机器人实验实验报告（共8篇）
篇1：机器人实验实验报告
华北电力大学
实 验 报 告
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实验名称:
机器人控制技术基础
课程名称： 机器人控制技术基础
实 验 人：张 钰 信 安1601 201609040126 李 童 能 化1601 201605040111 韩翔宇 能 化1601 201605040104 成 绩：
指导教师： 林永君、房静
实验日期： 2016年3月4日-3月26日
华北电力大学工程训练中心
第一部分：单片机开发板 实验一：流水灯实验
实验目的：通过此实验，初步掌握单片机的 IO 口的基本操作。实验内容：控制接在 P0.0上的 8个LED L0—L8 依次点亮，如此循环。硬件说明：
根据流水灯的硬件连接，我们发现只有单片机的IO口输出为低电平时LED灯才会被点亮，我们先给P0口设定好初值，只让其点亮一盏灯，然后用左右移函数即可依次点亮其他的灯。源程序如下： #include
for(;;){ led_1=0;display_ms(10);
}
} led_1=1;led_2=0;display_ms(10);led_2=1;led_3=0;display_ms(10);led_3=1;led_4=0;display_ms(10);led_4=1;led_5=0;display_ms(10);led_5=1;led_6=0;display_ms(10);led_6=1;led_7=0;display_ms(10);led_7=1;led_8=0;display_ms(10);led_8=1;第二部分：机器人小车
内容简介：机器人小车完成如图规定的赛道，从规定的起点开始,记录完成赛道一圈的时间。必须在30秒之内完成，超时无效。其中当小车整体都在赛道外时停止比赛，视为犯规，小车不规定运动方向,顺时针和逆时针都可以采用，但都从规定的起点开始记录时间。作品优点及应用前景：
单片机可靠性高，编程简单单片机执行一条指令的时间是μs级，执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言，扫描周期是短暂的，可以认为在一个扫描周期内输入端子的状态是不变的，而对其状态变化的采集和处理也是实时的，从而满足了实时控制的要求。本次设计的简易智能电动车，采用STC89C52RC单片机作为小车的检测和控制核心，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，通过控制单片机进而控制小车，体现了智能化，通过使用不同的函数及设定不同的函数参数，能够在不同的要求下改变小车的前后轮转动方向以及转动速度，来完成不同的目的要求。在画正方形的同时能够完成四个1/4圆弧的制作。
循迹实验场地图：
传感器电路图：
源程序：
#include
} void main(){ unsigned int i;
l_l = 1;r_l = 1;l_m = 1;r_m = 1;for(;;)unsigned int i,j;for(i=0;i if((l_l ==0)&&(r_l ==1)){ l_m = 1;for(i=0;i<5;i++) { } r_m = 0;delay(5);r_m = 1;delay(45); } else if((l_l ==1)&&(r_l ==0)){ } else if((l_1==1)&&(l_2==1)){ } else { l_m = 0;r_m = 0;delay(5);l_m = 1;r_m=1;l_m=1;r_m = 1;for(i=0;i<5;i++){ } l_m = 0;delay(5);l_m = 1;delay(45); } r_m = 1;delay(45);} } 第三部分：心得体会、合理性建议或意见 参加这次机器人实验基础培训，我最大的收获便是对机械控制有了初步的了解,然后学会了Keil uVison和Proteus等软件的用法，掌握了基本的C51单片机的初步调试和更改程序。在调试程序的过程中，我认识到了规范的重要性，写程序时一定要规范，否则就会在调试过程中报错。然后就是在焊制传感器的过程中，掌握了电络铁的使用，并了解了传感器的构成和程序控制方法。然后在调试程序过程中，一开始我们准备将所有控制函数写在头文件中，然后在主函数中调用，可是后来实践过程中总是不能达到预期效果，经过思考后，我想到了调用函数过程中变量的生存期问题，最终不得不放弃这种方法，采用正常的C语言函数写法。其次，在理论课的学习中，接触到了对未来学习模电或者数电有用的知识和模拟程序。非常感谢学长们的帮助，我们从中学到了很多。 仿生机器人、人形机器人运动控制 [实验目的] 熟悉仿生机器人、人形机器人运动控制方法。制作仿生机器人取物品的动作，制作人形机器人行走动作。【实验方法】 1.首先观察机器人行走的每一个动作，并记录动作是怎么样执行的，并且记录舵机的位置。 2.打开robot软件接入机器人，进行对人形机器人调节每一个动作，达到行走的目的。【实验器材】 电脑、人形机器人、下载线、电源。【实验步骤】 一． 检测仿生机器人设备能不能正常运行。二． 启动仿生机器人控制软件，并且连接机器人。三． 编辑人形机器人的动作。1.添加人形机器人的初始位置。2.添加人形机器人的动作。3.添加人形机器人的循环动作。4.设置人形机器人的结束动作。5.保存和尚在编辑完的动作。6.演示人形机器人所编辑的动作。7.对不符合的动作进行修正。【注意事项】 1.在用人形机器人时，首先要充满电。2.在下载程序时不要动机器人。3.在编辑时两个动作不能跨度过大。4.在演示时以防机器人摔倒。【实验结论】 1.1 问题的提出 1) 目前在美国、日本等国家, 都在中小学开设了机器人课程。机器人教育是创新精神和动手能力的载体, 已经逐渐进入我国中小学课堂, 我校也就VEX机器人设计方面作为校本课程有所实践。 