机器人设计

2024-06-27

机器人设计（共14篇）

篇1：机器人设计

绿化植树机器人设计

摘要：

这个机器人是针对大量绿色植树而设计的，利用机械四足作为其活动方式，机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断，然后通过自动行走系统移动到目标地点前面，再通过机械手取出携带的植物幼苗，通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作，机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗，保证其在能够自行成长前的安全。

关键词：

绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作

设计背景：

地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机，而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题，但是依靠人力去做的话，效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。

设计思路：

这个机器人，是需要面对山坡这样的陡峭地形的，由于特殊的使用环境，机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地，机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度，确保平稳的行走，这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧，以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求，所以必须在这方面有所突破，同时当发现有杂草或者有害植物的时候，还可以通过高温蒸汽将其杀死，来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。

详细具体设计方案：

一．整体结构：

1.整个机器人分成上下两大部分，上部分是机械手臂，主要实现机器人的整个种植操作，下部是机器人的机身和四足，包括：植物幼苗存放仓、红外线距离测量仪、摄像头、电脑处理系统。

2.机器人是通过电力驱动的，所以必须携带储电池，也是安装在机身。二．中央处理系统：

机器人的机身将安装一个中央处理系统，作为机器人的大脑，它主要调节机器人三大系统：机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息，以及控制四足的行进系统、机械臂操作等。三．机械四足行走系统： 1.机械四足的形状：

一开始的时候，我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡，后来设想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案，总体感觉可以满足行走的需要。2.如何实现行进：

参考了机械小狗的设计，将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整体，接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置，实现整个机器人的行

走。

3.如何保持位置稳定：

在机器人机身安装有3个红外线距离探测器，当机器人识别到了目标之后，三个探测器同时从3个方向测量其与目标的实时距离，这样就可以确定机器人和目标的相对三维位置。确定了相对位置之后，将数据传送给中央处理系统。再次调节四足关节处的角度以及脚盘关节处的角度，让机器人可以平稳的站立。四．机器人视觉系统：

1.识别原理：

当机器从人移动到距离目标五米范围内，就开始识别目标的过程了。负责识别目标地点的摄像头就安装在机身上。

识别的工作原理是根据环境颜色和形状的不同作判断，再通过视频摄像和经过中央处理系统程序计算识别出来的。2.摄像头要求：

由于工作需要，摄像头的视角范围必须足够大。因此摄像头的形状设计为圆球形，好像眼球一样可以转动。

五．机械臂夹持系统：

当目标已经识别出来之后就应该开始收集工作了。这个机器人的收集垃圾的工作是通过外夹式机械臂来完成的。1.手指类型：结合课堂知识，机械臂的手指类型选择是由被握持物件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态的不同而决定的。由于这个机器人针对的目标是装有植物幼苗的器皿，因此机械手指的设计采用针对圆柱形物件的特殊中空手指，你也可以说没有手指，可以直接将圆柱状的幼苗器皿卡住，种入泥土中。另外内面将采用柔性材料镶衬橡胶来增加摩擦力。

2.驱动装置：采用直流伺服电机驱动机械臂的各个关节。3.除草系统：通过识别系统识别出杂草或者有害植物的时候，还可以通过手臂中的高温蒸汽将其杀死，来保证种植的植物幼苗的生长。

六．植物幼苗存放仓：

植物幼苗存放仓将安装在机器人机身上部，以轻型塑料制作，为仓盒状，可以有透明的材料遮挡恶劣的天气环境。仓的下部安装有平衡测试仪器，防止装幼苗的时候由于重心变化而导致机身倾斜。七．可能遇到的实际问题：

这只是一个机器人的理论设计而已，我也想到了一些实际上可能遇到的问题，比如：具体的行走效率有多高？遇到坡度太大的地形，如何保证安全的攀登上去？机器人是采用电力驱动的，但电池的体积和质量都不能太大，如何可以保证电力的持久供给？

