第一篇：機器人選修課教案

鳳翔縣西街中學科技活動課程講義

機器人

鳳翔縣西街中學科技活動室

2015年3月20日

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

教學內容與過程：

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。

《機器人制作》學員須知

嚴格

協作

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、保持環境安靜、清潔，不得有粗魯行為。

4、愛護電腦，禁玩游戲。

二、協作

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，結累經驗。

? 探索研究： 開拓思路，展開聯想，用實驗的方法證明自己的想法

四、評價

以上三條(嚴格、協作、研究)和機器人項目制作結果作為學習成績的依據 成績分四檔：

A優秀

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 團結協作

祝同學們： 團隊協作 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技術上領先組內其他同學

②管理組內紀律，接受同學請假，③及時與二位班長協同工作

1.2 觸摸機器人

教學目標：認識機器人的定義，了解機器人現狀，激發學習興趣。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 教學內容與過程：

一、講解機器人的定義

二、講解機器人現狀

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、生活服務。當今，機器人的應用已經涉及到了工業、農業、家政、科研、軍事實戰等領域。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，根據程序設計的工作步驟發出控制指令，這就要有CPU(中央處理器)；經過處理的信息要轉化成輸出聲音、圖像或是動作，就需要執行機構(輸出設備)；再有，人們為完成某一特定的的任務，給機器人編寫的操作系統和應用程序。這樣看來機器人是一個完整的計算機系統。

當然，機器人是一個集多個學科的高科技產物，隨著通信、網絡、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、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

農業機器人

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。

以下是國內常見的積木式機器人的圖片資料。

樂高機器人

樂高新款機器人

廣茂達AM—Ⅱ機器人 納英特機器人

通用教學機器人

中鳴機器人

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傳動馬達

d)微型馬達

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 紙

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 教學內容與過程：

內容——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。

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。教學內容與過程： 實踐操作。

2.4 履帶戰車

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車。教學內容與過程： 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“六足牛”。教學內容與過程： 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 教學內容與過程： 學習內容：

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。

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 教學內容與過程： 學習內容：

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 教學內容與過程： 學習內容：

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 教學內容與過程：

確定經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，過細黑線繼續前進，過粗黑線后小車停止。

場地圖紙

3.7 計數與判奇偶

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 教學內容與過程：

機器人場地與“判粗細”程序相同

計數程序

功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，顯示經過的細黑線數目。

判奇偶程序

功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，若經過的細黑線數目為奇數，機器人會亮一個燈。否則，若經過的細黑線數目為偶數，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 教學內容與過程：

“雙胞胎小車”程序

“發信小車”程序

“收信小車”程序

第二篇：機器人選修課教案

機器人選修課教案

（2011—2012學第二學期）

目 錄

第四章

機器人程序設計

4.1 三種燈光控制 4.2 避障 4.3 自尋跡 4.4 秒表 4.5 兩地控制 4.6 判粗細 4.7 計數與判奇偶 4.8 多任務 4.9 事件控制 4.10 無線通信 第五章

NXT機器人

5.1 搭建第一個NXT機器人 5.2 讓機器人動起來 5.3 讓機器人隨著聲音動起來 5.4 巡線機器人 5.5 齒輪的使用

第四章 機器人程序設計

4.1三種燈光控制

授課時間

2月27日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程： 學習內容：

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。

警燈控制程序

4.2 避 障

授課時間

3月5日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程： 學習內容：

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,然后繼續前進

“碰碰車”控制程序

4.3 自尋跡

授課時間

3月12日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程： 學習內容：

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

4.4 秒 表

授課時間

3月19日

參加教師

崔深根

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。

4.5 兩地控制

授課時間

3月26日

參加教師

崔深根

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。

4.6 判粗細

授課時間

4月2日

參加教師

崔深根

教學目標：會計算機器人經過某段距離的時間，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 教學內容與過程：

確定經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，過細黑線繼續前進，過粗黑線后小車停止。

場地圖紙

4.7 計數與判奇偶

授課時間

4月9日

參加教師

崔深根

教學目標：學習容器的運算，容器選擇圖標，完成計數與判奇偶的編程。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 教學內容與過程：

