機器人教學平台

⑴ 為什麼要學機器人，機器人到底學些什麼

1. 為什麼要學習機器人

機器人是一個極佳的科學研究平台，蘊含了豐富的科學價版值。我們在機器人平台上權進行各種科學研究，尤其是在數學、物理、計算機、機械工程等領域。在動手做的過程中提高創新能力，在玩的過程中增長科學知識。

2. 機器人到底學些什麼

一般情況下都是先建立平衡性系統方程，然後模擬一個機器人質量數據模型，進行虛擬模擬，通過以後選擇處理晶元並且編寫控制電路，然後進行控制系統實測。最後選定機件和感測器，做成實驗樣機。

⑵ 如何在中小學開展機器人普及課程

智能機器人技術是一門跨學科的綜合性的科學技術。它涉及自動控制、計算機和網路技術、感測器、人工智慧、微電子技術和機械工程等多個學科領域。智能機器人技術的發展水平已經成為一個國家科技發展水平的重要標志。面對未來的科技發展的外部競爭和現實的創新人才的培養，在大力實施中小學信息技術教育戰略的進程中，抓住時機，在中小學引入智能機器人教育，提升學生對現代科技和信息技術的全面認識和理解，激發他們對創意和創新的興趣，並作為一種培養創意思維和創新人才的新載體，是十分必要、迫切和切實可行的。
● 開設機器人普及課程的實踐
智能機器人教育作為創新人才培養的新模式，在目前的教育教學實踐中，應該說還僅處在「活動」層面，智能機器人教育大多是以課外活動和各種興趣班、培訓班的模式開展的。也的確有相當數量的中小學校能夠積極組織學生參加各類智能機器人的活動或競賽，但作為課程引入到教學中的卻少之又少。為了讓更多的學生能夠接觸機器人，培養學生的創新意識和動手能力以及團隊合作意識，我校在2008年組建了機器人俱樂部，從2011年秋季學期開始嘗試著普及機器人課程。
1.課程實施
（1）從2011年秋季學期開始，我校在小學三年級開展機器人普及課程。上學期主要學習中鳴實體機器人製作及程序編寫，下學期主要學習創意機器人製作。
（2）從2012年秋季學期開始，我校在嘗試一年普及課程的基礎上，在小學部三至六年級，初中一年級開設普及課程，課程安排兩周一次，每次兩節連堂，真正做到科普教育遍地開花，全校普及。通過機器人普及教學，讓全校參加學習的學生都能認識機器人，都會製作機器人，了解科技創新的奧秘，體驗到智能化帶給我們生活的便利。通過在全校各年級開展科技普及課程，真正做到將我校建設成為科創校園、科普基地。
（3）從2012到2013學年開始的這段時間內，我校組織組內教師、優秀機器人俱樂部成員，成立校本課程研究小組，探討機器人科普教學內容，撰寫機器人科普教學校本課程，補充和完善各類教學內容、教學設計，逐漸形成了特有的教學方式。
2.教學方法
根據本課程的特點，我們將俱樂部機器人普及課程教學的方法統一為：任務驅動、新知教授、實踐應用。
（1）任務驅動。教師根據每節課的學習內容，合理地設計教學任務。課時安排為每周兩節課，兩個課時已經足夠學生完成一個作品的製作。學生根據任務要求，進行問題分析、問題解決、小組討論等環節，讓學生發現問題，引起認知沖突，以便引入新知。
（2）新知教授。學生將任務進行仔細剖析，並填寫學生工程冊（學習工程冊是學生學習的一個憑證，也是學生進行任務分解、問題解決過程的記錄）後，教師就可以根據學生反映的問題，引出本節課的教學內容。由於機器人普及課程的特殊化，我們可以將每個新知（一般的感測器的應用）分為「是什麼、有什麼作用、怎麼使用、應用了哪些學科知識」幾個部分。學生通過以上幾個部分可以較為深入地認識每一個固件，也可以擴展學生思維，促進學生進行創作。由淺入深、理論聯系實際，讓學生能更多地將學習貼近生活，將生活的問題搬進學習中來。
（3）實踐應用。在一段時間的教學內，積極組織學生進行小組競賽。教師應設計與生活相關的主題，讓學生將生活與學習有效聯系起來，達到培養學生體會生活、觀察生活的目的，激發學生熱愛科學、探索科學的精神。
3.評價方式
（1）評價主體多維化：改變單一評價主體的現狀，指導學生自評、互評。由於作品要求體現各個小組的創新性及與實際生活的相聯系性，因此我們還可以請學科以外的教師、學生甚至家長對作品進行評價。
（2）評價內容多元化：不僅評價課內所學，還要評價課外的實踐；不僅評價學生對課堂內容的理解掌握情況，還應著重考查學生對生活中細節的把握程度和將理論與實際相聯系的能力。
（3）評價過程動態化：評價不僅僅關心的是學生製作了多少作品、製作的作品創新性有多高，更應注重學生發展的過程。在學習中建立機器人普及課程的學生學習工程冊，將學生分解問題、問題解決建議、提出和學生作品展示記錄下來，讓學生能力的提高建立在存量基礎之上，遵循循序漸進的發展過程。
（4）評價形式多樣化：除了在課堂上進行評價之外，還應該組織學生進行作品展示、參加競賽。讓學生通過成績的獲得，感受到成功的喜悅。

