资源简介

(共31张PPT)
第一节
认识智能机器人
学习目标
认识智能机器人
掌握开源机器人硬件的特征及发展历程
了解开源机器人的应用
新知讲解
智能机器人是具有高度自主能力，拥有发达的“大脑”，能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器，它具备多种内、外部的信息传感器和效应器。一个完整的智能机器人要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。
什么是“智能”机器人呢？
拓展延伸
智能机器人的种类
1、空中型；空中型机器人具有战斗力还有可以为真正的战争减少伤亡。

2、家务型机器人；可以玩耍，可以帮我们自己家里的卫生打扫干净，整理家务。

3、操作型机器人；可以具体操作一个支点或者是关节的控制，可固定，多功能。
拓展延伸
智能机器人的种类
4、程控型；在操作机器人的时候需要准备按照流程控制机器人的机械动作。

5、数控型；通过语音，数值或者直接说话，就完成动作的示意。

6、搜救型；在某种肉眼看不到或者是没热能感应或者是红外扫描侦探。
拓展延伸
智能机器人的种类
7、平台型；在不同的环境，可以有不同的适应能力，随时都可以有新的动作，不会有干扰。

8、儿童玩具机器人；可以辅导孩子学习，和云端智能搜索，语音识别。
新知讲解
开源机器人（Open Source Robot）是一种应用于科学研究和教学的资源开放型智能机器人。其主要特点是在机器人硬件或软件的开放性。硬件和软件资源的对外开放，极大地方便了机器人技术开发人员的技术交流及二次开发。相信随着开源机器人的逐步普及，机器人技术将会被推到新的发展高潮。
认识开源机器人
新知讲解
Player/Stage最初是由美国南加州大学机器人研究实验室于1999年开发的，是一个为多机器人系统提供内部接口和仿真环境的项目。作为开源项目，它被世界上许多机器人研究者使用、修改和扩展。
认识开源机器人
比较流行的开源机器人有以下两种：Player/Stage系统和Arduino系统。
新知讲解
Arduino是欧洲开发团队研发的开源硬件平台，包括一块具有简单I/O功能的单片机以及一套程序开发软件。开发团队对外公布了硬件的设计图纸、技术参数以及软件代码等信息，Arduino已经成为一款广大机器人爱好者喜爱的开源平台。
认识开源机器人
新知讲解
议一议开源的含义，查一查开源机器人的产生及发展历程，与同学分享交流。
议一议
新知讲解
成立学习小组，通过网络资料搜索、文献阅读和动手探究，开展“体验开源机器人”学习探究活动，完成以下表格，见表1-1-1。
探究活动 知识梳理
探索“开源”的含义 开源的意思即开放源代码
了解常用的开源机器人 Arduino系统、Player/Stage
了解Arduino各种型号开发板与软件平台 Arduino Uno、Arduino Leonardo、Arduino101、Arduino Mega 2560、Arduino Nano、Arduino Micro、Arduino Ethernet、ArduinoYún、Arduino Due、Arduino33 BLE
了解开源硬件与开源软件的异同 开源软件免费、高质、跨平台、定制性强，开源硬件不如开源软件流行。
练一练
表1-1-1
新知讲解
开源软件，是指源代码完全公开，可自由分发，任何人都可免费获取的软件。由世界各地的志愿者通过网络合作的方式完成。因其独特的研发和发布方式，使它取得了令人眠目的成绩。今天，开源软件已被广泛应用于全球各行各业，改变着世界软件业的发展轨迹。例如，MySQL、PHP、Python、Firefox等。
开源机器人的发展
新知讲解
开源硬件与软件的不同之处在于硬件资源始终致力于创造实物产品，3D打印、无人驾驶飞机等都是利用开源硬件的例子。Arduino是开源硬件第一个获得大规模成功的项目，并且产生了大量的衍生产品。
近年来，我国自主研发的基于Arduino的开源机器人也相继投入使用。例如：Makeblock、DFRobot、SeeedStudio，Openjumper等。
开源机器人的发展
新知讲解
开源运动提倡向用户开放产品的设计开发和装配出品的过程细节，并且促进用户自由对产品进行修改、调整、完善的运动。开源运动在互联网上获得广泛使用，使用者自由获取软件的源代码并自由修改和更新；开源硬件、开源3d打印、开源设计等都已经被自由使用、修改和传播。
多学一手
新知讲解
开源硬件的设计者通常会免费公开详细的设计资料，如电路板设计图、材料清单等以便于其他人自由复制、重新设计。开源硬件不仅仅是硬件设计方法的开放，更体现了一种开放、互助和分享的创新理念，一般具备以下特征：
开源机器人的硬件特征