機器人場地與“判粗細”程序相同

計數程序

功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，顯示經過的細黑線數目。

判奇偶程序

功能：小車前進，過粗黑線后小車停止，若經過的細黑線數目為奇數，機器人會亮一個燈。否則，若經過的細黑線數目為偶數，會亮兩個燈。

4.8 多任務

授課時間

4月16日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程：

多任務“邊沿黑線走邊唱歌”的程序

4.9 事件控制

授課時間

4月23日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程：

“任意時刻停止沿黑線走”程序

4.10 無線通信

授課時間

4月30日

參加教師

崔深根

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 教學內容與過程：

“發信小車”程序

“收信小車”程序

第五章 NXT機器人

5.1 搭建第一個NXT機器人

授課時間

5月7日

參加教師

崔深根

活動目的：

（一）分組1、3—4人一個組，選出組長、項目研究員、程序員、機械設計師；

2、為小組取一個組名。

（二）認識NXT核心元件

1、對9797套裝進行分類；

2、認識NXT核心元件;

3、搭建藍牙機器人9797套裝8___24頁； 活動過程：

一、LEGO NXT的幾張酷圖欣賞

二、認識樂高組件

1、軸、梁、軸套、半軸套、齒輪

2、傳感器

3、控制器

三、了解樂高組件的基本搭建技巧。

1、搭建基本機器人

2、參照搭建手冊搭建風車，了解齒輪的運用

5.2 讓機器人動起來

授課時間

5月14日

參加教師

崔深根

活動目的：

（一）分組1、2人一組，選出組長

2、為小組取一個組名。

（二）內容

1、了解NXT編程軟件界面

2、學習移動模塊、電機模塊，并在此基礎上掌握計器人的前進、后退、轉彎。

3、掌握機器人轉彎的幾種方法。教學過程

一：認識編程軟件MINDSTORMS Edu NXT界面

1、啟動MINDSTORMS Edu NXT

在桌面上點擊：

2、界面的組成：編程區，面板區，學習區，菜單區、工具欄區、控制面板

二、任務：讓機器人“倒車入庫”

