资源简介

(共38张PPT)
第一单元 第6课
机器的手和脚
清华版（中学）
通
1
学习目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
教学目标
（1）理解实体机器人的定义及其主要类型(移动机器人与动作机器人)。
（2）了解扫地机器人、自动驾驶汽车和机械手的基本原理与实际应用。
（3）探讨机器人与人工智能的关系。
02
新知导入
各式各样的机器人
机器人都是有实体形态的吗 都是人形吗？
02
新知讲解
机器人分类
移动机器人：能够在不同位置间移动，模拟的是人类的路径规划能力
扫地机器人
自动驾驶汽车
无人机
无人物流车
02
新知讲解
机器人分类
动作机器人：通过肢体动作完成特定任务，模拟的是人类的肢体动作能力。
手术机器人
机械手
思考：火星车、波士顿动力“大狗”属于什么机器人呢？
移动 + 动作机器人
03
新知讲解
扫地机器人的移动与清扫部件，自动完成家居清洁，节省人力，让人们从繁琐家务解脱 。
扫地机器人
02
新知讲解
扫地机器人
第一款扫地机器人：1996年伊莱克斯发布的三叶虫（Trilobite）扫地机器人是最早的扫地机器人。
2002年，iRobot的Roomba问世并实现大规模量产，扫地机器人才广为人知。
02
新知讲解
扫地机器人技术发展历程
从“乱撞”到“规划”
03
新知讲解
现代扫地机器人
科沃斯地宝 T10 OMNI，搭载先进的 dToF 导航技术，配合 AI 算法，能快速、精准地扫描并绘制家居地图，规划高效清洁路线。
03
新知讲解
现代扫地机器人
云鲸逍遥 002，采用旭日 5 智能计算芯片，拥有 10TOPS 自动驾驶级算力，可识别超 200 种家庭物体类别。支持 AI 视觉识别脏污，能根据脏污类型自主执行清洁策略 。
03
新知讲解
现代扫地机器人
讯飞 AI 扫拖机器人 X3 ，可一键开启 AI 托管模式，按照用户习惯自动进行清洁任务，完成后自动返回基站清洗拖布并烘干。
03
新知讲解
自动驾驶
自动驾驶汽车是让汽车能够在没有驾驶员直接操控的情况下自行上路行驶。
03
新知讲解
自动驾驶汽车靠移动 “脚”（车轮等 ）和智能 “手脚协作”（环境感知、路径规划 ），改变出行方式，提升交通效率与安全，减少事故拥堵 。
自动驾驶
03
新知讲解
自动驾驶汽车的发展历程
上世纪20年代,当时称为“高级驾驶辅助系统”。
1977年,日本科学家开始了半自动驾驶路上实验。
2017年,Waymo公司宣布完成完全无人驾驶测试,次年在美国的凤凰城推出无人出租车服务。
03
新知讲解
自动驾驶汽车的工作原理
现代自动驾驶系统依靠各种传感器(如激光雷达、摄像头、毫米波雷达等)感应周围环境,并通过人工智能算法来控制车辆行驶。
03
新知讲解
自动驾驶汽车的核心技术
核心技术：包括环境感知、路径规划和车辆控制。
环境感知系统通过传感器实时获取周围环境信息。
路径规划系统则根据当前环境和目标位置,生成最优行驶路线。
车辆控制系统负责控制车辆,如加速、转向和制动。
03
新知讲解
自动驾驶汽车的分级
03
新知讲解
自动驾驶汽车的影响
首先,它将极大改变人类的出行方式,提高交通安全性和效率,减少交通事故和拥堵。
此外,自动驾驶技术还将对物流运输、公共交通等领域产生深远影响。
未来,自动驾驶汽车将改变城市规划和基础设施建设,促进智慧城市的发展。
03
新知讲解
现代自动驾驶汽车
特斯拉 FSD ，已在中国部分城市开启测试，支持高速 NOA（导航辅助驾驶）与城市道路自主通行，但受限于法规与本地化适配，完全商用仍需时间 。
03
新知讲解
现代自动驾驶汽车
华为问界 M9 ，2025 年逐步向 L4 级自动驾驶演进，已在深圳、上海等城市开展示范运营，支持自动泊车、远程召唤等功能。
03
新知讲解
机械手
工业机械手的 “手” 精准执行焊接、组装等任务，提升工业生产效率与精度，助力制造业发展。
03
新知讲解
机械手发展历程