⑶ 機器人學習平台對我們日後科技的發展有什麼幫助

然而伴隨著用工成本上漲，大多企業漸漸感受到人力成本的壓力。部分企業開始將生產基地遷入到東南亞人力成本低廉的地區。

就東莞的紡織業還有五金業來說，以前人員的需求是很大的，在經過智能製造產線升級後，產線上的人少了，工業機器人多了，用工需求大大減少了，而且人才需求的也都是一些具備有高新技術能力的人才。

不只是紡織、五金類的，一些製造行業的情況也是一樣的，比如大族激光、漫步者、光韻達、長盈精密等等企業也都經過了升級產線，機器人換人，不僅人力成本減少了，而且產量提升了。

⑷ 我想學習製作簡單的機器人。

比較簡單的可以玩玩單片機，控制控制舵機就玩得轉了。有很多社區適合你。樂高，樹莓派、Arino等等。建議學C語言為主。

⑸ 現在機器人培訓挺多的，都學什麼啊

機器人培訓內容及方式

第一種方式

機器人學科教學（RobotSubjectInstruction，簡稱RSI）
機器人學科教學，是指把機器人學看成是一門科學，在各級各類教育中，以專門課程的方式，使所有學生普遍掌握關於機器人學的基本知識與基本技能。其教學目標如下。
（1）知識目標：了解機器人軟體工程、硬體結構、功能與應用等方面的基本知識。
（2）技能目標：能進行機器人程序設計與編寫，能拼裝多種具有實用功能的機器人，能進行機器人及智能家電的使用維護，能自主開發軟體控制機器人。
（3）情感目標：培養對人工智慧技術的興趣，真正認識到智能機器人對社會進步與經濟發展的作用。
機器人教育成為學科課程，尤其對中小學而言師資、器材、場地及活動經費、教學經驗等都具有很大的挑戰。

第二種方式

機器人輔助教學（Robot-AssistedInstruction，簡稱RAI）
機器人輔助教學是指師生以機器人為主要教學媒體和工具所進行的教與學活動。與機器人輔助教學概念相近的還有機器人輔助學習（Robot-AssistedLearning，簡稱RAL），機器人輔助訓練（Robot-AssistedTraining，簡稱RAT），機器人輔助教育（Robot-AssistedEcation，簡稱RAE），以及基於機器人的教育（Robot-BasedEcation，簡稱RBE）。與機器人課程比較起來，機器人輔助於教學的特點是它不是教學的主體，是一種輔助。即充當助手、學伴、環境或者智能化的器材，起到一個普通的教具所不能有的智能性作用。

第三種方式

機器人管理教學（Robot-ManagedInstruction，簡稱RMI）
機器人管理教學是指機器人在課堂教學、教務、財務、人事、設備等教學管理活動中所發揮的計劃、組織、協調、指揮與控製作用。機器人管理是從組織形式、組織效率等進行發揮其自動化、智能性的特點，即屬於一種輔助管理的功能。

第四種方式

機器人代理（師生）事務（Robot-RepresentedRoutine，簡稱RRR）機器人具有人的智慧和人的部分功能，完全能代替師生處理一些課堂教學之外的其他事務。比如機器人代為借書，代為作筆記，或者代為頂餐、打飯等。利用機器人的代理事務功能，目的是提高與學習相關的，能夠促進學習效率、質量的提高。

第五種方式

機器人主持教學（Robot-DirectedInstruction，簡稱RDI）
機器人主持教學（RDI）是機器人在教育中應用的最高層次。在這一層次中，機器人在許多方面不再是配角，而是成為教學組織、實施與管理的主人。機器人成為我們學習的對象，這好像是遙不可及的事，但是人工智慧結合虛擬現實技術、多媒體技術等讓它成為實現並非太難，只是如何要越來越符合教育的發展才是更重要的。
縱觀機器人進入教育的五大方式，很多功能也是相互輔助、相互關聯、相互融合的，我們不易完全的把它們割裂開來。