1、任務分析：

第一步：機器人前進； 第二步：機器人右轉彎 第三步；機器人后退；

2、模塊介紹

3、編程

4、學習練習

三、機器人轉彎的三種情況

1、差速轉彎：

2、一個電機正轉，另一電機反轉來實現轉彎

3、一個電機不動，另一電機轉動（推薦方式）

（1）使用移動模塊，只選擇一個電機

（2）使用電機模塊

5.3 讓機器人隨著聲音動起來

授課時間

5月21日

參加教師

崔深根

活動目的：

1、學習循環模塊的使用

2、學習聲音傳感器的使用

3、學習分支模塊的使用 活動過程 一：機、2、使用循環模塊

二、、如何測定電機的運行時間

三、讓機器人隨著聲音動起來

讓機器人聽到聲音時開始運動，當機器人前方出面障礙物時，并后退轉彎再前進。

1、介紹等待模塊

5.4 巡線機器人

授課時間

5月28日

參加教師

崔深根

活動目的：

1、了解光電傳感器的原理

2、初步掌握光電傳感器對光的測量方法

3、了解單光電傳感器巡線的原理

活動過程

一、光電傳感器的原理

1、光電傳感器由光電接收管和光電發射管組成。他能夠接收外界光的強度，并把光的強度換算成0-100的值。

2、影響光電傳感器的因素

顏色、距離、質地等三個因素，是影響光電傳感器的主要因素。實驗

1、用光電傳感器測量不同顏色的物質的值；

實驗

2、用光電傳感器測量同一物質在不同距離的值

將一白色的物質，從近到遠，測出傳感器的值的變化

實驗

3、測量白色陶瓷片和白色的紙的反射值

3、光電傳感器的用途

光電傳感器的用途很多，比如識別顏色、判斷距離等等。今天我們主要學習利用光電傳感器讓機器人巡線，即讓機器人在場地順著黑色運動。

二、機器人巡線的基本原理

單光電傳感器的巡線原理：

光電傳感器沒有檢測到黑線，就向黑色一方轉，當光電傳感器檢測到黑線地，就向遠離黑線的另一方轉動。這樣就可以讓機器人順著黑線前進。光電傳感器

5.5 齒輪的使用

授課時間

6月4日

參加教師

崔深根

教學內容：

1、了解齒輪的相關術語

2、了解齒輪的加速和減速的關系及優缺點

3、了解不同齒輪的搭建方法

一：齒輪的相關術語

1、樂高的齒輪分類

普通齒輪、斜齒輪、雙面斜齒輪、差速齒輪、渦輪

2、齒輪的單位和齒數

三、加速和減速的原理

它的每一個齒都與8齒的兩個齒嚙合的很好。當轉動24齒，每一次在齒輪的接觸面一個新齒取代前一個齒時，8齒也剛好轉過一個齒，因此，大齒輪轉過8個齒（24齒的齒輪）就可以讓小齒輪轉過一圈（360度）。當大齒輪再轉過8個齒時，小齒輪又轉了一圈。在你轉動24齒齒輪的最后8個齒時，8齒齒輪轉過第三圈。這也是兩軸產生不同速度的原因：24齒齒輪轉動一圈，8齒齒輪轉動了三圈！我們用兩個齒輪齒數之比來表示兩者的關系：24比8。經過簡化，得到3:1。從數字來看，24齒齒輪1轉就相當與8齒齒輪的3轉。

由此，我們得到一種加速的方法（從技術角度來將應稱為角速度，而不是速度）。這時候你可能會想到在競速小車上使用巨大的傳動比。遺憾的是，在力學中有得必有失，獲得了速度，同時就減少了扭矩，簡單的說，就是在力量上的損失會轉化為速度——速度越快，扭矩就越小。比率也相同：如果獲得了三倍的角速度，你的扭矩會減小到原來的1/3。

什么時候應當加速或減速傳動，經驗會告訴你。總的來說，減速傳動用的比加速傳動要多，因為馬達會產生很高的速度，但扭矩很小。在多數時候，常減小速度來提高扭矩，讓小車能爬上斜坡，或者讓機器人的手臂舉起物體。在你不需要大扭矩時，可以減小速度來精確定位。

四、齒輪的搭建方式

第三篇：機器人選修課教案

第一章

機器人 選修課教案

目 錄

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 計數與判奇偶 3.8 多任務 3.9 事件控制 3.10 無線通信

第四章 機器人工程創意設計

4.1 創意設計概述 4.2 工廠流水線

4.3 程控鋸床

4.4 長頸鹿

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、保持環境安靜、清潔，不得有粗魯行為。

4、愛護電腦，禁玩游戲。

二、協作

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，結累經驗。

? 探索研究： 開拓思路，展開聯想，用實驗的方法證明自己的想法

四、評價

以上三條(嚴格、協作、研究)和機器人項目制作結果作為學習成績的依據 成績分四檔：

A優秀

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 團結協作

祝同學們： 團隊協作 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技術上領先組內其他同學

②管理組內紀律，接受同學請假，③及時與二位班長協同工作

1.2 觸摸機器人

教學目標：認識機器人的定義，了解機器人現狀，激發學習興趣。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 教學內容與過程：

一、講解機器人的定義

二、講解機器人現狀

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、生活服務。當今，機器人的應用已經涉及到了工業、農業、家政、科研、軍事實戰等領域。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，根據程序設計的工作步驟發出控制指令，這就要有CPU(中央處理器)；經過處理的信息要轉化成輸出聲音、圖像或是動作，就需要執行機構(輸出設備)；再有，人們為完成某一特定的的任務，給機器人編寫的操作系統和應用程序。這樣看來機器人是一個完整的計算機系統。

當然，機器人是一個集多個學科的高科技產物，隨著通信、網絡、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、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

農業機器人

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。

以下是國內常見的積木式機器人的圖片資料。

樂高機器人

樂高新款機器人

廣茂達AM—Ⅱ機器人 納英特機器人

通用教學機器人

中鳴機器人

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傳動馬達

d)微型馬達

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 紙

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 教學內容與過程：

內容——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。

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。教學內容與過程： 實踐操作。

2.4 履帶戰車

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車。教學內容與過程： 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“六足牛”。教學內容與過程： 實踐操作。

第四篇：選修課論文納米機器人

納米機器人

-------治療目前醫學無法治愈的疾病

一、納米技術的含義

.所謂納米技術，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中，發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術，就稱為納米技術。

納米技術與微電子技術的主要區別是：納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現設備特定的功能，是利用電子的波動性來工作的；而微電子技術則主要通過控制電子群體來實現其功能，是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和開發納米技術的目的，就是要實現對整個微觀世界的有效控制。

