1、 动漫动漫、科幻电影中的机器人科幻电影中的机器人 在现实生活中，我是以各种样子出 现的。过马路时，你会看到我；在银行 门口、在工程现场、实验室里都有我的 身影，甚至在你洗手、进出大楼时，也 有我在你的身边。 机器人是什么？机器人是什么？ 机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些 与人或生物相似的智能能力，如感知能力、动作能力、规划与人或生物相似的智能能力，如感知能力、动作能力、规划 能力等。能力等。 机器人三个基本特征：机器人三个基本特征： 大脑：自动控制的程序。大脑：自动控制的程序。 身体：一定的结构形态。身体：一定的结构形态。 动作：
2、完成一定动作的能力。动作：完成一定动作的能力。 思考 机器人必须是人的样子吗? 机器人能帮助人做什么? 19991999年，索尼爱宝机器狗玩具出世。年，索尼爱宝机器狗玩具出世。“爱宝爱宝”可以理解大约可以理解大约180180个声音指令，完成取东西、拍照等动个声音指令，完成取东西、拍照等动 作，甚至在电量即将耗尽之时，它还会自己去找充电器。作，甚至在电量即将耗尽之时，它还会自己去找充电器。“爱宝爱宝”的面部配备发光屏幕，可以通过灯光组的面部配备发光屏幕，可以通过灯光组 合来表达自己的情绪。更重要的是，工程师还能根据自己的需要对合来表达自己的情绪。更重要的是，工程师还能根据自己的需要对“爱宝爱宝”
3、进行编程，让它完成像足球比进行编程，让它完成像足球比 赛这样的特殊工作。赛这样的特殊工作。 20002000年，年，本田公司本田公司启动的启动的“阿西莫阿西莫”机器人项目致力于开发出服务于人类日常生活的机器人项目致力于开发出服务于人类日常生活的“ 类人类人”机器人。机器人。 图图1 1 两台两台“阿西莫阿西莫”机器人服务员为公司员工送茶机器人服务员为公司员工送茶 。 图图2 2 “阿西莫阿西莫”机器人在东京进行体操表演。机器人在东京进行体操表演。 机器人的发展机器人的发展 古代机器人古代机器人 木牛流马木牛流马 现代机器人现代机器人 机器人的发展机器人的发展 机器人开发的三大准则：机器人开发的
4、三大准则： 1.1. 机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观。机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观。 2.2. 机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一准则。机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一准则。 3.3. 机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二准则。机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二准则。 机器人的分类机器人的分类 1.1. 工业机器人工业机器人 2.2. 民用机器人民用机器人 3.3. 军用机器人军用机器人 4.4. 特种机器人特种机器人 嫁接机器人嫁接机器人 焊接机器人焊接机器人 清洗飞机机器人清洗飞机机器人 爬爬 缆缆 索索 机机 器器 人人
5、室内保安机器人室内保安机器人 中国研制的中国研制的PXJPXJ2 2机器人机器人 机器人乐队机器人乐队 擦窗机器人擦窗机器人 脑外科机器人辅助系统脑外科机器人辅助系统 MC800小型排爆机器人 法国Minirob 排爆机器人 TSR200机器人 英国超级手推车爆 炸物处理机器人 丹蒂机器人考察南极丹蒂机器人考察南极 埃里伯斯火山埃里伯斯火山 月球月球1616机器人探测器机器人探测器月球探测车月球探测车 MARSOKHODMARSOKHOD 火星探测车火星探测车 丹蒂丹蒂2 2型机器人型机器人 斯泊火山进行斯泊火山进行 考察考察 勇敢者机器人勇敢者机器人 微型机器人微型机器人 隧道凿岩机器人隧道