機器人培訓的重要性

技術融合了機械原理、電子感測器、計算機軟硬體及人工智慧等眾多先進技術，為學生能力、素質的培養承載著新的使命。機器人教育在教學中體現了以下幾個方面的作用：
1、讓學生了解機器人的發展和應用現狀，理解機器人的概念和工作方式，為進一步學習機器人技術的有關知識打下基礎。
2、讓學生了解機器人各個感測器的功能，學習編寫簡單的機器人控製程序，提高學生分析問題和解決問題的能力。
3、通過機器人競賽和完成各項任務，使學生在搭建機器人和編製程序的過程中培養動手能力、協作能力和創造能力。
4、充分體現了學生的主體地位和老師的主導作用，有目的的培養學生的科學素養。
5、實現與國際接軌的需要。日本、美國等一些發達國家高度重視機器人學科教育對高科技社會的作用和影響，已在信息技術課與課外科技活動開設了有關機器人的課程內容。我國要趕超世界教育先進水平，必須大力加強機器人教育。
6、迎接機器人時代的需要。機器人的廣泛應用將極大促進社會生產力的發展與產業結構的調整。開展機器人教育，有助於使我們在機器人時代走向世界前列

⑹ 學習機器人有什麼好處

1. 機器人能自己學習。前提條件是工程師設置了讓機器人自己學習的程序。版
   

2. 機器人有自己的思維。它的思維是權程序模式，即工程師設計的機器人思維模式。

3. 自己學習的實現：比如語言學習，分基礎學習和隨機學習。基礎學習是讓機器人首先具備特定的幾種程序語言，當工作中遇到不懂或無法解釋的程序語言時，就自動選擇其它種類的程序語言，即基礎學習。隨機學習，指機器人在工作中，可以隨機學習人們給它指定的程序語言或邏輯判斷。比如機器人自己學唱歌，需要人先唱一遍，機器人可以用數模轉換器，將模擬的聲音信號轉換成數字信號，然後將數字信號經過演算法壓縮，存儲在隨機存儲器里，這樣人只要唱一遍，機器人立即就學會了。其實這就是在數碼錄音機原理的基礎上，賦予機器人的一個功能。區別於錄音機的機器人自己學習，是機器人還必須具備各種感應、感知、回答與控制的系統，以適應和人類交流的習慣。
   

⑺ 機器人學習平台對我們日後科技的發展有什麼幫助

機器人教育是指通過設計、組裝、編程、運行機器人，激發學生學習興趣、培養學生綜合能力。技術融合了機械原理、電子感測器、計算機軟硬體及人工智慧等眾多先進技術，為學生能力、素質的培養承載著新的使命。

機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，機器人涉及到信息技術的多個領域，它融合了多種先進技術，引入教育機器人的教學將給中小學的信息技術課程增添新的活力，成為培養中小學生綜合能力、信息素養的優秀平台。

作為教育行業從業者，非常注重對孩子智力因素和非智力因素的雙重培養。在智力因素方面，側重培養孩子的注意力、觀察力、邏輯思維、想像力，在非智力因素方面，側重培養孩子的興趣與愛好、對挫折的忍受性和意志力、自信心、活潑的性格等。我們認為教育既要「解惑」又要「授道」，注重的是學生綜合素質的培養。

但是，要實現這樣的目標並不簡單。草率照搬西方的教育模式而不考慮中國的實際教育狀況是不可取的，盲目堅持仍然僵化的現有教育方式而不著眼未來也是不科學的。為此，經過數年的努力探索與實踐，我們正摸索出一條符合中國孩子學習現況和家長需求的創新教育之路。

在教學方法上，採用了活動教學法，以學生為主角，教師為導演，讓學生憑自己的能力參與討論、游戲、動手操作教具等去學習知識。

機器人教育是指通過設計、組裝、編程、運行機器人，激發學生學習興趣、培養學生綜合能力。技術融合了機械原理、電子感測器、計算機軟硬體及人工智慧等眾多先進技術，為學生能力、素質的培養承載著新的使命。

機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，機器人涉及到信息技術的多個領域，它融合了多種先進技術，引入教育機器人的教學將給中小學的信息技術課程增添新的活力，成為培養中小學生綜合能力、信息素養的優秀平台。

⑻ 機器人基礎知識

機器人家上了解到，對於工科領域來說，脫離實踐的學習都是膚淺的，對於控制這種強調經驗的技術更是如此。如果去問一個程序員怎麼學習一塊技術，他必然讓你去多編程。機器人領域也是。如果想把基本功打扎實，那麼實踐更是必不可少了。