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。1993年，國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米是一個微小的長度單位，1納米等于10億分之一米。根頭發絲有7萬到8萬納米。納米技術這個詞匯出現在1974年。納米科學、納米技術是在 0。10到100納米尺度的空間內研究電子、原子和分子運動規律及特性。納米材料是納米技術的重要的組成部分，也是國際上競爭的熱點和難點。碳納米管自從 1991年被發現以來，就一直被譽為未來的材料。碳納米管在強度上大約比鋼強100倍，其傳熱性能優于所有已知的其它材料。碳納米管具有良好的導電性，在常溫下導電時，幾乎不產生電阻。納米陶瓷材料在1600攝氏度高溫下能像橡皮泥那樣柔軟，在室溫下也能自由彎曲。從1998年世界上第一只納米晶體管制成，到1999年100納米芯片問世，使20世紀最后10年世界上出現的“納米熱”進一步升溫。

(注：該部分內容參考百度文庫)

二、納米應用領域

經過以上介紹想必對于納米會有初步了解了，下面再介紹一下目前納米技術發展的領域。現在納米技術應用領域比較廣泛，涉及陶瓷領域、微電子領域、生物工程、光電領域、化工領域、醫學領域、分子組裝方面。

1、所謂納米陶瓷，是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料，也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。要制備納米陶瓷，這就需要解決：粉體尺寸形貌和粒徑分布的控制，團聚體的控制和分散。塊體形態、缺陷、粗糙度以及成分的控制。

2、納米電子學是納米技術的重要組成部分，其主要思想是基于納米粒子的量子效應來設計并制備納米量子器件，它包括納米有序（無序）陣列體系、納米微粒與微孔固體組裝體系、納米超結構組裝體系。納米電子學的最終目標是將集成電路進一步減小，研制出由單原子或單分子構成的在室溫能使用的各種器件。3,、眾所周知，分子是保持物質化學性質不變的最小單位。生物分子是很好的信息處理材料，每一個生物大分子本身就是一個微型處理器，分子在運動過程中以可預測方式進行狀態變化，其原理類似于計算機的邏輯開關，利用該特性并結合納米技術，可以此來設計量子計算機。美國南加州大學的Adelman博士等應用基于DNA分子計算技術的生物實驗方法，有效地解決了目前計算機無法解決的問題-“哈密頓路徑問題”，使人們對生物材料的信息處理功能和生物分子的計算技術有了進一步的認識。

4、納米技術的發展，使微電子和光電子的結合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術用于現有雷達信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵察。但是要獲取高分辨率圖像，就必需先進的數字信息處理技術。科學家們發現，將光調制器和光探測器結合在一起的量子阱自電光效應器件，將為實現光學高速數學運算提供可能。

5、納米粒子作為光催化劑，有著許多優點。首先是粒徑小，比表面積大,光催化效率高。另外，納米粒子生成的電子、空穴在到達表面之前，大部分不會重新結合。因此，電子、空穴能夠到達表面的數量多，則化學反應活性高。其次，納米粒子分散在介質中往往具有透明性，容易運用光學手段和方法來觀察界面間的電荷轉移、質子轉移、半導體能級結構與表面態密度的影響。目前，工業上利用納米二氧化鈦-三氧化二鐵作光催化劑，用于廢水處理（含SO32-或 Cr2O72-體系），已經取得了很好的效果。

6、隨著納米技術的發展，在醫學上該技術也開始嶄露頭腳。研究人員發現，生物體內的RNA蛋白質復合體，其線度在15~20nm之間，并且生物體內的多種病毒，也是納米粒子。10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小，因而可以在血管中自由流動。如果將超微粒子注入到血液中，輸送到人體的各個部位，作為監測和診斷疾病的手段。科研人員已經成功利用納米 SiO2 微粒進行了細胞分離，用金的納米粒子進行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導物已經取得了突破性進展，現在已用于臨床動物實驗，估計不久的將來即可服務于人類。

7、納米技術的發展，大致經歷了以下幾個發展階段：在實驗室探索用各種手段制備各種納米微粒，合成塊體。研究評估表征的方法，并探索納米材料不同于常規材料的特殊性能。利用納米材料已挖掘出來的奇特的物理、化學和力學性能，設計納米復合材料。目前主要是進行納米組裝體系、人工組裝合成納米結構材料的研究。雖然已經取得了許多重要成果，但納米級微粒的尺寸大小及均勻程度的控制仍然是一大難關。如何合成具有特定尺寸，并且粒度均勻分布無團聚的納米材料，一直是科研工作者努力解決的問題。目前，納米技術深入到了對單原子的操縱，通過利用軟化學與主客體模板化學，超分子化學相結合的技術，正在成為組裝與剪裁，實現分子手術的主要手段。科學家們設想能夠設計出一種在納米量級上尺寸一定的模型，使納米顆粒能在該模型內生成并穩定存在，則可以控制納米粒子的尺寸大小并防止團聚的發生。可見納米技術現在已經融入到生活很多領域了，接下來我就要說一下我想講解的納米機器人了。