第一台机械手：Unimate机械臂 美国人乔治·德沃尔发明，应用于通用汽车的生产线。
编程机械手：各道工序事先严格设定，任何误差都可能引起失败，而且升级成本较高。
示教机械手：通过示教的方式，牵引着机械手完成一次任务，它就可以自己学会操作过程。
03
新知讲解
机械手发展历程
自主学习的机器人：通过自我探索学会操作技能
加州伯克利分校设计的自动抓取机器人,通过自己尝试各种抓取动作,可以从无到有学会成功抓取物品的技能。
03
新知讲解
机械手的影响
机械手对社会生活产生的影响。
工业机械手的广泛应用极大提高了生产效率和产品质量,降低了人力成本和劳动强度。此外,工业机器人在危险和高强度的工作环境中替代人类操作,提高了工作安全性。随着智能制造的普及,工业机械手将成为未来工厂的主力。
03
新知讲解
现代机械手
人机协作的智能 “手臂”，用于汽车电子行业的螺丝锁付、新能源电池模组装配，替代人工完成重复性高强度作业，良品率提升至 99.8%。
03
新知讲解
随着人工智能技术的进步,越来越多的机器人开始使用人工智能技术,从而变得越来越智能。这些智能机器人将在人类生活中扮演越来越重要的角色。
总结
04
课堂练习
一、判断题。
1.早期扫地机器人采用 SLAM 技术进行路径规划，清扫效率高。 （ ）
2.华为问界 M9 已实现 L4 级自动驾驶，并在全国所有城市商用。 （ ）
3.工业机械手通过执行重复性动作，可将生产良品率提升至 99.8%。 （ ）
4.自动驾驶汽车的路径规划难度低于扫地机器人，因公路环境更简单。 （ )
×
×
√
×
04
课堂练习
二、选择题
根据机器人的行为方式分类，下列属于 “移动机器人” 的是（ ）
A. 工业机械臂 B. 手术机器人
C. 自动驾驶汽车 D. 工厂焊接机械手
扫地机器人实现高效清扫的关键技术是（ ）
A. 随机碰撞法 B. SLAM 技术（同步定位与地图构建）
C. 语音识别技术 D. 人脸识别技术
国际汽车工业协会自动驾驶分级中，L5级的特点是（ ）
A. 定速巡航功能 B. 系统可接管特定条件下的驾驶
C. 完全无需人类驾驶员干预 D. 自主处理横向和纵向控制
B
C
C
04
课堂练习
三、填空题
1.1996 年，伊莱克斯推出首款扫地机器人________，但因价格高昂未普及。
2.科沃斯地宝 T10 OMNI 搭载的导航技术是 ，配合 AI 算法规划清洁路线。
3.自动驾驶汽车的核心技术包括环境感知、 和车辆控制。
三叶虫
dToF 导航技术
路径规划
05
拓展延伸
1、机器人手爪的演变。
早期手爪仅能简单抓取，随技术进步，逐渐融入传感器、柔性材料，实现精准、自适应操作（如工业焊接、医疗微创场景）。
05
拓展延伸
2、移动机器人的行走方式。
轮式（扫地机器人）靠轮子滚动，适合平坦路面；履带式（户外勘探）借履带越障；足式（四足机器人）模拟动物步态，适应复杂地形。
05
拓展延伸
3、复合机器人的协同优势。
复合机器人结合移动底盘（“脚” ）与机械臂（“手” ），可在工厂灵活穿梭、精准装卸，解决单一机器人作业范围与功能局限。
05
拓展延伸
4、机器人关节与人体动作类比。
机器人一轴像腰部转动，二轴类似大臂摆动，三轴、四轴对应小臂、手腕动作，借多轴协同实现复杂操作（如装配、焊接）。
06
板书设计
1
了解实体机器人主要类型
2
了解扫地机器人、自动驾驶汽车和机械手的基本原理与实际应用。
3
探讨机器人与人工智能的关系。
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
机器的手和脚
08
课后作业
1、请简述机器人的主要类型及其代表产品。
移动机器人：可在不同位置间移动，如自动驾驶汽车、无人机、扫地机器人。
动作机器人：通过肢体动作完成任务，如工业机械臂、手术机器人。
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