高的齿轮分类

普通齿轮、斜齿轮、双面斜齿轮、差速齿轮、涡轮

2、齿轮的单位和齿数

三、加速和减速的原理

它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚好转过一个齿，因此，大齿轮转过8个齿（24齿的齿轮）就可以让小齿轮转过一圈（360度）。当大齿轮再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。这也是两轴产生不同速度的原因：24齿齿轮转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：24比8。经过简化，得到3:1。从数字来看，24齿齿轮1转就相当与8齿齿轮的3转。

由此，我们得到一种加速的方法（从技术角度来将应称为角速度，而不是速度）。这时候你可能会想到在竞速小车上使用巨大的传动比。遗憾的是，在力学中有得必有失，获得了速度，同时就减少了扭矩，简单的说，就是在力量上的损失会转化为速度——速度越快，扭矩就越小。比率也相同：如果获得了三倍的角速度，你的扭矩会减小到原来的1/3。

什么时候应当加速或减速传动，经验会告诉你。总的来说，减速传动用的比加速传动要多，因为马达会产生很高的速度，但扭矩很小。在多数时候，常减小速度来提高扭矩，让小车能爬上斜坡，或者让机器人的手臂举起物体。在你不需要大扭矩时，可以减小速度来精确定位。

四、齿轮的搭建方式

第五篇：机器人选修课教案

第一章

机器人 选修课教案

目 录

走进机器人世界 1.1 学前教育 1.2 触摸机器人

1.3 机器人的硬件构成 1.4 机器人的软件

第二章 机器人结构搭建

2.1 有“皮肤”的三轮车

2.2 有“眼睛”的自寻迹小车 2.3 有“手臂”的投篮机器人 2.4 履带战车 2.5 灵活转弯小车 2.6 娃娃学步 2.7 六足牛

第三章 机器人程序设计

3.1 三种灯光控制 3.2 避障 3.3 自寻迹 3.4 秒表 3.5 两地控制 3.6 判粗细

3.7 计数与判奇偶 3.8 多任务 3.9 事件控制 3.10 无线通信

第四章 机器人工程创意设计

4.1 创意设计概述 4.2 工厂流水线

4.3 程控锯床

4.4 长颈鹿

第一章 走进机器人世界

1.1 学前教育 教学目标：理解本课程的意义，理顺教学秩序，认识课程目标。教学重点：理顺教学秩序 教学准备：学员须知30份 教时：1课时

课堂练习：参观校机器人实验室。教学内容与过程：

一、学员分组，选定班组长。

二、宣布课堂纪律、注意事项，介绍学习方法，三、公布学习总任务与学业评价。

四、参观校机器人实验室。

五、附件

《机器人制作》选修课学员须知

严格

协作

研究

一、严格

1、准时上下课。特殊情况事先向组长请假。

2、保管好器材，不遗失、不损坏。

3、保持环境安静、清洁，不得有粗鲁行为。

4、爱护电脑，禁玩游戏。

二、协作

1、每两人为一基本学习单位，合用一套器材，共同完成每个制作任务。要求：

⑴互相配合：交替进行各项操作，使人人都具有独立搭建与编程的能力。⑵互相帮助：有困难时共同探讨，一起进步。

2、每四人合用一台电脑，充分利用电脑获取信息和练习程序设计。

3、每六人为一个小组，合用一个调试场地，三、研究

 获取信息： 听课、利用电脑查阅资料和帮助文档、从互连网获取信息。 积极实践： 注重具体的结构搭建和编程练习，结累经验。

 探索研究： 开拓思路，展开联想，用实验的方法证明自己的想法

四、评价

以上三条(严格、协作、研究)和机器人项目制作结果作为学习成绩的依据 成绩分四档：

A优秀

B良好

C合格

D不合格

五、理念

乐高机器人制作理念

做中学 玩中学 团结协作

祝同学们： 团队协作 学得愉快 技术进步 能力提高

班组长职责

管理班长：①填写出勤情况表

②协助组长处理管理上的难点 ③及时与教师沟通管理上的问题 技术班长：①技术上领先全班同学

②协助组长处理技术上的难点 ③及时与教师沟通技术上的问题

组 长： ①技术上领先组内其他同学

②管理组内纪律，接受同学请假，③及时与二位班长协同工作

1.2 触摸机器人

教学目标：认识机器人的定义，了解机器人现状，激发学习兴趣。教学重点：机器人的定义 教学准备：录像与PPT课件 教时：1课时

课堂练习：观看录像资料 教学内容与过程：

一、讲解机器人的定义

二、讲解机器人现状

三、附件

1、机器人是什么

到目前为止人们对机器人还没有一个权威而又确切的定义，但“机器人是自动工作的机器”这种说法还是被人们广泛地接受。这样说来在我们身边到处都有机器人的存在。譬如：家中的电饭堡、洗衣机、各种防盗报警器，出租车的计价器等等。