三、納米機器人

物理學家總是模擬生物學原理制作各種靈巧的機器，這就是仿生學。仿生學是生物物理學的一個分支學科，它按照生物學原理提出設計原型，制造用于特殊目的的“功能器件”。

“納米機器人”的研制屬于分子仿生學的范疇，它根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。目前涉及的內容可歸納為以下三個方面：

1、在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的聯系。

2、在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯微鏡獲取細胞膜和細胞表面的結構信息等。

3、納米機器人的研制。納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內容，第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體，這種納米機器人可注入人體血管內，進行健康檢查和疾病治療。還可以用來進行人體器官的修復工作、作整容手術、從基因中除去有害的ＤＮＡ，或把正常的ＤＮＡ安裝在基因中，使機體正常運行。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。這種納米機器人一旦問世將徹底改變人類的勞動和生活方式。

高中學生物的時候，學到過細胞的組成成分，細胞是由細胞壁、細胞核、細胞質所組成。是細胞質的基本成分，主要含有多種可溶性酶、糖、無機鹽和水等。細胞器是分布于細胞質內、具有一定形態、在細胞生理活動中起重要作用的結構。它包括：線粒體、葉綠體、內質網、內網器、高爾基體、溶酶體、微絲、微館、中心粒等。細胞核，它是由核膜、核骨架、核仁構成。就動物而說不具有細胞壁。再說一下靶細胞，基本含義是某種細胞成為另外的細胞或抗體的攻擊目標時，前者就叫做后者的靶細胞。例如帶有表面抗原的細胞受到免疫細胞或特異性抗體的攻擊，它就是該抗原的靶細胞。能夠接受內分泌細胞分泌激素刺激的器官或細胞稱為靶器官或靶細胞。靶細胞具有與激素特異性結合的受體。含氮激素的受體位于靶細胞膜上，類固醇激素的受體位于靶細胞質內，它們通過靶細胞內不同的信號傳遞系統，作用于細胞核內相應的基因，從而調節控制該基因的表達，產生相應的功能物質。

美國科學家破解部分病毒進入靶細胞的機理

美國西北大學的研究人員破解了一些病毒具有的一種叉狀蛋白的結構，這些病毒正是通過這種結構進入細胞，繼而誘發感染。這種蛋白被稱為融合蛋白，即F蛋白，首先發現于副流感病毒5的外表面，在感染細胞前通過F蛋白可以將病毒的細胞膜與宿主細胞膜融合。隨后，病毒細胞核內的遺傳基因便可以進入宿主細胞，進行自身的復制增殖。

我所研究的論題是制造一種納米機器人，具有細胞識別功能的，可作用于特定靶細胞的，用于解決一些難以治愈的疾病例如糖尿病，腦癱以及癌癥等。首先這種納米機器人要具備細胞的基本特征，進入人體內不會發生免疫排斥反應，帶有特定的功能，能夠起到修復細胞和消滅變異細胞的作用。如美國科學家所做的一樣，該種納米機器人細胞膜上要具有F蛋白，與特定靶細胞膜進行融合，進而使納米機器人內部正常的基因進入到病變細胞。拿癌癥舉例，在敘述癌以前,首先對“腫瘤”加以說明。腫瘤是身體的一部分細胞與機體的其他組織生長不協調,表現為任意地、無節制地增殖分裂,增長成一個大的組織塊則為腫瘤。腫瘤有良性的又有惡性的。良性腫瘤逐漸增長時僅是壓迫周圍組織,而惡性腫瘤除了壓迫以外還可以向周圍浸潤,也就是腫瘤組織不斷侵入周圍組織,這種惡性腫瘤就稱為 “癌”。

癌是怎樣產生的？

學者們認為由起癌物質進入正常細胞后和遺傳控制物質（如DNA, RNA, Protein）作用后產生的。其作用的結果可產生兩種效果，一為改變遺傳物質的構造，使基因產生突變（見基因突變說）；另一為使基因的作用及表現受到改變但不影響到基因的構造（見蛋白缺如說，抑制物失效說及癌性基因說）。人為什么會生癌，什么是癌細胞？

