資源簡介

(共19張PPT)
第3單元 走進機器人世界——科幻與現實
人們對機器人的美好憧憬不只存在于科幻小說和電影中，它們已經來到了 你我的身邊，參與著人們生活中的方方面面。它們有的在工廠里不辭辛勞地工 作；有的陪伴小朋友快樂成長；還有的能做出旋轉、跳躍、后空翻等一系列復雜的動作…… 你是否好奇過機器人的工作原理？你的腦袋里是否也存在著一 個世界上獨一無二的機器人？
開源文化催生了很多優秀的開源機器人項目。這些開源機器人項目除了能夠聯合更多人一起改進和完善，同時也給了機器人愛好者學習其控制原理，以及參與機器人項目的機會。
在本單元的學習中，將圍繞“開源機器人”這一主題，以創客式項目制的學習方式，思考如何激發好的創意，怎么才能得到項目制作的相關資源；并在制作開源機器人的過程中，理解資源整合的方法，根據對機器人功能的拓展延伸及優化測試，進一步加深對過程與控制的理解。
現在機器人已經發展成什么樣了？
項目重點
1.了解機器人相關的基礎知識。
2. 能夠選擇避障機器人硬件及理解控制原理。
3.可以實現機器人功能的調試優化。
4.制作可以跟隨主人的機器人。
項目難點
對過程與控制的理解。
開源機器人的技術實現過程。
單元
目錄
CONTENTS
CONTENTS
3-1
走進機器人世界——科幻與現實
避障機器人——感知障礙與行動規劃
避障功能的調試——強化感知并優化算法
活動一：《了解機器人的相關知識》
活動二：《避障機器人實現的過程與控制》
活動三：《傳感器數據的輸入》
活動四：《探究機器人避障的最佳距離》
3-2
3-3
目錄
CONTENTS
CONTENTS
機器人的跟隨驗證 ——測試與功能優化
活動五：《機器人跟隨功能的設計與實現》
項目分享——避障機器人的項目分享
活動七：《避障機器人的項目分享》
活動六：《避障機器人的調式與優化》
3-4
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走進機器人世界——科幻與現實
學習目標
1.要制作項目，需要知道什么是機器人；
2.要制作項目，需要機器人的基本特征及其發展；
3.要想完成項目，需要明白什么是開源機器人。
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走進機器人世界
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1.請同學們回憶一下自己看過的科幻電影或者動畫片中，有哪些機器人，他們有什么能力？
1.同學們，你們有沒有幻想過某種機器人呢？它長什么樣子？它
具有什么能力？和小組成員討論一下。
走進機器人世界
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走進機器人世界
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2.請同學們回憶現實生活中接觸或了解到的，有哪些機器人，他們有什么能力？
1.請同學們進行小組討論，想一想什么是機器人，有什么基本特征？
什么是機器人呢？有什么基本特征？
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機器人通常是有一定智能的、實體化的機器，具有感知環境、做出決策、執行動作等基本特征，具備在一定程度上自主執行任務的能力。機器人的外形不一定是人形，可以是各種各樣的形態，有些計算機程序也可以叫作機器人。
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2.小組討論，冰箱、發條玩具、遙控玩具車、機械臂等是不是機器人，你的看法是什么？并說一說你的理由。
走進機器人世界
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隨著傳感器技術的發展，機器人擁有了感知能力，像人一樣具有視覺、聽 覺、觸覺、嗅覺、溫度覺等，還具備一些其他感知能力，比如感知物體的接近、感知自身所處的位置和方向等能力。
這種機器人能夠對環境的狀況與變化做出判斷和決策，并做出相應改變，在外界環境變化的情況下仍能很好地完成作業，具備一定的自主能力。
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智能機器人除了具備感知能力，還具有一定的決策能力。它們不僅具有任務理解、路徑規劃、推理、分析、決策等能力，有些還具備學習能力，能夠從對周圍世界的觀察及過往經驗中，尋找規律或模式，從而不斷提高自身能力。
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目前機器人的運動系統還比較笨重,沒有任何驅動系統能與人的肌肉和骨骼相媲美。波士頓動力公司已經制造出擁有高度行走能力的機器人Atlas，它可以走動、蹦跳甚至是跳舞，但和真正的人類運動相比，仍有不小差距。
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3.以小組為單位上網搜索，目前有哪些類型的機器人，并說說他們的應用場景。
走進機器人世界
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走進機器人世界
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什么是開源機器人呢？
平時見到的很多機器人是商業產品化的機器人，它們的設計原理通常是不對外公開的，盡管我們可以體驗它們展現的多種功能，卻很難知道它們具體的工作原理，對用戶和學習者來說就像一個黑箱子，無法對其進行改造與優化。
而開源機器人開放了所有軟硬件材料，包括電路設計圖、零件清單、結構設計圖、程序源代碼等，使得用戶和學習者可以揭開這個“黑箱子”，對機器人進行全面地探索，從底層上了解它的工作原理和運行機制。我們對它的認識越深刻，就越有能力對其進行改造和優化升級。
本單元將以開源機器人為載體，了解機器人實現感知、決策、執行功能的軟硬件組成，在持續地調試優化和功能驗證中理解機器人的控制過程，從開源機器人的學習與制作中獲得過程控制方面的知識與技能。
走進機器人世界
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本節課的項目你完成了多少呢？

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