既然机器人是自动工作的机器，那么利用机器人就可以为人们的生产、生活服务。当今，机器人的应用已经涉及到了工业、农业、家政、科研、军事实战等领域。机器人的足迹遍布陆地、海洋、天空，甚至在浩荡的宇宙太空上也能觅到它的芳踪，火星上的“勇气号控测器”向人们展示了它靓丽的风彩。

机器人要按照人们的意图自动地工作，它就必需有存放程序的存储器；为获取工作环境的信息就要有传感器(输入设备)；对获取的信息进行运算和处理，根据程序设计的工作步骤发出控制指令，这就要有CPU(中央处理器)；经过处理的信息要转化成输出声音、图像或是动作，就需要执行机构(输出设备)；再有，人们为完成某一特定的的任务，给机器人编写的操作系统和应用程序。这样看来机器人是一个完整的计算机系统。

当然，机器人是一个集多个学科的高科技产物，随着通信、网络、材料等各种高新技术的加入，使机器人变得越来越聪明，功能越来越强大。机器人技术给人们带来了巨大的利益，也成了衡量各国科技发展水平的标志。因此，机器人技术受到了各国政府的和重视，纷纷在机器人的研发、应用和教学普及中投入了巨大的人力、财力和物力。

2、图片资料

我国研制的工业机器人

日本索尼公司研制的娱乐机器人

美国研制的”角斗士”军事机器人

日本研制的家政机器人

水下排雷机器人

农业机器人

3、积木式机器人

积木式机器人是各大厂商专为广大青少年学习制作机器人而开发的，一般以套件的形式提供。套件中包括机器人控制器、输入输出部件、编程软件光盘、程序下载装置、机器人外形结构件、制作说明书等。厂商不同提供的套件也不同，有的结构件是整体不容易拆装和改形，有的结构件是散件，可以随心所欲自由拼凑，有些控制器是封闭的,有些是开放的，可以扩展一些输入输出端口。但它们都有一个共同的特点，这就是强大的直观的图形化编程平台，有了它，学习机器人程序的设计将变得轻松而愉快，当你学而有余时，也可以采用高级语言来编程。另外，套件中提供的各式各样易插易用且性能优越的传感器和小马达，省却了你诸多的烦恼。积木式机器人的确是机器人初学者得心应手的好帮手。

以下是国内常见的积木式机器人的图片资料。

乐高机器人

乐高新款机器人

广茂达AM—Ⅱ机器人 纳英特机器人

通用教学机器人

中鸣机器人

1.3 机器人的硬件构成

教学目标：认识机器人控制器、输入、输出部件、积木构件。教学重点：RCX控制器

教学准备：硬件实物、图片，PPT课件。教时：1课时 课堂练习：整理硬件储物箱 教学内容与过程：

一、介绍RCX控制器

二、输入、输出部件

三、积木构件

四、按照9786核心套装图片，整理硬件储物箱

五、附件

乐高机器人控制器(RCX)

RCX与输入、输出部件的连接

乐高的输出部件：

a)9V迷你马达 b)9V高速马达

c)9V传动马达

d)微型马达

e)遥控赛车马达

小灯

蜂鸣器

乐高的输入部件

角度传感器 光线传感器 温度传感器 触动传感器

乐高的积木

图 纸

实 物

1.4 机器人的软件

教学目标：初识乐高编程软件《ROBOLAB》 教学重点：功能面板与工具面板的操作 教学准备：多媒体投影仪，电脑。教时：1课时

课堂练习：编一个最简单的程序 教学内容与过程：

内容——软件的启动与关闭；功能面板与工具面板的作用与操作；程序的下载与运行。

第二章 机器人结构搭建

2.1 有“皮肤”的三轮车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“皮肤”的三轮车。教学内容与过程： 实践操作。

2.2 有“眼睛”的自寻迹小车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“眼睛”的自寻迹小车。教学内容与过程： 实践操作。

2.3 有“手臂”的投篮机器人

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个有“手臂”的投篮机器人。教学内容与过程： 实践操作。

2.4 履带战车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，触感二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个履带战车。教学内容与过程： 实践操作。

2.5 灵活转弯小车

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个，光感一个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个灵活转弯小车。教学内容与过程： 实践操作。

2.6 娃娃学步

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构总图，乐高结木，马达一个。，教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个“娃娃学步”。教学内容与过程： 实践操作。

2.7 六足牛

教学目标：能按照结构分解图，完成本项作品的搭建，理解乐高积木的作用。教学重点：乐高积木与图纸的匹配，教学准备：结构分解图，乐高结木，RCX一个，马达二个。教时：1课时

课堂练习：用乐高积木搭建一个“六足牛”。教学内容与过程： 实践操作。