一個成人身體大約由近一千萬億個細胞組成。細胞的種類非常多，可是個個識大體，顧大局，有分工，有合作，工作起來循規蹈矩，所以，把人體比作一個“細胞國家”，那是再形象不過的了。“細胞國家”有時會出現一些不安定分子，在“教唆犯”的作用下，起來“造反”，不服從整體，自由主義泛濫，大搞特權，另立門戶，嚴重危脅著“國家”的安全。這些不安全的分子就是癌細胞.癌細胞是怎樣產生的呢？誰是“教唆犯”呢？科學家們一百多年的研究認為病毒、霉菌、射線、化學致癌劑等是癌細胞的“教唆犯”。人體細胞的代謝可使它們變為容易排泄的廢物，被排出體外，但也可能在酶的生物轉化作用下，使它們變成能直接引起細胞遺傳物質DNA突變的最終致癌物。這僅是癌形成過程的第一階段，只需幾秒鐘至幾小時。第二階段，最終致癌物質作用于細胞。如經DNA修復有缺陷，DNA就發生突變，改變遺傳的性能。當細胞分裂繁殖時，下一代子細胞接受了錯誤的信息，形態就發生了變化，成為癌細胞，又慢慢地發展成癌細胞集團。當它變成臨床上能察見的癌時，雖然開始只有一個火柴頭那么大，但已包含了三千萬個癌細胞。第二階段則相當長，大約需要15到30年。由于癌的潛伏期長。所以癌癥病人以老年人為多。

什么是癌細胞？癌細胞的特征前已說過，癌癥是人體在各種致癌因素的作用下，局部組織細胞異常增生而形成的新生物。不用說，癌細胞是由正常細胞轉化而來。而正常細胞一旦轉變成癌細胞就獲得了強大的生命力，并且有獨特生物學特征和行為。首先，癌細胞不斷增殖，這種增殖不受身體內部調節機構的控制，更不是身體所必需。我們知道，人體正常細胞有一個生長、繁殖、衰老和死亡的過程。老化的細胞死亡之后就會有新的細胞來取代它，以維持身體組織、器官的正常功能。故人體絕大部分細胞都可以增殖。但是，正常細胞的增殖是有限度的，身體內部會自我控制。如外后細胞即開始繁殖，但當傷口愈合后，在身體內部調節因素作用下，馬上停止。而癌細胞則不然，可以無止境地增生，直到人身死亡。第二，癌細胞由于不能成熟（即分化障礙），故不具備對身體有任何益處功能，常常是“成事不足，敗事有余”。例如白血病，血液中出現大量的幼稚白細胞，但這些細胞不像通常白細胞那樣，能抵抗入侵身體的細菌和病毒，相反，由于無休止地增殖而消耗大量的養分。另外，有的癌癥卻表現出不具備的功能，后者與整體功能極協調。如肺臟，并不是內分泌器官，但肺癌卻能產生促腎上腺皮質激素，這些非常器官非常時期分泌的激素，嚴重地擾亂了正常生命活動和秩序，從而出現一系列病態。第三，癌細胞無孔不鉆，無處不到。癌細胞大多呈侵襲性生長，破壞附近組織、器官的正常結構和功能，造成不同程度的功能障礙。癌細胞非常好動，會從一個地方跑到另一地方（即轉移），并繼續生長繁殖，形成新的癌瘤（轉移癌灶），對身體造成更嚴重的危害，也大大地增加了治療難度，是癌癥病人死亡的主要原因之一。

（注：癌細胞介紹出自阿里醫藥）所以納米機器人的作用就是直接消滅或吞噬掉或修復破損細胞，像癌細胞這種已經病變的細胞，納米機器人的作用就是消滅癌細胞，具有特定細胞識別功能，進入人體后，找到病變細胞，進行細胞融合后將納米機器人內部所帶的消滅癌細胞的物質注入，直接殺死癌細胞。采用這種方法可以直接消滅癌細胞，最終達到治愈的目的。但是這里又面臨一個問題，一個納米機器人只作用一個細胞這個需要的成本太高，需要制造出的納米機器人在進行細胞融合后還可以進行細胞分裂，再將自己分裂出去，作用于下一個病變細胞。為了不會對身體產生影響，納米機器人需要在一定時間內如十二小時候自行分解，這要求其內部帶有溶酶體，再一定條件下激發，自己分解。同樣可以制造出治療各種身體內部疾病的納米機器人。