2) 中国正在实施创新驱动发展战略, 大力推动大众创业万众创新、互联网+和中国制造2025, 这将有力促进机器人新兴市场的成长, 创造世界上最大的机器人市场。 3) 我市中小学机器人竞赛活动从2003年开始起步, 在市教委、市科协的高度重视和大力培育下, 已经初见成效, 在国际、国内各类赛事上取得了优异成绩, 部分项目发展水平走在了全国前列。从2010年开始, 市教委、市科协整合了“全国中小学信息技术创新与实践活动”“全国中小学电脑制作活动”和“中国青少年机器人竞赛”三项全国赛事的学生机器人竞赛项目。其中VEX机器人比赛项目是机器人竞赛的一个重要项目。 4) 近年来, 我校参与了南岸区牵头的课程改革和课程领导力建设, 在校本课程设计方面有了一点尝试, 但还不系统, 不成体系。另一方面我校参加全国、市、区组织的各级VEX机器人工程挑战赛已有7年, 成立了机器人工作室, 有6套VEX机器人, 专业辅导教师2名, 在这段时间, 我校参加区、市、全国各类比赛也取得了比较好的成绩, 如全国青少年机器人竞赛初中组二、三等奖, 市机器人大赛连续几届一等奖等, 这些成绩在重庆市内有较大影响。近三年, 我校也在这一项目的校本教材编写、课程标准制订、课程评价体系方面做了一些尝试。但是这一项目还没能形成一门成熟校本课程。因此我们选择了这一课题进行研究, 希望通过此立项课题的研究, 可以改变我校没有正规的机器人课程学习的现状, 使我校的学生有一门正规可以选修的校本课程, 让学习机器人技术的学生在学习机器人课程时有正规化的课程内容和严谨的学习标准。另外, 可以通过此校本课程的开发, 提升研究教师的课程理论研究水平, 同时让VEX机器人的学习有课程体系作支撑, 丰富VEX机器人的学习内容。 1.2 研究意义 1) 理论意义。 (1) 校本课程开发尽可能地反映社区、学校和学生的差异性, 及时融进最新的科技成果、社会问题, 充分考虑到教师的积极参与、学生的认知背景与需要, 为学生提供多样化的课程选择, 它在一定范围内可以补充国家课程开发的不足。 (2) 使创新教育理论与创新教育实践有机结合。在《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010~2020) 》中明确提出了创新人才的培养模式, 并曾40多次提到“创新”一词。机器校本课程的开发和实施, 正为创新教育理论与创新教育实践的有机结合以及创新成果的保护提供了有效的平台。 (3) 为培养学生具备“21世纪技能”提供了有效的平台。适应能力、多种交流能力、非公式化的问题解决能力、自我管理及自我发展能力、系统化的思维能力被称为“21世纪技能”的组成部分。机器人课程以它自身具有的鲜明特点, 能为培养学生具备“21世纪技能”提供有效的平台。 2) 实践价值。 (1) 学生发展的需要。在中小学机器教学活动中, 学生必须亲手设计与制作机器人, 自己决定在组装机器人的过程中用到哪些零部件。在电脑上设计程序, 然后再不断地进行试验, 不断地修改相关设备参数, 实现最优化的实施效果。在这个过程中, 学生可以得到很多方面的锻炼。 (2) 提升学生参加机器人竞赛能力的途径。通过本课题的研究, 让没接触过VEX机器人工程挑战赛的学生从零起点学起, 以参加比赛为目标之一, 在搭建VEX比赛机器人的过程中, 以解决一个接一个的问题为目标, 以小组为单位分析问题、解决问题, 在实践中设计方案, 在解决问题的过程中逐步成长。最终在大赛中取得好成绩。 (3) 学校科研兴校的需要。实现科研兴校是我校近几年发展规划目标中十分重要的一个方面, 也是教师队伍内涵发展的关键环节, 更是我们学校能否再上一个新台阶的关键。抓住课题研究这个机会, 通过专家的引领, 教师参与教育科研活动, 从而提高全体教师的素质, 解决教育教学中的实际问题, 提高教育质量和效益, 高效优质地实现学校内涵发展。 (4) 有利于教师的专业发展。校本课程开发赋予了教师一定的自主权, 充分调动了教师积极参与课程开发的热情, 为教师提供了发挥创造性空间和大显身手的机会。教师参与课程开发有助于提高教师的专业水平和课程意识, 对实施国家课程和地方课程也有促进作用。机器人是全新的信息技术教学领域, 在开展机器人课程开发过程中, 教师不仅是实施者, 更是教学的设计者、教材的编制者。这些都要求教师在教学过程中不断地去探索规律, 提高自身的理论素养。不仅要有扎实的基本功, 专业的学科知识, 精湛的教学艺术, 还要有整合贯通的综合能力。 2 理论基础与依据 2.1 皮亚杰建构主义理论 教育心理学家强调, 在建构主义看来, 认识是一种适应性活动, 皮亚杰认为, 学习并不是个体获得越来越多外部信息的过程, 而是学到越来越多有关他们认识事物的程序, 即建构了新的认识图式。VEX机器人课程涉及的内容广泛, 有着许多交叉领域的知识, 结构比较复杂, 因此学生无法按照一个固定的路径或模式来接收相应内容, 也不能将待解决的实际问题按照其特点归类, 再逐步分类解决。从硬件的搭建、编写程序、调试程序, 到运用各学科知识完成某项任务, 都由学生在相互的对话、讨论以及尝试中逐渐形成, 在此过程中, 学生不仅能共享提供的资源、工具, 还能在协商中分享各自的经验、观点, 相互学习、取长补短。 2.2 多元智能理论 霍华德·加德纳的多元智能理论认为, 儿童天生有八种智能:视觉空间智能、数理逻辑智能、语言智能、音乐智能、身体运动智能、人际交往智能和自我认识智能、自然观察者智能。这八种智能互相合作, 发挥功能, 又同时独立地存在。儿童会利用这八种智能认识这个世界和创造知识。机器人课程对促进学生的多元智能也是有帮助的, 机器人制作活动透过真实的情境, 亲身的体验, 使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计和制作自己的机器人, 并为机器人编写程序, 使它完成指定的动作。