简易设计图：

篇2：机器人设计

它十分会装修，左手是一个大刷子，可以刷油漆用，左手上的刷子还可以清扫垃圾，十分干净，每次地板都很光亮;右手是一个大铲子，它可以把没有用的灰尘仍在一个袋子里，帮助左手扫垃圾，还可以把一些没用的土收集起来，下次用了就会十分干净，而且，它可以电动式发现螺丝钉，就能在钉木板时省不少材料和钱，很有用;膝盖上的探生器可以发现任何房子快要坏的声音，不管声音多么地微弱，一样可以发现;右脚上的吸尘器可以发现一切不干净的尘土，有用的装进一个袋子里，没有用的装在另一个袋子里;头上的天线是用来把主人的声音分辨出来，不管是打哈欠还是哭笑，也可以立即发现，只要你在上面注册一下声音，一定不会有任何失误;它的身体之所以设计成三角形，那是因为在地震楼房倒塌时把那些废材料撑一个三角形，便于活动空间把主人救出来。

如果小机器人前往地震现场，它在救援中遇到许多困难，但用身子撑成一个三角形，天线把很多人救活了，它又刷又扫，把人们都救出，无一人伤亡。在难民营里，它几下就把到处都清扫的干干净净!大家都夸它!

我想设计的小机器将来一定会实现!

篇3：救援机器人设计

1 行走机构设计

搜救机器人面对的工作环境是废墟, 由大量的碎砖块、被损毁的家居用品等组成。废墟中各种小障碍极多且凹凸不平, 为此, 行走机构选取类似于同步带的行走履带。履带内齿面为同步带标准齿形, 外齿面 (着地面) 采用矩形截面齿形, 以提高其攀越障碍的能力。工作时, 带齿与带轮的齿槽相啮合, 是一种啮合运动, 因而具有带传动的优点, 如耐屈挠性好、伸长率小、强度高等。驱动轮的齿形为标准同步带轮齿形, 带挡边以限制履带横向移动。从攀越障碍、防止打滑、动力以及履带式独特的转弯方式角度分析, 将装有多级减速器的直流电机作为履带装置的动力, 采用四驱方式。综合考虑底盘离地面高度和机器人整体高度, 初步设计驱动轮直径为80 mm, 支持轮直径为36 mm, 如图1所示。

2 机械手设计

对于采用履带式行走方式的救援机器人而言, 行走机构用来完成空间内的整体移动。为了增强救援机器人对废墟内部复杂状况的适应性, 引入能够完成三维空间操作任务且能够精确操控的多自由度机械手[3,4]。综合实际可行性及角度分析, 借鉴实际制作经验设计了一种四自由度机械臂, 如图2所示。优点为:非工作状态时机构所占空间和整体体积较小、重量轻、动作较精确及操作灵活。机械手要完成破障任务, 需要具备一定的承载能力, 例如利用破障电锯将横向阻挡在通道内的木棍锯断后, 由机械手将其从前进道路上抓离。

设计一款平行四边形连杆式平动型抓取机构, 如图3所示。连架杆A、连架杆C、连杆E、机架以及与之对应的连架杆B、连架杆D、连杆F、机架分别组成一个双曲柄机构。由于连架杆A与连架杆C长度相等, 连架杆B与连架杆D长度相等, 故成为平行四边形机构。连架杆A作为动力源, 连架杆A与B通过齿轮连接传递驱动力, 当A受到驱动力按箭头运动方向转动时, B同时被带动, 平行四边形机构中的连杆E和F向夹持机构的中心轴同步平移, 完成夹取动作。

3 破障装置和铲车结构设计

破障工具根据动力源不同分为三类:电动式、液压式和气动式。考虑到救援机器人的内部空间小和承载能力有限, 为此需要提供动力源的液压式和气动式不在考虑范围内。常见电动破障工具根据原理不同分为:圆盘锯、电链锯、曲线锯、电钻等[5], 通过改造常见电动工具, 设计出符合基本要求的小型化破障装置——往复式电锯, 如图4。