我認為納米機器人的研發將會成為人類的有一個里程碑。

第五篇：用LEGO開機器人選修課

用LEGO開機器人選修課－北京市順義區牛欄山第一中學

simbel 發表于 2008-6-13 9:16:00

摘要：我們經過幾年的探索實踐，發現用LEGO機器人開選修課在培養學生的動手、動腦、創新精神和團隊精神等具有非常獨特的效果。我校為市屬重點高中，具備開設機器人選修課的軟硬件條件，現已經把LEGO機器人選修課納入高一機器人模塊校本課程中。本文主要介紹了我校開設機器人選修課的課程設置和實踐教學情況。

關鍵字：LEGO開機器人、選修課、校本課程

隨著2007年高一新課程教學的全面展開，模塊教學開始實施，我校在具備軟硬件條件和經過幾年的實踐探索之后，用LEGO開機器人選修課被納入高一機器人模塊校本課程中。下面向大家簡單介紹我校機器人課程的開設情況，與大家分享。

一、為什么選擇樂高

我校選擇LEGO教育機器人作為課程使用的材料，有以下幾點理由： 1．安全

我認為這是很重要的特點，安全總該放在第一位的，尤其是在學校教學當中。使用LEGO上課時，不需要電烙鐵，不需要螺絲刀，不需要鉗子，這使得學生在課堂上可以用百分之百的精力來玩，而不必注意安全問題。2． 易用

LEGO機器人的制做都是徒手進行的，不需要借助其他任何工具。這一點使它非常容易被學生們接受，學生活動時可以很輕松的上手。學生們用它來實現一個設計可以只用很短的時間，這對于一節課45分鐘來說是很有利的，學生在更改設計時從拆到裝也可以在很短時間完成，這是學生們很快就可以看到他們的設計成果，對他們自己的設想能在很短時間得到反饋，這對學生的學習來說是很重要的。

同時也在很大程度上減輕了教師教學的負擔。

編程方面ROBOLAB圖形化的編程軟件，學生們只用十分鐘可以很輕松的上手。我們沒選擇文本式的NQC來教學，ROBOLAB就可以使機器人“活起來”，干嗎還要學生去背那一大堆文本式的命令呢？并且對學生圖形化的思維方式也是一種訓練，使學生更關注程序中的邏輯關系。3．

耐用

從2003年我校購買第一套LEGO9794套裝，到現在我校又購進了30套，除有一兩根導線壞的，馬達有兩個學生摔壞的，還沒有其他影響到上課的損壞問題。我認為，對大面積開設課程來說，這一點是很重要的。不然十多個班幾百個學生在用，每節課壞一根導線，用不了一周這課就開不下去了，修都修不過來。

二、課程介紹 基本情況：

本學年我校機器人可開設在高一年級，共16個班，每班45人左右，每周一節課，每節課45分鐘。學生們共用15套LEGO9794機器人套裝。

=512){this.resized = true;this.width=512} else { this.resized = false;}“ border=0 resized=”true“> 使用自編的機器人校本教材，內容包括：ROBOLAB編程、機械原理、機械結構搭建技巧等，主要作為學生自學輔導用書。課堂上主要采用學生自主活動的模式。教師教得很少，主要是學生自己來編程、制做和自學。評價方法：