机器人制作也是一个跨学科的课程, 要灵活运用各种学科 (包括物理、逻辑、机械、电子和软件编程等) , 不但能培养学生的共通能力, 对多元智能的开发也有一定的作用。 2.3 合作学习理论 合作学习现在已成为当代教育理论、研究和实践领域中影响最大和成果最多的改革之一。它要求以学生为主体, 围绕教学的主题, 以合作的学习方式, 由学生进行合作互助、探索研究, 通过学生能动性、主动性发挥, 利用合作性人际交往, 促成学生认知、情感和社会性的全面发展, 培养发展学生的创新精神和实践能力。中小学生虽然对机器人所涉及的各个学科领域的知识都知之甚少, 甚至可以说连新手都谈不上。但如果能提供了一个合作学习的环境, 让他们参与到机器人的设计与制作活动中来, 并在个体之间的对话、协作、冲突中互动, 组成一个实践共同体, 具有共同的目标、协商的意义、实践、形成相互依赖的系统, 从而能把新知识和现有的知识整合起来, 明确阐述问题和推论, 不断地评论和重组他们的思维, 促进调节。所以机器人的课堂教学中, 在完成基本的知识把握之后, 关键是同学们以小组合作为形式, 进行创新设计、编制程序、组装部件、演习实验研究、研究反思等。 2.4 认知-发现学习理论 认知心理学家布鲁纳认为, 学生不是被动的知识接受者, 而是积极的信息加工者。学生的学习包括三个几乎同时发生的过程:获得新信息;转换信息;评价、加工处理信息。布鲁纳发现的学习教学模式强调内部学习动机的作用。本课题中, 合理的VEX机器人设计, 能够让学生边做边想, 教师提供给学生独立思考的条件, 而不是提供结果和知识, 从而让学生成为知识的主动吸收者。 3 核心概念界定 VEX机器人设计:是学生学习机器人、进行科技创新活动的平台。通过对这一机器人的学习与开发, 学生可以更好地掌握科学、技术、工程与数学的知识, 同时利用VEX机器人平台, 可以让教师和学生了解并开展与STEM有关的课程, 从而更好地发挥他们的聪明才智。涵盖内容主要包括:移动机器人, 机械臂, 机械化自动, 机械系统, 安防系统模拟装置, 小型住宅结构设计, 人工智能等。 校本课程开发:是指学校为了达到教育目的或解决学校的教育问题, 依据学校自身的性质、特点、条件以及可以利用和开发的资源, 由学校教育人员与校外团体或个人合作开展的课程开发活动。校本课程开发是促进教师专业发展的又一条重要途径, 因为校本课程开发不仅对教师提出了新的要求, 还为教师的专业发展提供了可能性。本课题所指的校本课程开发是专指以VEX机器人设计方法为主的学习课程内容。 4 同类课题的国内外研究现状述评 4.1 研究现状 截至2016年1月, 在中国学术期刊网络出版总库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要报纸全文数据库以关键词检索, VEX机器人设计校本课程相关研究文献如下: 1) “VEX机器人课程”的相关文献0篇; 2) “VEX机器人”的相关文献5篇; 3) “机器人课程”的相关文献11篇; 4) “机器人”相关文献28 956篇; 5) “机器人教育”的相关文献42篇。 4.2 主要研究成果 1) 机器人教育理论。如彭绍东在《电化教育研究》上发表的《论机器人教育》 (上) 和 (下) 是对机器人教育较为系统、完整的研究。 2) 机器人教学的探索。对机器人教学的探索主要集中在两个方面: 一是对机器人学科教学的探索, 二是机器人教育与其他课程的整合方面。如董艳秋的探究式学习的实践探索——机器人在物理实验探究中的应用, 彭丽文的“高中机器人探秘教学设计”。 3) 对机器人竞赛的研究。由于目前机器人竞赛在机器人教育中的作用与影响, 国内学者也对机器人竞赛做了一些研究。研究内容主要集中于对竞赛的剖析, 竞赛器械的制作等等。例如赵玉良的“中小学足球机器人系统设计”, 何智的“中小学生机器人竞赛的教育价值述评”, 浙江宁波市的鄞州中学把VEX机器人开设为校本课程, 名为VEX机器人工程建设。 4) 教育资源的建设。由于机器人教育刚起步, 机器人教育资源较匮乏。主要有:关于机器人优秀主题网站展台——小学机器人教育专题研究;中小学机器人教学资源网站推介;优秀主题网站展台——机器人教育在线等。 4.3 现状述评 从已有的研究我们发现: 在数量上, 机器人教育的研究目前相对来说都比较少。多数的文献都是一些简单的论文, 真正把机器人教育作为课题来研究的只有几个。 在研究角度上, 机器人教育的研究主要是对机器人教育价值的挖掘, 教学实验的开展, 机器人教育理论的阐述, 机器人教育经验的介绍。但把机器人教育作为校本课程来开发的还没有。关于VEX机器人设计方面的校本教材, 校本课程更是没有。 我校的机器人校本课程研究刚刚启步, 以往属于课外活动开展, 前两年我们编写了相关的校本教材与课程标准, 而本课程还没有一个成熟的开发体系, 所以有必要针对校本课程的开发设计一个成熟的体系。 5 研究的创新及研究的假设 5.1 研究的创新 我校的VEX机器人校本课程的开发拟完整的开发一整套有关学生学习VEX机器人设计的技术型课程, 有着完备的课程开发的体系建设, 与以往很多学校的兴趣活动小组的建设有着本质的不同。更为重要的是我们主要是把VEX机器人的内容开发为成熟的校本课程体系, 为以后的教学实施找到了正规化的方向。 5.2 研究的假设 通过本课题的研究能探索出通过机器人设计提高学生创新能力、实践能力的策略, 构建与之相适应的课程标准、教学模式, 丰富和完善学生的创新能力、实践能力提高的理论体系。 6 研究的目标及内容 6.1 研究的目标 1) 提升教师课程研究的理论水平, 提高教师的VEX机器人教学能力。 2) 形成我校的科技类特长, 有正规的VEX机器人课程体系, 提升学生的自我创新设计能力, 良好的团队合作意识。 3) 提升学生的机器人竞赛能力。 6.2 研究的内容 1) VEX机器人设计校本课程标准研制。 2) VEX机器人设计校本课程开发研究。 3) VEX机器人设计校本课程实施研究。 