在狭小的废墟通道内, 对于体积较大的障碍物, 无法使用破障设备破除, 例如一块斜靠在通道壁上的石板、一堆碎石块堵塞前进通道。面对这类状况, 机械手无法抓取体积过大的障碍物, 破障电锯也无法发挥作用, 这时最好的解决办法是将障碍物推开, 或者直接将障碍物搬离。借鉴铲雪车的前铲结构, 设计了具备铲车搬运功能、铲推功能、保护功能及开辟通道功能的铲推设备。铲斗被设计成150°夹角, 能够将救援机器人前进的驱动力分解, 产生向左、右两侧方向的分力, 在前进过程中将障碍物推向两侧[6]。铲推装置结构上采用了连杆机构的设计方案, 如图6, 使用两个精确定位的小型伺服电机驱动, 提供足够的抬升动力同时确保搬运障碍物的过程稳定进行。为避免前置铲斗对履带行走机构翻越障碍性能产生影响, 铲斗最大抬升高度定为40 mm, 如图7。

4 总结

救援机器人的实际工作环境非常复杂, 需要考虑的因素很多, 因此, 其功能设计很难面面俱到。经过对救援机器人实际废墟运行环境具体分析, 并对搜救任务执行过程中可能遇到的多种需求进行假设研究, 明确了救援机器人应达到的功能配备和性能指标[7,8], 实现了越野功能、破障功能、多自由度机械手功能等。救援机器人结构图如图8所示。

摘要：设计了一款救援机器人, 具有体积小、多功能等特点, 可适应救援任务的多种需求。主要设计内容包括:履带式行走机构设计;四自由度机械臂和抓取机构设计;往复式电锯破障装置和铲斗抬升机构设计等。

关键词：救援,机器人,机械手,破障

参考文献

[1]李斌.蛇形机器人的研究及在灾难救援中的应用[J].机器人技术与应用, 2003 (3) :22-26.

[2]司戈.机器人在“9.11”救援行动中的应用[J].消防技术与产品信息, 2003 (7) :44-47.

[3]王野, 王田苗, 裴葆青, 等.危险作业机器人关键技术综述[J].机器人技术与应用, 2005 (6) :23-31.

[4]钱善华, 葛世荣, 王永胜, 等.救灾机器人的研究现状与煤矿救灾的应用[J].机器人, 2006, 28 (3) :350-354.

[5]刘金国, 王越超, 李斌, 等.灾难救援机器人研究现状、关键性能及展望[J].机械工程学报, 2006, 42 (12) :1-12.

[6]董晓坡, 王绪本.救援机器人的发展及其在灾难救援中的应用[J].防灾减灾工程学报, 2007, 27 (1) :112-117.

[7]唐鸿儒, 宋爱国.危险环境侦测机器人的研究进展[J].机器人技术与应用, 2007, 23 (4) :29-35.

篇4：我设计的机器人

我设计的机器人可以帮你整理书包、鞋帽和其他一些玩意儿,可以帮你洗澡,甚至可以帮你保护视力和哄你睡觉。在这里,我得申明一下:这机器人是用太阳能作动力的,所以不用电。

每天回到家,只往客厅里一站,“哗啦啦”——书包、鞋子、小黄帽、红领巾……全部都被“机器手”脱掉了,并且马上就整理好了。

这时,机器人又把其他我要做的事情全做完了,还把必要的信息输入到我的脑子里。做这些事,只需要短短的30秒钟!

一会儿,机器人将我带到洗澡的地方。不用我动手,“呼啦”一声,我就变成了“光溜蛋”。机器手帮我洗了个痛快澡。可擦身体不是机器手干的活,怎么办呢?别着急,有另外一个机器可以帮我。那个机器上面铺着一条毛巾,毛巾底下是传送带,传送带一会儿往左滚,一会儿往右滚,不一会儿,我的身体就擦干了。

该睡觉了。机器人用舒缓的音乐,把我带入了甜甜的梦乡……

我觉得我设计得很好,你认为呢?