新知讲解
1.开放性
开源硬件最典型的特征就是开放性，并且重视分享、透明化以及合作发展。
2.成本低
开源硬件的信息共享可以降低其他硬件的开发成本、开发风险，从而降低了硬件的使用成本。
3.标准化
开源机器人为了便于使用、修改和设计，不仅要求编程环境、库文件和编程工具的标准化，也要求电子元器件、硬件界面、模块化设计等方面的标准化。开源硬件与其他硬件产品通信时，一般采用USB、蓝牙或Wi-Fi等标准连接方式。
开源机器人的硬件特征
拓展延伸
随着开源硬件的不断发展，开源机器人已经为制造业、教育、医疗、农业等各行各业的发展和社会服务带来了极大便利，使人们的学习、工作、生活更具个性化、更方便快捷。
开源机器人的应用
图1-1-1 双足救援机器人
图1-1-2 人形机器人
新知讲解
如图1-1-1、图1-1-2、图1-1-3、图1-1-4所示，开源机器人已经走入人们的生活，在工业、航天、军事、医疗等各个领域扮演着无可替代的角色。
图1-1-1 水下救援机器人
图1-1-2 无人机
开源机器人的应用
新知讲解
分组查阅资料，了解开源机器人的应用，完成表1-1-2，将所了解到的开源机器人的应用情况与同学交流分享。
自主探索
行业分类 应用
制造业 开源机器人进行订货处理、在库管理、物料清单生成、采购订单管理、故障检测
农业 大田作业：嫁接机器人、授粉机器人、施肥机器人、收割机器人等
林果业作业：灌溉机器人、采摘机器人、巡检机器人、分拣机器人等
畜禽养殖作业：健康检测机器人、饲喂机器人、粪污清理机器人等
航空航天 钻孔和紧固、检验、焊接、密封和分配、刚性制造
其他 迎宾、清洁、配送、消毒等
合作探究
实践与提高
1.通过各种途径查找资料，了解创客、创客运动带来的影响。
2.通过各种途径查找资料，各小组以“认识开源机器人”为主题在班级网络学习空间里进行分享交流。
合作探究
创客运动
创客运动就是在创客理念的驱使下去进行的一场全球范围内的创新运动。该运动中充分的体现了创新探索精神、动手Diy的文化，以及开放共享的理念。Diy文化盛行于上个世纪的欧洲，通过利用合适的工具和材料进行修缮工作，但是后来渐渐地演化成了发挥个人创造的一种风暴。随着信息技术的发展，DIy运动向着科技领域延伸，爱好者可以利用互联网、3D打印机等各种设备，将各种的创意变现。
合作探究
创客运动
美国噪音桥的创始人米奇 奥特曼认为:在创客空间中人们通过黑客行为来探索他们热爱的东西，并可以得到社区成员的支持，而黑客行为即指最大程度上提升自己的能力且愿意分享。创客运动继承了黑客运动的传统，体现了“开放、共享、分权和对技术的崇拜”。
合作探究
创客运动的影响
《2016年地平线报告（基础教育版)》将"培养编程素养"和"学生成为创客"列为未来1-2年内驱动学校教育技术应用的关键要素。该报告指出，世界范围内的学校都在发生变化，学习者不仅是课程内容的消费者，更以知识创造者的身份探索相关主题。为了帮助学生成为积极的知识创造者，教育工作者需要给学生提供在制作中学习的机会，并利用数字技术捕捉和存储学习过程的证据，帮助他们不断完善自己的想法、产品和流程。显然，在创客运动的背景下，一种以创客为中心的、基于制造的学习方式正在成为教育改革的新热点。
拓展延伸
随着科学技术的演变推进，人工智能已经逐渐从电视、电影演绎，逐渐进入人们的日常生活中。
人工智能在生活场景中的应用
拓展延伸
虚拟私人管家
比如，语音助手，可以，播报天气，让生活时刻都有所准备，可以通过语音识别或文字输入，将口令完整执行，虚拟私人管家可以应用在手机、车载、音箱、智能家居，甚至现在的智能客服。
人工智能在生活场景中的应用
拓展延伸
人脸识别
人脸对比不仅用于日常购物支付，也普遍应用到真实身份认证，在便捷生活的同时，保障着每一位公民的人身及财产安全，让信息更加透明化，为公安事业也贡献了一份不可小觑的力量。
人工智能在生活场景中的应用
拓展延伸
早教机器人
亲子机器人的研发上市，拥有丰富的资料，云端实时同步更新的教育资源，弥补了父母工作时不得已对于孩子陪伴的缺失。
人工智能在生活场景中的应用
拓展延伸
物流机器人
管理成本低，包裹完整性强，可以满足各种分拣效率和准确率的要求，投资回报周期短。而同样的送物机器人早也已经投身许多服务业，更进一步地走向日常生活场景中。
人工智能在生活场景中的应用
课堂总结
这节课我们学习了开源机器人的相关知识，了解了开源机器人的发展和应用。引导学生们在认识开源机器人的基础上产生兴趣，深入探究了智能机器人在生活中的运用。
板书设计
认识开源机器人
开源机器人的发展
开源机器人的硬件特征
开源机器人的应用

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