4) VEX机器人设计校本课程评价体系研究。 7 研究的对象及范围 本课题研究的对象为科技类特长学生, 范围为我校学生中有兴趣、长期坚持学习VEX机器人技术的学生。 8 研究思路及方法 8.1 研究思路 8.2 研究方法 1) 文献研究法:在思考选题背景、拟定研究题目、课题研究进行过程中使用。 2) 调查法:对学生的知识基础及后期学习能力进行调查。 3) 行动研究法:本课题在行动研究中不断地探索、改进和解决在课题研究中的实际问题。 4) 经验总结法:在本课题研究过程中, 不断总结, 归纳规律。 5) 观察法:观察学生在学习本课程过程中的能力提升情况。 9 研究计划及步骤 10 预期成果 1) 研究报告。 2) VEX机器人校本课程标准一套。 3) VEX机器人设计校本教材一套。 4) VEX机器人校本课程评价体系一套。 5) 竞赛成果。 11 课题组构成及分工 略 12 课题经费预算 这个问题正是Cynthia Breazeal前进的动力。Breazeal是美国麻省理工学院（MIT）媒体实验室的个人机器人小组创始人，也曾是该小组的主管，绝对称得上是社交机器人领域里的领军人物。最近，她从大学辞职，希望能专心开发出史上首个家用社交机器人——Jibo。Breazeal的发明有一个宏大的愿景，那就是让人性化的高科技机器人走进千家万户。 Breazeal认为：“它（机器人）不仅要具有自然的沟通能力，还要能理解人类的思维方式。每当我们体验这个世界，做决定并采取行动，我们当然会考虑相关信息，但我们也会考虑其他因素。机器人可以有社交功能，也能有真情实感，更是实实在在的物体。不仅如此，只要支持人类全面体验的技术越多，人类自身的本领就会越强大。社交机器人可以算是历史上首次在上述所有这些层面内对人类体验的一种综合体现。” 多年以来，Breazeal一直在研究人性化的机器人，希望赋予他们人际交往的技巧，探究它们如何推进儿童教育、医治慢性病、高级护理等各种类型的工作。甚至，社交机器人还可以帮助家庭成员更好地相处、互动。例如利用相关技术，它们可以让住在千里之外的祖父看到自己的孙女，并且和她玩实时游戏。 Breazeal介绍，除了增进交互，机器人技术也能有效地鼓励人们改进言行。机器人可以扮演教练，指导用户锻炼身体。Breazeal发现，和人类相似的外形、沟通手段、动作和互动方式可以产生比其他技术形式更持久、更重要并且更符合人们期望的成果。 她说：“如果可以创造一种人性化的技术，让人感到它对所有人一视同仁，那么人们就会更有能力，也会把事情做得更好。” 相比于美国动画片《杰森一家》里的保姆机器人Rosie，Breazeal开发的Jibo则是完全不同的一类机器人。虽然罗西非常友好，也能给家人提供帮助，但Jibo给人的感觉更像一位新家庭成员，因为它可以促进人际互动。目前，Breazeal已经在众筹网站Indiegogo上面募集到了230万美元，远远超出了他们设定的10万美元融资目标。Jibo不仅拥有智能手机具备的所有功能，也能发出提醒、发送信息（它可以识别所有家庭成员）、讲故事（兼具音效、图像和动作效果）、充当人类的替身（利用一部可追踪拍摄的摄像头帮助召开视频会议），以及充当家庭助手，而这些都不必让用户自己动手来操作。想象一下，只需说一个简单的词语或者做个简单的动作，Jibo就能为全家人拍下珍贵的合影，无需任何一位家庭成员站出来为其他成员拍合照，牺牲拍照者本人的出镜机会;因公出差的人也可以利用机器人的视频聊天功能，在家族聚餐时和其他家庭成员聊天，或者哄孩子上床睡觉。Jibo甚至还可以下订单、订外卖。 Breazeal从事的研究工作还能进一步拓展上述体验。她说：“技术赋予了人类巨大的潜力，让人可以实现大规模生产并且降低成本。上帝知道，人们需要更多平价的技术支持。这是无可非议的需求，但技术专家、科学家、工程师若要创造一种技术，让它更好地支持人类、体现人类自身价值，目前还有很大空间需要提高。” 译 | Tino VEX机器人设计校本课程开发研究 开 题 报 告 2015.11 一、问题的提出及研究意义 2001年国务院频布的《基础教育改革纲要》中明确提出了基础教育的课程要实行三级课程管理体系。校本课程是三级课程中的一级。然而课改十多年过去了，在重庆市内南开中学的校本课程开设得比较多，其余的学校有一部分重点中学高中开设了一些校本课程。而很多学校依然没有自己的校本课程，我校的校本课程也不例外，没有一门成熟的校本课程。而我校的“十二五”事业发展规划中明确提出要有特长生培养工程。VEX机器人作为特长生培养的平台，需要很好的打造成一门精品的课程成为科技类特长生成长的途径。因此，开发VEX机器人设计校本课程的目的就是为了满足学校科技类特长生学习机器人相关现代科技知识的需要。 通过此立项课题的研究，可以改变我校没有正规的机器人课程学习的现状，使我校的学生有一门正规可以选修的校本课程，让学习机器人技术的学生在学习机器人课程时有正规化的课程内容和严谨的学习标准。另外，可以通过此校本课程的开发，提升研究教师的课程理论研究水平，同时让VEX机器人的学习有课程体系作支撑，丰富VEX机器人的学习内容。主要有以下理论意义与实践价值。 1.理论意义 （1）是对国家基础教育改革提出的三级课程管理体制的实际应用，丰富了学校的校本课程 （2）是基于多元智能理论的思想指导提供了适合学生的教育。 （3）是提升学生创新思维能力与交流合作情感价值的有效途径。2.实践价值 （1）是对学生素质教育实施手段的一次探索 （2）提升学生参加机器人竞赛能力的途径。 （3）学校科研兴校的需要：实现科研兴校是我校近几年发展规划目标中十分重要的一个方面，也是教师队伍内涵发展的关键环节，更是我们学校能否再上一个新台阶的关键。抓住课题研究这个机会，通过专家的引领，教师参与教育科研活动，从而提高全体教师的素质，解决教育教学中的实际问题，提高教育质量和效益，高效优质地实现学校内涵发展。 