【点评】有一个机器人来帮助料理我们的学习和生活,可能是我们很多同学的愿望。习作叙述简洁有序,语言活泼风趣。

篇5：设计机器人作文

为了全面提升城市绿化景观面貌，作为社会的小东民我们要在世博会时，向世界充分展示其国际大都市的形象风采。

上海市绿化局官员称，在未来的六百天内，上海将在世博会重点区域、黄浦江、苏州河、轨道交通沿线等处全面优化提升五百公顷绿地的.质量，并新增立体绿化包括屋顶绿化二十万平方米。同时，申城还将大力整治沪宁、沪杭等高速公路或铁路沿线，以及市区内已建的公共绿地二千五百公顷，丰富植物品种，消除绿地失管失养现象。到20，上海将有近百个色彩斑斓的世博主题绿化景点，以及七千组组合容器花卉扮靓城市，迎候八方来宾。

让我们提倡：“迎世博，讲文明，树新风”。迎世博从自己做起，从点点滴滴的小事做起，养成良好的文明习惯，做文明学生，管住我们的口，不随地吐痰;管住我们的手，不乱扔垃圾;管住我们的脚，不践踏花草。

国际化大都市上海需要我们一起来建设，我们一定要在年世博会来临之际，给大家呈现一个整洁，干净的中国上海。

一分文明好像一滴水，许多文明就是一片海。一分文明好像一盏灯，照亮一个热情的上海。

一分文明好像星星之火，许多文明可成燎原之势。

篇6：机器人课程设计方案

背景分析

机器人是现代工业中的重要分支，它涉及到机器人制造中的各个领域，如自主行为控制、人工智能、动态管理、机械设计等，在一定程度上代表着一个国家工业的尖端水平，机器人主要分为工业机器人、蛇形机器人、轮式移动机器人和智能机器人。他们能在人们所处的现实环境中工作；能使用人们所用的工具；以及一系列传感器信号的处理。机器人的技术组成机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统。

我校具有一定的机器人中一些优秀的辅导师资力量，也拥有一定的开始机器人兴趣课程的历史，在前几年的机器人教学尝试过程中积累了一定的有关机器人教学的教学经验，完善机器人教学，并形成了一系列机器人教学的教学体系。

现在评价学生一个能力已经不仅仅是看学生的学习成绩，而更多看重的是学生的综合素质，而机器人的课程就是旨在培养学生的综合科学素养所开展的，本课程以传统课程上所没有的动手活动和理论学习模式相结合的模式，在丰富多彩的教学活动中培养学生的动手能力，团队配合能力和科学探索精神。

科目简介

本课程是以机器人介绍和制作为主，主要通过介绍现代机器人的发展和自己动手制作几个简单的机器人为主要内容，通过机器人的制作培养学生的动手操作能力，通过制造机器人时的分组培养学生的团队合作能力，通过将机器人以一定目的进行改造培养学生的科学素养，通过机器人的比赛养成一定的竞争意识。