對於普通學生入門來說 一款合適的機器人平台 + 入門級的控制演算法進行試驗。同時深入地學習相應地理論知識。對於一個有控制基礎，需要現學現用的工作者來說，啃一本諸如《現代控制工程》的書籍，在工作者演練，下面的平台內容直接略過。關於平台的選擇和相應的學習教程，我放在最後，防止大圖分散了重點。

先結合機器人來說一下控制。對於設計任何一個控制系統來說，需要了解自己的輸入、輸出、控制元件，和演算法。在一個簡易的機器人系統里，分別對應的原件是：

輸入 --- 感測器 （聲吶，紅外，攝像頭，陀螺儀，加速度計，羅盤）

控制元件 --- 電機

控制演算法 --- 控制板 （小到單片機，大到微機）

輸出 --- 你的控制目標 （比如機器人的路徑跟蹤）

對這四方面都有了解之後，才能基本對機器人的控制有一個較為感性的認識。這是入門的基礎。如果你對輸入和輸出做一個測量，比如用電機將某個輪子的轉速從10加速到100，把這個測量勾畫出來，那麼這一個響應曲線。如何將電機准確快速地從10加速到100，這就需要一個簡易的反饋控制器。

上面所說的各個感測器元件，都有廉價版可以購買學習，但隨之引入的問題就是他們不精確，比如有雜訊。消除這個雜訊，你就需要在你的控制系統中引入更多的控制單元來消除這個雜訊，比如加入濾波單元。

上面說這么多，只是想表達，理論和演算法都是有應用背景的，但同時，學習一些暫時無法應用的演算法也並不助於入門，甚至可能走偏門，覺得越復雜越好。所有的工程應用者都會說某某演算法非常好，但是經典還是PID。倘若不親手設計一個PID系統，恐怕真的領略不到它的魅力。我大學本科的控制課程包含了自動控制理論和現代控制理論，但是直到我設計一個四旋翼無人機的時候，才真正建立了我自己對機器人控制的理解。

推薦的那本《現代控制工程》是一本非常經典的專業書籍，需要理論知識，再進行詳細的學習。我的建議是先玩，玩到需要時，認真學習這部分理論。

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推薦一些機器人平台。核心都涉及到運動控制。

基於arino的機器人平台是最大眾的平台了，這是一個開源社區，很多關於機器人的簡易設計和控制演算法實現都能在google得到。淘寶arino機器人，包括arino控制板和各類簡易感測器，幾百塊之內錢都能得到。

Imperial College London的Robotics課程就是以Lego為實驗平台的，Andrew Davison的課件上所有的理論都可以用Lego實現Andrew Davison: Robotics Course。如果這些都玩膩了，可以試試玩一個機器人飛行控制，比如四旋翼飛機。飛行器是六自由度控制，因此比小車要更加具有挑戰性，也需要更精確的控制系統。下面這是我以前的一個四旋翼DIY，基於arino MultiWii的。依舊淘寶四旋翼飛行器。