教师专业发展的需要：用课题研究来推动每一位教师不断地将实践经验转化为理论认识，二、理论基础与依据 本课题的理论基础有以下几点：1根据2001年教育部颁发了《基础教育课程改革纲要》中提出的三级课程管理体系要求，校本课程是其中的一级。学校要结合本校的传统和优势。学生的兴趣和需要，开发或选用适合本校的课程。2根据加德纳的多元智力的观点，每一个正常的人拥有八种智力，每一个人的心智都是由这八种智力的不同组合构成，这造就了不同的人表现出了不同的心智。这一理论为学校开展学生个性化的教育提供了理论依据。 三、同类课题国内外研究现状述评 1．研究现状 （1）截止2015年5月为止，在中国基础教育文献资源总库中没有发现有关VEX机器人校本课程开发有关的论文。 （2）在百度文库中发现了发表在《教育信息技术》2013年7、8月合刊Z2期，一篇名为《中小学机器人校本课程学业评价研究》的机器人校本课程评价体系开发的论文 2.目前其它地区的主要研究成果 （1）主要是东莞博思科技有限公司开发了一套培训视频课程，系技术教材。 （2）在国内发达地区已有民办培训学校将机器人技术正式开设为培训课程。 （3）根据课程论的观点兴趣活动可以转变成校本课程开发。对于那些根据学校实际情况而设置的，具有学校特色并形成了一定“品牌“的，具有相对稳定内容和独特功能的”兴趣小组“或”课外活动“，如果能实施”课程论“的改造，那么这样的”兴趣小组“或”课外活动“的设计就可以看成是校本课程开发。所以在东部的一些高中把VEX机器人开设为校本课程。例如渐江宁波市的鄞州中学把VEX机器人开设计校本课程，名为《VEX机器人工程建设》。 关于VEX机器人设计活动的相关特长生的培养，在我校属于课外活动开展，而现在我校的机器人校本课程属于刚刚研究的阶段，头两年我们编写的相关的校本教材与课程标准，而本课程还没有一个成熟的开发体系，所以有必要对校本课程的开发设计一个成熟的体系。 四、研究的创新及研究的假设 1.研究的创新 我校的VEX机器人校本课程的开发是完整的开发一整有关学生学习VEX机器人设计的技术型课程，有着完备的课程开发的体系建设，与以往很多学校的兴趣活动小组的建设有着本质的不同。更为重要的是我们主要是把VEX机器人的内容开发为成熟的校本课程体系，为以后的教学的实施找到了正规化的方向。 2.研究的假设 本课题研究要形成完整的课程系列，主要的成果形式有《VEX机器人设计校本课程标准》《VEX机器人设计校本教材》、《VEX机器人课程学生活动手册》、《VEX机器人课程实施方案》、《VEX机器人课程评价体系》。 五、核心概念界定 VEX机器人：美国机器人教育与竞赛基金会举办的VEX机器人设计系统把竞争的灵感提升到新的水平。它可用来作为课堂机器人教学平台，是为促进机器人学和STEM教育知识的进步而设计的。VEX给教师和学生提供了一个适于课堂和赛场使用，且能负担得起的、结实耐用的、最新水平的机器人系统。而在本课题中的VEX机器人专指我校用博思公司购买的官方VEX专用器材搭建的能满足竞赛任务要求的特别机械小车。 课程：本指学生的学习活动的内容与实施过程。本课题所指的课程指的是VEX机器人的校本课程。 校本课程开发：根据课程论的观点，是指以学校为基地进行的课程的规划、编制和评价的一整套活动。本课题所指的校本课程开发是专指以VEX机器人设计方法为主的学习课程内容。 六、研究的目标及内容 1.研究的目标 通过本课题的研究达成以下目标（1）提升教师的课程研究的理论水平，提高教师的VEX机器人教学执教能力（2）形成我校的科技类特长生有正规的VEX机器人课程体系，提升学生的自我创新设计能力，良好的团队合作意识（3）提升学生的机器人竞赛能力。 2.研究的内容 1.VEX机器人设计校本课程标准研制。2.VEX机器人设计校本课程开发研究 3.VEX机器人设计校本课程实施研究 4.VEX机器人设计校本课程评价体系研究。 七、研究的对象及范围 本课题研究的对象为科技类特长学生生，范围为初中部七、八、九年级中部分有兴趣长期坚持学习VEX机器人技术的学生。 八、研究思路及方法 1.本课题研究的主要指导思想是从课程论的思想，从什么是课程，什么是校本课程的角度来思考本研究课题。 2.主要的研究方法有文献研究法，调查研究法，行动研究法，经验总结法，观察法。 3.科研途径是从指导学生参加中国科学技术协会的青少年机器人竞赛VEX机器人工程挑战赛的学生培训活动来研究本课题 4.具体的措施如下： （1）认真学习课程理论方面的文献资料习籍，丰富自己的课程理论素养（2）研究新课程改革的相关课程改革政策，为自己的研究找到方向。（3）在前几年校级课题研究形成的资料的基础上，进一步深入研究完善本课题的研究。 调研报告 一、机器人实验室建设意义和必要性 1、机器人技术介绍 机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种 仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产 设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制技术、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学 等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从 10.3 万美元降至 2013 年的1 万美元，可见其门槛降低之快，足以遇见其应用推广速度。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；已有模块化装配机器人产品问市。 3．机器人控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化； 器件集成度提高，控制方式日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操 作性和可维修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。 