学习目标

一、知识与技能

1、初步了解机器人的基础知识，知道机器人的发展历史，了解现在机器人的现状

2、掌握一些简单的机器的搭建，能过手脑并用，模仿创造

3、了解一些基本的机器编程知识，掌握一定的智能机器人的搭建和编程知识

二、过程与方法

1、通过小组合作制作机器人的过程养成学生的合作交流能力

2、通过对已有的机器人的进行给予一定目的的改造，养成一定的科学创新能力

三、情感态度价值观

1、在机器人的竞赛中体会成功的喜悦，感受竞争意识

2、通过对现代机器人知识的了解，养成热爱科学的精神

3、通过对于机器人的改造，体会科学创造的热趣内容框架

“机器人”科目内容框架

篇目基础篇主题名称

第一章：机器人总览

内容要点

第一章的主要目的是向

1、现代机器人的发展和介绍（1课时）学生介绍现代机器人的2、人类的朋友——观看电影《霹雳5号》（2课时）

有关知识，同时培养学生对于这门课程的兴趣，通过对机器人的现在趋势介绍和电影观看产生对机器人这门课程的兴趣

制造篇第二章：机器人制造

1、竞速四脚机器人制造（2课时）

第二章的主要内容是对简单的机器人的制造，主

2、竞速四脚机器人竞速比赛（1课时）要是制造四脚和六脚两

3、六脚机器人制造（2课时）

4、六脚机器人爬坡比赛（1课时）

5、六脚机器人手摇发电机动力负重比赛（1课时）

创造篇第三章：机器人的改造

第三章的内容主要是是个机器人和有关的比赛

1、将直走的四脚机器人改造为走曲线对四脚机器人的一些改的机器人（2课时）

造，通过讨论和和交流让

2、四脚机器人曲线竞速比赛（1课时）学生能自己思考解决方

3、四脚机器人保龄球比赛（2课时）案，培养学生的创新意思

和解决问题的能力

智能篇第四章：智能机器人编程介绍

1、介绍乐高智能机器人编程讲解（2课时）

本章主要基于乐高智能机器人编程实验室，让学生简单接触机器人编程的基本知识和基本技能

未来篇第五章：畅想未来

第五章主要让学生自己

1、总结交流，畅想未来的机器人蓝图交流，总结本课程学习过（1课时）

程中的收获，交流经验，总结得失

科目实施

一、实施对象初中六、七年级学生

二、组织策略

采取自主报名的方式，同学自主报名参加机器人的课程，在课程中一4-5人为一组组成小组来完成机器人的搭建，创造。

三、学习方式

1、情景创设

这一部分主要是为学生创建一个对机器人发展的前景创设，为学生了解机器人的发展提供一个平台，让学生能够知道，了解现代机器人的发展现状，并对机器人的原理，机制产生兴趣，愿意去对机器人这一项目进行深入的学习，对搭建机器人产生兴趣

2、动手实践

这一部分是这门科目的重点内容，这一部分的内容主要结合松江区中小学机器人大赛的相关器材和项目让学生以小组为单位在已有材料的基础上搭建机器人的已完成相关的目的，在小组合作的基础上，用自己的学习和创造能力，模仿老师给予的机器人模型利用材料来完成两个分别是四脚和六脚的机器人，同时开发自己的想象力，在一定的规定下对机器人进行改造，是机器人能更好的完成所需要完成的任务。在完成了已有的任务的过程之后，老师还会对学生提出一定的要求，要求学生对现有的机器人进行改造，使学生用同样的机器人部件，进过改

进和设计，来完成其他不同的任务。

3、机器人竞赛

本部分的任务是针对学生的已经完成的机器人进行测试，让学生以小组为单位，针对机器人设计的要求，来对机器人搭建的完成情况来进行测试和比赛，同时增加学生的竞争意识

科目评价

一、评价内容

1、知识方面

对现代机器人的发展有一定的认识，知道机器人的设计原理知道一些智能机器的编程方式

2、技能方面

能否掌握2种机器人的搭建方式和制作技巧掌握通过知识原理对机器人进行小许改造的能力掌握一定的探究机器人搭建操作的能力

3、情感态度价值观

能否进行有效的小组合作来完成任务能否建立起对现代工业科技并发扬科学的精神

二、评价方式

1、竞赛名次

通过机器人的完成任务情况的完成的完成度来确定名次

2、教师点评

有教师谈些适当的激励性的评语

篇7：《果园机器人》教学设计

1、讲述笑话：某日,来自德国、日本和中国的三位科学家在一起讨论那个国家的科学技术实力最强。德国科学家说：我们德国制造的一种机器人，可以处理一切危险的物品，你说强不强？日本科学家听了后，鼻孔“哼”的一声，轻蔑地说：我们日本也制造了一个机器人,可以帮忙处理家庭和公司里的一切事务,你说厉害不厉害？来自我们国家的那位科学家哈哈大笑：你们不要争了，我们刚制造了两个“嫦娥一号”机器人，在他俩的脑袋装了几块豆腐,那两个机器人现在居然当了德国总理日本首相！