MultiWii是一個基於arino的開源飛控平台，所有c代碼都可得，不多於一兩萬行。如果把這些都研究透了，相比已經是專業水平了。

⑼ 教學機器人的控制系統的軟體組織

軟體平台是基於移植到S3C44B0X的實時多任務操作系統UC/OS II。它是基於優先順序、搶占式的實時內核,主要提供了任務管理、進程調度、任務間通信及內存管理等功能,具有源代碼公開、可移植性好等特點,採用全佔先多任務機制,可支持56 個用戶任務,其中斷管理功能提供了深達255層的中斷嵌套。通過uC/ OS II 進行多任務的管理,任務處於休眠、等待(掛起) 、就緒、運行、中斷5種狀態之一[5]。它避免了傳統的前後台方式下實時性差、任務混亂及多任務調試困難等缺點[1,7]。此系統中有如下4個用戶任務，Task1：接收上位機命令；Task2：軌跡規劃；Task3：系統狀態監視，Task4系統狀態發送和顯示。任務的優先順序是依次降低的。任務之間通過郵箱完成信息的交換與資源的共享。主控制器通過Task1接收上位機的位置和速度指令。由於上位機發送指令是隨機的，而下位機除了接受上位機的指令外還要處理其它的事情，為了保證運動過程中命令的不丟失，採取了兩種措施：首先將該任務設置為優先順序最高的用戶任務，另外主處理器允許UART1的接收中斷，並根據指令的長度將接收緩沖區的觸發深度設置為12位元組。（根據需要，此處上位機發送給下位機的指令每幀長度為12位元組，S3C44B0X的UART接收觸發深度可以軟體編程設置為4、8、12、16位元組）。當上位機不發送指令時，該任務處於掛起狀態，當上位機發送12位元組命令時，將激發UART中斷。在該中斷服務程序中喚醒Task1進入就緒態。由於它具有最高的優先順序，所以可以馬上執行，從接收緩沖區中接收上位機的指令。這樣避免了單個位元組就激發中斷而導致主處理器頻繁的響應中斷的情況和沒有實時操作系統的前後台調度方式中命令丟失的情況。Task2根據感測器提供的機器人的當前位置信息和障礙物信息以及接收到的上位機指令進行世界坐標系中的總體任務規劃、機器人運動學逆解，生成下一個節拍每個關節應該轉動的角位移、轉動的角速度，然後通過匯流排寫到相應的LM629的寄存器中，這個任務的優先順序僅低於Task1，運行周期100毫秒。Task3主要處理感測器的信息，運行周期100毫秒。包括通過LM629的狀態寄存器獲得當前編碼器的信息，再經過運動學計算得到機器人當前位置信息，通過超聲感測器獲得當前機器人周圍障礙物的信息，通過LMD18200獲得的功率放大器的過熱過流信息。另外下位機的一些運行狀態，如當前位置、障礙物信息等也需要發送給上位機同時送液晶模塊顯示，這個由Task4來完成，這個任務具有最低的優先順序，運行周期300毫秒。
系統的軟體在ADS1.2下調試通過。由於ARM7TDMI中沒有MMU（內存管理單元），所以其操作系統和用戶程序要編譯在一起，最後生成一個文件。在這一點上不同於在DOS或Windows下的概念，它的操作系統和用戶程序是分開的，而且可以由多個應用程序同時存在於主機中。另外在ADS1.2下可以使用c語言進行軟體開發，並且可以使用數學庫，縮短了軟體開發周期。

⑽ 教育機器人的教育開展

我國的機器人教育在全國中小學計算機教育研究中心及眾多知名專家以及一些發達省市的大力推動下，有了很大的發展。（請參見一中的「專家論述」）教育機器人逐步成為中小學技術課程和綜合實踐課程的良好載體。新的高中課程標准在「信息技術」科目中也設立了「人工智慧初步」選修模塊，邁出了我國高中階段開展人工智慧教育的第一步，這也意味著我國的人工智慧教育在大眾化、普及化層面上躍上了一個新的台階。
我國兩大主要研究部門：全國中小學計算機教育研究中心北京部、全國中小學計算機教育研究中心上海部。共舉辦了兩界「全國中小學程序設學計與機器人教學研討會」。2005年啟動了「全國中小學機器人教學實驗區、實驗學校」項目，由苗逢春主任擔任項目負責人主 。打造了機器人教育交流的全國性網路平台：機器人教育在線。
從各地情況來看，較多的學校只是以課外活動、各種興趣班、培訓班的形式開展機器人教學。通常的做法，是由學校購買若干套機器人器材，由信息技術課程老師或綜合實踐課程教師進行指導，組織學生進行機器人組裝、編程的實踐活動，然後參加一些相關的機器人競賽。只有極少數的地區和學校將機器人教學納入了正規課堂教學。
2000年，北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中，在國內率先開展了中小學機器人課程教學。2001年，上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以「校本課程」的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學，在哈爾濱師范附小、60中、省實驗中學等41所學校開設了「人工智慧與機器人」課程，用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。此外，香港在高中及高等教育新學制的改革中，也在高中「設計與應用科技」課程中增設了機器人製作的課程。2012年，河北省部分城市也將機器人教學課程納入到信息技術課當中，全國各地機器人教育遍地開花，足以證明我國對機器人教育的重視，相信不久之後我國的信息技術知識方面會有一個大的提升。
北京、上海、廣東、山東、湖北、黑龍江、浙江、遼寧、河北、陝西、等省市已經開展了較大規模的機器人教學實驗。這說明，我國青少年的機器人普及教育正在迎來一個快速發展的新時期。
在國際上獲過獎項的省市有：上海、山東、北京、廣州、成都、大連、西安。 中國青少年機器人競賽青少年機器人世界盃
全國GBC挑戰賽
全國中小學電腦製作活動
全國中小學信息技術創新與實踐活動（NOC）
中國城際家庭機器人挑戰賽
未來夥伴杯中國智能機器人大賽
石家莊首屆機器人大賽