5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控 机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 6．机器人化机械开始兴起。从美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为 国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件 设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30 条自 动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。 根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态，结合当前国内经济发展的具体情况，国家“十二五”期间机器人技术重点开展智能服务机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术，大力推进其产业化进程，力争在“十二五” 末期实现喷涂、焊接、装配等大负载机器人的产业化。 从以上机器人介绍我们知道，我们国家的机器人水平与国外还有一定的差距，因此对学生进行机器人技术培养，让学生掌握机器人，了解机器人，乃至最后设计开发研究机器人都有重要的意义。 随着我国制造业的不断发展，对自动化水平的要求不断提升，机器人作为典型的自动化装备，已经在各生产制造领域，尤其是汽车制造、自动化、电子等行业得到了广泛的应用，并且增长异常迅猛，从销售量上更是充分说明了这个不争的事实。2000 年国内机器人销售总量为 380 台，到 2004 年增长到 3493台，4 年间增长了819%，翻了3翻还多。在中国市场上份额居第一位的 ABB 公司 2004 年在中国销售工业机器人600台，而该公司在过去 9 年中一共才在中国大陆市场销售了 2000 台机器人。据不完全统计到 2012 年底中国机器人拥有量已超10万台，比04年专家预计的多十倍。预计到 2015年，市场容量将达几十几万台（套），主要以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压、注塑、点胶等为主。中国机器人产业迎来了历史性的高峰。但随之也带来了教育、培训等一系列与实际应用相关的急需解决的问题。 机器人作为一种高技术含量的设备，在使用过程中其设计、制造、安装、调试、操作、维护等工作需要大量的专业技术人员，随着机器人应用的日益广泛和装机容量的直线上升，对这类技术人员的需求也变得越来越迫切。过去我国机器人的研究主要集中在有限的大专院校和科研单位，而且主要以科学研究为主，工业现场严重缺乏该类人才，这已经成为制约机器人应用和推广的瓶颈问题之一，对这些人员的理论教育、操作和维护实践培训等需求变得极为迫切。 二、机器人技术教育的必要性和建议 1、开展机器人技术教育必要性 机器人技术是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。据了解 美国、日本等一些发达国家已经看好机器人教育对未来高科技社会的作用和影响，他们在高职类院校乃至中小学信息技术教育中都不同程度地对学生进行机器人教育。为了与国际接轨，为了迎接即将到来的机器人时代，我们必须大力发展机器人教育。目前，国内高等学府及职业类院校先后开展了机器人教育。随着机器人技术的进一步发展，机器人将会走进越来越多的学校，越来越多的学生将与机器人成为伙伴。面对机器人技术的快速发展，如果中职校不及时采取措施，不在相关技术教育专业的师生中开展机器人教育，那么必将会出现机器人人才及教师队伍严重缺乏的情况。机器人作为高科技的产物，涉及工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件、人机交互、人工智能等多门学科。它的出现在教学上极大的丰富了教育内容。要开展机器人教育，要求教师掌握机器人所涉及学科的相关内容，但实际情况是很多教师并不具备这些知识，因此，新建机器人实训室是迫在眉睫。 2、开展机器人技术教学的作用 开展机器人技术教学，能够扩大学生的知识面，提高专业知识水平，掌握机器人所涉及的 机械、电子、传感器、计算机软件硬件和人工智能等学科的相关内容。在中专阶段，给相关专业的学生开设专门的课程，系统地讲授机器人的知识，能够为他们以后从事机器人相关工作奠定良好的基础。 我国技术教育要求教师具备较高的技术素养，有一定的实践能力和创新精神。而目前职校的教学大多重视基本知识和基本技能的传授，对学生信息素养、创新精神和 实践能力的培养并不到位。在机器人课程中，通过学习为智能机器人编写程序，可以提高学生分析问题和解决问题的能力;通过学习扩展、组装机器人，可以增强学生的创新意识，锻炼动手能力;通过以小组合作的形式完成机器人项目，可以培养学生们的协作能力和团队精神。 另外，机器人课程具有创新性、综合性、开放性、发展性、实践性和探究性等六大特征。在教学过程中，教师会运用多种教学方法，讲授经过整合的内容，采用灵活的评价方式，使学生进一步掌握先进的现代技术和科学的分析方法。这对他们以后的工作大有裨益。 三、开展机器人技术教学的几点建议 机器人技术的教学目标在于使学生掌握机器人的相关知识，了解机器人的基本特征及操作方法，培养他们的信息素养、创新精神和实践能力，为他们以后成功地开展机器人相关工作奠定基础。在具体教学过程中，建议注意以下几点: 1、营造良好学习环境和学习氛围 开展机器人教育首先要选择某种教育机器人。目前市场上的教育机器人主要有两种: 一种是厂家己经组装成形的机器人，它能够实现一定的功能，也可以根据需要进行拆卸、重装和扩展来完成更复杂的功能，属于高端机器人类型。