學生在講臺進行展示（表達能力的訓練），然后教師與全體學生評分。評分組成：

自我評價2分

其他學生評價5分

教師評價+/-2分

總分為最后得分

根據新課程標準我制定了新學年的機器人課程計劃：

2007-2008機器人課課程計劃

時間安排

2007-2008學第一學期

每周1節，每月4節，一學期16節

主要內容

1．單片機有關知識 2．編程 3．機械結構 4．傳感器 5．人文素養

內容簡介 第一學期

緒論

分類整理器材 3

第一個機器人 4

單片機

5+6

編程基礎

（一）7

自由練習

機械結構

（一）9

牛津劍橋科學百科 10

搭建練習創意發揮 11

爬坡比賽準備 12

比賽

8字繞障礙賽準備 14

比賽及總結 15+16

期末考試

第二學期

影片“I Robot” 18

復習及傳感器簡介 19

光電傳感器使用練習20

編程

（二）21

機械結構

（二）搭建機械手或腿式結構練習23 +24

運輸機器人 25+26

創意發揮

27+28

數據采集初步，光值分析 29

勻速直線運動測試 30

勻變速直線運動測試 31+32

期末考試

下面簡單介紹一下，計劃中的內容如何實施。根據學生情況，我認為要把機械結構放在課程的主要位置。不應太強調編程。第一學期

1.緒論:講課堂守則，然后觀看影片“機器人時代”，學生獲得感性認識。2.分類整理器材：使學生了解將要使用的器材

3.第一個機器人：按照LEGO9794套裝中搭建手冊上16-27頁的步驟，制作機器人，提高興趣，練習器材的使用

4.單片機：課前教師準備有關資料，學生在課堂自學 5+6.編程基礎

（一）：了解各種編程軟件，學會ROBOLAB的基本操作，簡單編程，控制RCX和馬達的運動

7.自由練習：自由練習ROBOLAB簡單編程和機器人的簡單控制，提高興趣 8.機械結構

（一）：通過幻燈了解各種簡單結構，并練習搭建，結合課本，搭建并了解如齒輪、皮帶、蝸輪等等搭建方法和傳動特點

9.牛津劍橋科學百科：學習“牛津劍橋科學百科”軟件的使用方法；自學各種物品的結構等；搭建一兩個物品模型；向大家展示作品

10.搭建練習創意發揮：自由制作任意東西，向大家展示作品 11.爬坡比賽準備：制作爬坡機器人，練習制作和調試

12.比賽：機器人爬坡比賽；提高活動興趣，培養遵守規則的素養，通過理論知識的應用，培養學生理論聯系實際，通過比賽，分享各種結構搭建方法

13.“8”字繞障礙賽準備：機器人“8”字繞障礙賽準備：機器人設計制作和編程調試

14.比賽及總結：機器人“8”字繞障礙賽；優勝小組展示講解機器人和程序；學生和教師總結兩次比賽的收獲

15+16.期末考試：學生發揮創意，設計制作機器人或其他有創意的作品；考察通過這一學期的學期，學生的收獲

第二學期

17.影片“I Robot”：通過觀看影片“I Robot”，引起學生對機器人與人類的關系的思考 18.復習及傳感器簡介：復習編程基本知識和練習；閱讀傳感器電子書，自學傳感器的基本知識

19．光電傳感器使用練習：學習光電傳感器的工作原理；練習使用光電傳感器檢測光值；練習編程，用光電傳感器和RCX控制機器人運動 20．編程

（二）：學會用光電傳感器和RCX控制機器人，沿黑線走的方法；學習帶有分支結構的編程；重要的是在調試過程中學習發現問題，科學地描述問題，然后想辦法解決問題；嘗試發現問題，猜想/假設，改進，實驗，再發現問題??的過程 21．機械結構

（二）：閱讀和自學機械圖冊電子書，了解較復雜的機械結構；嘗試搭建一些較簡單結構的模型；向同學展示和解說該結構如何工作

22．搭建機械手或腿式結構練習：觀看機械手和腿式結構的示例；嘗試制作機械手或腿式結構；試驗如何用馬達作動力源，使它們工作

23+24.運輸機器人：制作機器人通過黑線做的迷宮，用機械手把可樂罐從一處運到另一處；提高編程和結構設計能力；提高團隊協作能力

25+26.創意發揮：自主活動設計制作；給學生發揮想象力和創造力的時間；提高自主活動能力

27+28.數據采集初步，光值分析：學習簡單的用傳感器和微電腦采集數據；學習用計算機軟件處理和分析簡單的數據；練習用光電傳感器和微電腦采集一塊雜色之上光值數據；練習用計算機軟件處理和分析簡單所得到的數據

29.勻速直線運動測試：設計制作一輛馬達驅動小車；用角度傳感器和RCX檢測車的運動速度；通過數據分析車的運動情況

30.勻變速直線運動測試：提高結構設計能力；提高數據分析能力；提高理論知識的實際應用能力

31+32.期末考試：綜合考察一學年來學生們的收獲；發揮創意，設計制作一件任意的東西 =512){this.resized = true;this.width=512} else { this.resized = false;}” border=0 resized=“false”> 目前我們正在進行第一學期的教學，在高一校本課程教學中我們還在不斷的探索中，正在繼續努力完善這個課程，很高興與大家分享。