6、凿岩机器人 机器人幻想画机器人幻想画 机器人幻想画机器人幻想画 第第 1 1 课课 认识机器人认识机器人 一、教材分析一、教材分析 本课是“机器人基础”模块的起始课。本课在结构上承领整个机器人单元 的教学内容，在内容安排上具有综合性的特点。本课教学内容以促进学生建立 对机器人的初步印象为主，帮助没有接触过机器人的学生，形成一定的认知。 教材突出机器人的定义、历史发展、分类、组成这四个方面，并借助实物、图 片等工具为学生提供感性知识。 二、学情分析二、学情分析 在学生对机器人没有任何概念的情况下，教师要做个有心人，从教材出 发，在领会教材精神的基础上发挥主观能动性，从适应学生认知的角度来组织 教
7、学材料。例如找寻一定的视频资料，播放给学生看，或者从网上收集相应的 素材，让学生进行归纳总结，帮助学生梳理知识。条件有限的学校，可以结合 配套光盘里提供的素材，由教师集中演示，给予学生更丰富的感性认识。在本 课教学中，可以采取教师演示与学生自主尝试相结合的方法进行教学。在设备 有限的情况下，可以组织学生分小组讨论，进行相应的学习活动，弥补资源的 不足。 三、教学目标与要求三、教学目标与要求 1. 能够初步了解机器人的概念，可以找出生活中的机器人，并能够描绘出 生活中机器人的作用。 2. 通过了解机器人的历史和分类，掌握机器人的发展方向。 3. 培养学生对于新科技的学习兴趣，促发求知欲。 四、教
8、学重点与难点四、教学重点与难点 1.1. 重点：重点：机器人在生活中的运用实例。 2.2. 难点：难点：机器人的工作原理。 五、教学方法与手段五、教学方法与手段 演示教学法、探究学习法。 六、课时安排六、课时安排 安排 1 课时。 七、教学准备七、教学准备 多媒体网络教室、教学控制软件、教学课件。 八、教学过程八、教学过程 （一）展示与引入（一）展示与引入 教师：同学们，你们看过变形金刚吗？ （播放变形金刚片段。 ） 学生观看。 教师：这些能变形的金刚就是以生活中的机器人为原型的，别以为机器人 离我们很遥远，其实就在我们中间哦！（出示银行的机器人客服图片）今天让 我们一起走进机器人的世界。 （
9、板书：认识机器人。 ） 【设计意图设计意图】用电影视频导入，从学生已有经验入手，帮助学生消除陌生 感。鼓励学生从生活出发，激发求知欲。 （二）新授一：初识机器人（二）新授一：初识机器人 教师：一说到机器人，每个人头脑中可能都会出现一个机器人的形象，你 觉得机器人应该是什么样的？可能有哪些特征？ 学生：交流、讨论。 教师：机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，具备一些与人或者其 他生活相似的能力，如感知能力、动作能力、规划能力等。 机器人有三个基本特征（PPT 出示）： 大脑自动控制的程序 身体一定的结构形态 动作有能力完成一定的动作 这里的两张图片，请同学们来判断一下他们是机器人吗？ （PP
10、T 出示绘图机器人、足球机器人的图片。 ） 学生观察图片，对照机器人的特征进行思考。 教师：机器人一定是人的外形吗？ 学生思考回答。 教师：机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，并不 是只有人型的才算作机器人。联合国标准化组织给机器人的定义是：一种可编 程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任 务而具有可改变和可编程动作的专门系统。 这是 1999 年索尼公司开发的“爱宝”机器狗， “爱宝”可以理解大约 180 个声音指令，完成取东西、拍照等动作，甚至在电量即将耗尽之时，它还会自 己去找充电器。 “爱宝”的面部配备发光屏幕，可以通过灯光组合来表达自己
11、的 情绪。更重要的是，工程师还能根据自己的需要对“爱宝”进行编程，让它完 成像足球比赛这样的特殊工作。 2000 年，本田公司启动的“阿西莫”机器人项目，致力于开发出服务于人 类日常生活的“类人”机器人。这是“阿西莫”机器人服务员送茶的图片，那 是“阿西莫”机器人正在进行体操表演。 （PPT 出示图片） 【设计意图设计意图】先明确机器人的特征，再用两张图片进行辨析，然后通过视 频，了解各种外形的机器人。 （三）新授二：机器人的发展（三）新授二：机器人的发展 教师：机器人的发展史，从时间角度，大致可以分成两个阶段：古代机器 人和现代机器人。 几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从