另一种是厂家只提供主板和零件，完全由学生根据不同的功能自己组装，属于低端教育机器人。学校可以根据教学目的、学生的实际情况、学生主要就业地区的机器人教育情况等来选择某种教育机器人。尽量让学生感觉到所学的东西有趣而且有用。 由于机器人课程的特殊性，教学评价必须以教学目标为依据，本着对培养学生创新精 神和实践能力有利的原则进行。重视教学效果的及时反馈，评价的方式要灵活多样，要鼓 励学生创新，主要采取考查学生实际操作或评价学生作品的方式。在上第一节课时，就应该告诉学生评价标准，进一步调动学生的学习积极性，让其摆脱考试压力，营造一个良好的学习氛围。 2.3.2 采用多种教学方法，以小组为单位完成学习任务 为了进一步提高教学效果，对于不同的教学内容需要采用不同的教学方法。如:对机 器人基本理论知识的教学，采用讲授法；对机器人编程的教学，采用实验法、任务驱动法 等；对机器人哲学内容的教学采用讨论法;对机器人应用内容的教学，采用参观法、演示 法；对于机器人设计和制作，则采用研究性学习的方法。为了有效地培养学生的协作能力 和团队精神，在开课之初就要将学生根据实际情况，按照“组内异质，组间同质”的原则，分成若干学习小组，每组尽量控制在 2 到 3 名同学。在整个学习过程中，各个小组成员 必须相互合作，共同完成每个任务。 2.3.3 注重教学能力和创新精神的培养 为了使未来的信息技术教师能够成功地开展机器人教学活动，在教学过程中，特别注 重学生教学能力的培养。如:在课堂中引人了许多优秀的机器人教学案例，有文本形式的 教案，也有视频形式的课堂实况。结合案例，向学生介绍主体性教育理论、发现学习理论、多元智能理论等先进的教育理论，讲解支架法、抛锚法和随机进人法等教学方法，并要求 学生编写一个简单的教案。在学生做机器人实验提高自身能力时，引导他们结合自己的切 身体会去思考怎样才能更好地促进学生综合能力的提高。在教学时，要告诉学生怎样抓住 教育时机及时开展各种教育。 在整个教学过程中，我们都鼓励学生充分发挥想像力，大胆创新。要求每个小组在学 期末完成一个具有创新意义的实验，作为期末考核的重要指标。事实证明这样做既调动了 学生的积极性，又锻炼了学生分析间题、解决问题的能力，还培养了学生的创新意识。 机器人教育在我国刚刚兴起，作为一项极其有意义教育事业，它的健康发展至关重要，否则，就不能体现智能机器人所具有的教育价值，甚至会影响孩子们的茁壮成长。在未来 的信息技术中开展机器人教育是我国机器人教育健康发展的重要保证。我们真诚地希望更 多的师范院校能够开展智能机器人教育，更多的有识之士能与我们共同关注教学机器人的 发展。 通过考察了解，博实机器人公司生产机器人产品的同时，更注重机器人对高职院校的 教学效果，经过过年的发展，已经与长春工程学院、广州机电高级技工学校等多所高职院 校建立“双师”合作机制，在产品开发的同时，邀请学校老师参与设计调试过程，并针对各 专业技术邀请哈工大教授进行培训，取得了显著效果，“双师”教学就是院校邀请企业全程 参与设备教学过程。博实公司同时还组织邀请相关教师到公司考察和学习，了解机器人教 学需要的知识技能状况，公司主要技术及管理人员到学校了解教学特点。以挂职锻炼、顶 爬壁机器人与球形侦查机器人 一、工作室管理员须忠于职守，认真完成本职工作。 二、做好工作室的计划和设备的验收、入固定资产、编号、登记等工作。要注意相关配件、说明书、程序的保管。 三、做好机器人设备的维护、保养工作。掌握工作室的仪器设备和相关的实验基本知识与操作，保证工作室设备的正常和有效地使用。 四、根据机器人实验要求，完成实验的准备工作和实验结束的整理工作。 五、每学期结束前和开学前要对机器人工作室的设施和设备进行核查，校对和调试，并记录在案。设备损坏报废时，须严格按有关规定执行，履行手续。 六、工作室规定开放时间，工作室人员必须及时到位。如有特殊情况，须提前告知使用者，并在门上贴上通知。 七、工作室使用过程中，须有工作室人员或责任老师在场负责，严禁非使用人员进入。工作室工作人员有责任督促学生注意安全、避免浪费，节约资源及注意实验环境的清洁。 八、工作室使用结束时，工作室人员应及时清点、检查机器人设备，进行开放情况及设备使用情况的书面登记，把设备收拾整齐，环境打扫干净，检查门窗电源是否关好，全部工作进行完毕，方可离开。 九、工作室要保障通风良好、防潮、防火、防盗等安全措施完善，并定期对实验环境进行清洁。寒、暑假期间需指定专人对设备统一管理。 一、组建人形机器人创新实验室的意义 人形机器人研究是进行创新思维训练、创新技能训练、工程实践训练最理想的平台。组建人形机器人实验室在完善院校学科专业体系、提升院校办学质量、提高学生就业率等方面具有重要意义。 1. 从专业设置的角度看, 随着信息与自动化技术 的发展, 许多创新的工程专业都拥有共同的专业基础和综合课程, 如电子电路、检测技术与传感器、嵌入式微控制器、控制原理与控制工程等。组建人形机器人创新实验室能为高等院校的学生和教师提供一个综合的专业机器人教育和研究平台, 引导学生进行单片机和微控制器、数字电子和模拟电子、数字逻辑、检测技术与传感器等课程的学习和实践, 并通过采用系统的方法对实验教学内容、方法和手段进行创新, 使学生既能了解基本原理, 又能对各种步伐函数进行实际检验。将理论知识与工程实践相结合, 以科学的方法进行工程设计和工程实践, 提高学生的创新能力和动手能力, 完善院校学科专业体系, 提升整个专业的教学水平。 2. 从组织赛事角度看, 近年来国内和国际上各种 机器人比赛层出不穷, 比如中国大学生机器人技术电视大赛和Robo Cup, FIRA等机器人大赛。设置比赛项目的目的除了要通过比赛发现新的技术、新的产品以外, 更重要的是通过比赛的组织过程促进人形机器人技术研究的深入, 发掘新的机器人设计技术和方法, 培养和锻炼新型机电一体化人才。院校这支人形机器人实验室, 积极参与国内外机器人赛事, 不断取得优异成绩, 这对提升院校知名度, 进一步培养院校学术研究分为具有重要意义。 