资源简介

(共32张PPT)
第二节
建构开源机器人
学习目标
了解开源机器人的硬件组成部件
掌握开源机器人的控制核心、电机和各类传感器的使用
学会搭建简单的开源机器人
学习目标
不同领域的机器人具有不同的功能，但是他们都有特定的机械结构，这些机械结构由什么组成呢？
新知讲解
设计制作机器人和盖房子相似，都需要用材料或零件支撑起他们的结构。盖房子需要用到钢筋、石材、木材等材料，而搭建一个机器人则需要用到梁、轴、螺钉、各种连接片等零部件。
新知讲解
机器人的构建是其能够高效完成任务的关键。构思搭建机器人需要先了解各个组成部件，我们以Makeblock智能机器人为例，来认识开源机器人搭建常用的零部件。
拓展延伸
Makeblock智能机器人
拓展延伸
Makeblock智能机器人
新知讲解
认识零部件
图1-2-1 mbot机器人的零部件
新知讲解
Makeblock是一款国产的以Arduino作为控制核心的开源机器人，主要零部件是铝合金材质，如图1-2-1所示，积木式的结构模块和电子模块的组合使制作机器人变得简单，能在很短时间内实现自己的创意并体会其中的快乐。
认识零部件
新知讲解
认识零部件
Makeblock机器人还可以使用其他的开源硬件设备，也可以使用木条、塑料片和各种可回收材料制作，也可以用激光切割、3D打印等方法设计制作；传感器和驱动部件也可以购买市面上的标准配件。
新知讲解
认识零部件
表1-2-1 Makeblock机器人常用部件
本单元以Makeblock机器人为例，来认识开源机器人常用的关键部件。
种类 作用 图片
mCore控制板 主控板是机器人的“大脑”和“心脏”，它为机器人提供指令，控制机器人设备的运行
电机 电机是把电能转换为动能的一种装置。可以驱动机器人完成行走等动作
新知讲解
认识零部件
续表1-2-1 Makeblock机器人常用部件
种类 作用 图片
传感器 超声波模块是一个用来测量距离的电子木块，测量范围是3~400cm
光线传感器的开发基于半导体的光电效应原理，可用来检测周围环境光的强度，以及不同颜色表面的光线差别
新知讲解
认识零部件
续表1-2-1 Makeblock机器人常用部件
种类 作用 图片
传感器 彩色LED灯模块包含4个可调全色域RGB LED，每个LED的颜色可以通过红（R）、绿（G）、蓝（B）3个颜色的数值大小来决定
巡线模块是专门为巡线机器人设计的，它包含两个传感器，每个传感器有一个红外发射LED和一个红外感应光电晶体管
新知讲解
开源机器人的硬件结构包括感知部分、控制部分、驱动部分和支撑部分。机器人所具备的完善、合理的结构是能够科学有效工作的基础。
建构机器人
新知讲解
建构机器人时要考虑机器人的功能和所要完成的任务要求。首先要搭建稳定的结构，其次机器人的重量也是必须考虑的，同时还要考虑机器人更换某些重要组件、充电以及操作的方便性。
建构机器人时要注意哪些方面？
建构机器人
新知讲解
如表1-2-2所示，根据机器人的移动方式，机器人可以搭建为以下几种方式。
多学一手
表1-2-2 机器人移动方式
种类 特点 图片
轮式机器人 在相对平坦的地面上，轮式行走对于机器人的速度和稳定性都易于实现，是目前大多数机器人采用的方式
履带式机器人 履带式机器人可减少对地面的压强，如果地面平稳性较差，用履带效果就会更好一些
足式行走机器人 足式行走对崎岖的路面具有很好的适应能力，在地面不平或松软时运动速度较高，能耗较少
新知讲解
分小组活动：运用本节所学内容，使Makeblock机器人零部件，小组成员共同制作如图1-2-2所示的无电机小车。利用身边的物品搭建如图1-2-3所示的测试场地，将搭建的无电机小车从不同高度滑下，观察并记录小车水平移动的距离，分析一下是哪些原因影响了滑动的水平距离，并填写表1-2-3。
学习任务：基础小车搭建
图1-2-2 无电机小车
图1-2-3 测试场地示意图
新知讲解
表1-2-3 实验表
学习任务：基础小车搭建
实验（次） 高度1 高度2 高度3
1
2
3
4
5
6
结论
新知讲解
查阅相关材料，熟悉Makeblock机器人配件中各个零部件的用途和性能，按照图1-2-4搭建mbot机器人。
实践与提高
图1-2-4 搭建图
拓展延伸
零部件：底盘、主板、动力系统、感应系统
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
首先取出机器的底座、两个电机，使用螺丝将两个电机分别固定到底座的左右两侧即可，这一步要注意的是需要使用记号笔、小便签等工具对两个电机的线材做出标记用以区分，因为两根线材固定的接口的位置是不同的。
1.简单组装过程
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
将轮子的内外结构拼装到一起，左右各一个固定到电机的轴承上面，再使用螺丝进行固定。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
安装完成左右轮子之后，再使用内六角螺丝安装超声波感应器，按照示意图只需要将它固定到相对应的位置。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
巡线传感器安装在车身底部，使用内六角螺丝进行固定。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
电池盒安装到主板底部，通过主板盒上面的卡扣将两者进行固定。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
机身的主要零部件拼装完成之后，通过几个铜螺柱将主板与机身进行连接固定。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
最后一步将线材插入到相对应的插口内，电源插口、RJ25连接线等，都完成之后可以开机进行基本操作、编程了。
Makeblock机器人的组装
拓展延伸
Makeblock机器人的组装
2.运动展示
拓展延伸
使用遥控器可以对mBot进行一键启动，可以点按方向键对它的行走路线进行控制，还可以让孩子后期通过编程软件对遥控器上面的按键进行自定义设置。
Makeblock机器人的组装
课堂总结
这节课我们学习了如何建构开源机器人，以及机器人的零部件和种类等相关知识。引导学生们在学习过程中动手实践，理论与实际相结合，从而对构建机器人有更深一层的认识。
板书设计
认识零部件
建构机器人
学习任务：基础小车搭建

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