12、繁重的劳动 中解脱出来。西周时间，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这 是我国最早记载的机器人。三国时期，诸葛亮成功制造出了“木年流马” ，运送 军粮。公元前 2 世纪古希腊人发明原始的机器人自动机。 （PPT 出示图片） 现代机器人大致经历了三个成长阶段。第一代为简单个体机器人，第二代 为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人。 1959 年，美国英格伯格和德沃尔制造出了世界第一台工业机器人（PPT 出 示） ，机器人的历史才真正开始。 20 世纪 70 年代，第二代机器人开始了较大的发展，第二代机器人能通过 对外界环境做出判断来改变其动作，并开始普及。 第三代机器人是智能机
13、器人，它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断 和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动 作。 教师：在你的身边也到处有机器人，你知道吗？ 学生展开思考和讨论。 教师出示生活中的机器人。 【设计意图设计意图】通过几个重要的时间点，来深入了解机器人的发展轨迹，再 找寻身边的机器人，让知识贴近学生生活。 （四）新授三：机器人分类（四）新授三：机器人分类 教师：刚才同学们介绍了那么多的机器人，可是我有点糊涂了，它们都是 一类吗？如果要对他们进行分类，你认为可以怎么分？你分类的依据是什么？ 学生分小组讨论。 （教师播放相应的资料，引导学生探索。 ） 学生汇报。 机器人的分类方
14、法很多，今天我们来按照使用范围的不同，给机器人来分 类，可以分为：工业机器人、民用机器人、军用机器人和特种机器人。下面我 们分别来了解一下这四类机器人。 （PPT 出示相关图片） 试一试：出示几张图片，让学生进行分类连线。 学生思考，回答。 教师：刚才我们看了这么多机器人，其实他们处理信息的过程与人类相 似，都是“获取信息处理与判断信息执行动作” 。 【设计意图设计意图】通过大量的实例，让学生对机器人的分类有一定的认识，激 发学生学习知识，科技强国的强烈意识，再通过连线练习，掌握机器人的分 类。 （五）新授四：机器人的组成（五）新授四：机器人的组成 教师：机器人主要由哪些部分组成呢？对照机器人
15、的定义及基本特征，机 器人的基本组成包括控制系统、电力单元、传感器、驱动器、机身等。 （PPT 出 示分解示意图） 下面以我们教学中用到的三角机器人为例，来简单介绍一下机器人的组 成。同学们可以看教材第 6 页至第 8 页，快速浏览，了解它的组成。 教师：控制系统是机器人的大脑，是机器人的指挥中枢，主要由微控制 器、存储器、输入/输出端口等组成。 电力单元是机器人的能量来源，为机器人提供动力。 传感器是机器人的感觉器官。机器人通过传感器检测环境、获取信息，再 根据外界环境做出相应的反应。 （PPT 出示不同传感器的图片） 驱动器由电机、皮带、机械手等组成，让机器人在控制指令下完成相应动 作。
16、机身是机器人的外形，一个完整的机器人需要将框架、传感器、主板、电 机等装置组装并固定起来。 观察你身边的机器人有哪些组件？它们是如何发挥作用的？ 学生交流讨论，汇报。 （六）巩固与思考（六）巩固与思考 今天我们一起研究了机器人的很多内容，这些看似简单的机器人，凝聚了 很多高科技，在后面的学习中，我们将深入研究。 为什么把这些东西叫作“机器人” ，他们和人有什么相同点和不同点吗？这 里有几幅同学们画的机器人幻想画(PPT 出示)，你想象中的未来机器人是什么 样子的？ 这两项任务请同学们课后思考一下，下节课我们共同交流。 【设计意图设计意图】再次归纳机器人的若干特点，引发学生的学习情绪，为后续 学习打下基础。