3. 从学生就业角度看, 21世纪新型数码制造业、 机电一体化工程项目专业人才缺口相当大, 造成这种原因的本质是院校教育过多地注重了知识的传授, 而忽略了创新技能、动手能力和工程实践能力的培养。学生通过参与人形机器人实验室的学习和工作, 毕业后能够广泛适用于机电一体化、电气工程、自动化工程等方向的就业需求, 更好的适应社会对人才的需求, 做到学有所用, 学所必用。 二、组建人形机器人创新实验室的目的 由于机器人融车辆、机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与识别、知识工程与专家系统、运动轨迹规划以及无线通讯等理论和技术于一体, 属于复合型的技术教育平台。人形机器人研究所涉及的技术都是在当前企业单位应用甚广, 人才缺口很大的技术领域, 同时由于机器人具有优于其他项目的开放型和趣味性, 能够通过丰富的实验活动充分的调动学生参与, 吸引学生投入学习和动手研究, 其创新型研究的理念也符合当前培养具有创造力人才的需求。因此, 如果能够应用这种平台进行实践环节训练, 将更有效的为社会提供专业型的动手和创新能力强的人才。机器人竞赛是促进机器人教育和研究的重要手段。竞赛中设置明确的目标, 开放式的解决方案, 充满挑战的对抗方式, 以上所有特点都是激发学生和教师研究学习兴趣的重要元素。 组建人形机器人实验室就是为信息工程、自动化工程、机械电子工程、电气工程和系统工程等主要工程专业的学生和教师提供一个以人形机器人为实验对象的工程实验平台, 通过吸收国内外先进的实验教学模式, 进一步完善课程教学内容、教学方法和教学手段, 使学生能在“做中学、学中做”, 提高学生的创新能力和动手能力, 提升整个实验教学水平, 并不断的进行扩展和延伸, 使之能够广泛适用于各个专业教学实践和创新要求。 我们认为, 组建人形机器人创新实验室在以下方面具有重要意义。 1. 达到教育部提出的“高等教育要重视培养大学生创新能力、实践能力和创业精神”的创新教育的要求。 2. 与一流大学办学模式接轨, 从单纯传授知识向 培养学生发现问题的能力、获取知识的能力、创新与创业的能力转变。 3. 与国内外先进教学方法接轨, 提倡参与式教 学、体验式学习, 将转变为培养学生工程实践和创新能力的重要实验室。 4. 改革传统的以验证性实验为主的实验教学模式, 向综合性实验、设计性实验和研究性实验转变。 5. 与机器人技术发展趋势相结合, 用人形机器人 补充传统的普通机器人, 增强实验的开放程度和系统性, 为学生提供一个可以发挥自己想象力、创造力和展现才能的空间。 三、人形机器人创新实验室建设总体思路 1. 课程设置基点 针对不同学习阶段和层次的学生特点及专业教学的需求, 以人形机器人对象为载体, 提供创新工程训练的教学和实验平台。 2. 课程设置目的 满足各年级学生对机械结构、电子电路、信号分析、检测技术与传感器、控制技术、软件硬件系统基础等基本工程概念的理解和学习。通过对人形机器人的机械结构进行亲自组装、基本电子电路的搭建, 信号检测和分析调试, 编写控制软件, 控制机器人的各种行为, 完成对人形机器人系统的各种演示、验证和创新实验, 使学生了解人形机器人系统的构造、控制原理、传感器技术和软件编程思路和方法, 将所学到的电路、信号、传感、控制、软件与系统等课程的内容融会贯通, 理论联系实践, 加深学生对各个知识点的系统理解及灵活应用, 建立包含物质、能量、信息和控制的工程系统模型。适应于机器人学、数电模电、数字逻辑、认识信号、工业控制等。 3. 课程实施方法 人形机器人实验室建设初期可以通过采购已有成型产品, 通过研究其设计方式、编程方法、控制方法等逐步建立人形机器人设计的整体思路。其次可以通过对已有机器人进行改造和挖掘包括二次编程设计实现更多功能, 为进一步独立设计人形机器人打好基础, 最后由学生和教师利用实验室资源或采买元器件独立完成从方案设计、工程设计、工程安装、软件编程、运行调试的全过程。 4. 重点研究领域 实现机器人的在线调试;人形机器人主CPU内部指令的编写;如何与编程器进行参数补偿;如何连接至人形机器人主板上, 如何降低噪声, 提高稳定性和仿真频率;如何将编辑器、编译器、调试器等硬件缩微集成, 研究支持C语言和多种汇编语言的编程环境。实现离线对人形机器人专用主芯片进行编程、固化;移植多种MCU芯片, 实现芯片级二次开发;与仿真器进行参数补偿。研究带有远程无线遥控功能和编辑示教功能的电子装置, 控制人形机器人组队表演。研究机器人抗干扰能力, 选择发射功率的最优值。研究数码编程方法、语音指示说明的实现方法。研究关机保护功能的实现方法。研究机器人影像识别和传输方法, 以增强机器人感官能力的功能强大的影像处理器。 摘要：实验教学改革的关键是逐步改革传统的以验证性实验为主的实验教学模式, 向综合性实验、设计性实验和研究性实验转变。文中从构建新型创新实验平台, 提高实验室整体创新水平出发, 探讨了人形机器人实验室建设的意义、目的和总体构想, 总结了人形机器人研究的热点领域。 关键词：人形机器人,创新能力,实践能力 参考文献 [1]蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社, 2000 [2]郭洪江.工业机器人技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社, 2006 【机器人实验实验报告】相关文章： 聊天机器人实验报告04-08 机器人实验教学论文04-18 慧鱼机器人实验心得04-19 机器人实验教学论文提纲11-15 工业机器人实验室建设05-06 跟随机器人开题报告08-12 舞蹈机器人创意报告04-27 轮式机器人调研报告04-30 工业机器人市场调研报告05-05篇2：机器人实验实验报告
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