2、简单交流笑话。板书课题。

二、学习阅读提示

1、学生自读提示，想一想提示中告诉我们几个阅读要求。

2、交流归纳阅读要求。划出“读读”、“想想”、“交流”三个动词，明确本堂课的目标。

三、初读课文

1、出示要求：划出生字新词，借助拼音，读通读准课文；把写机器人怎样的语句用自己喜欢的符号划出来，再读一读；在读不懂的词句旁标上问号。

2、学生选择自己喜欢的方式自由朗读课文，师巡视点拨。

3、师生共读课文，逐词逐句读，逐段逐段读，达到正确流利的要求。

四、深读课文

（一）说说果园机器人是怎样的，关注学生言语的规范和条理性

1、读读划出的相关语句。

2、班内交流，教师随机板书。

（板书：聪明能干、摘下来、装进、运到、充电（特殊、变成、收获、如果就、要是就）、指挥、好帮手）

3、比赛：一部分学生借助板书介绍果园机器人（总分、分总、总分总），一部分学生借助板书介绍机器人的充电过程。交流点拨。（鼓励加词说：如轻而易举地摘、一心一意地装、准确无误地运）

（二）说说果园机器人有趣的地方，体会科普文用词用语的趣味性

1、抓住“罢工”、“饿倒”、“吃”的三处语句交流“有趣”，感受果农对机器人的喜爱之情。

2、感情朗读，带着果农的喜悦之情朗读全文。

五、拓展延伸

1、宣说：机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来经历40余年的发展已取得长足的进步。走向成熟的工业机器人，多种用途的特种机器人，昭示着机器人技术灿烂的明天。明天你有可能拥有会送牛奶的机器人，可能拥有会查病治病的机器人，可能拥有抚养孩子的机器人，明天你更可能成为机器人的设计师。

2、设计一种你最需要的机器人，他会怎样工作，有那些本领。自己仿照练说。

3、交流介绍，关注学生介绍言语的连贯性和本领述说是否清晰。

4、听起来,同学们设计的这一切像科幻故事一样,但是随着科学技术的不断发展,我们有理由相信,这一天迟早会到来。

六、质疑问难

1、学完全文后，你还有不懂的问题吗？

2、交流或留疑。

七、作业

1、阅读一些机器人的故事，为口语交际课作资料准备。

篇8：设计简化的机器人

Interpack展会上的亮相

在Interpack展会上, Cama公司展示了一条高效可靠的生产线, 包含了12台Delta机器人, 它们共同在一个只有5m×4m的区域中工作。这套高速、紧凑的系统能够每分钟处理1200件产品, 在每个托盘上加载10件产品。Cama公司通过其专利的co-flow加载原理实现这些。这一专利包含的包装材料和专利的防撞软件, 使得产品能够以同一方向移动。这就令机器人可以紧挨着彼此, 并在相同的拾取范围内工作, 不会产生互相干扰。不论是多台机器人高速运行, 还是只有一个单独的机器人工作, 这套专利的co-flow加载系统都能保证所有产品将被放入托盘, 不会产生掉落或遗漏。

阀岛理念

篇9：智能搬运机器人的设计

关键词履带；机器人；舵机；夹持器；开关电源；传感器

中图分类号TP242文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0169-01

1课题提出与研究意义

在现代化的社会，生产过程中的机械化、智能化、自动化已成为突出的主题。现代生产中，存在着各种各样的恶劣环境，如放射性、高温、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是工业生产自动化实践与现代控制理论相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。本课题拟开发物料搬运机械手，采用ATMEL公司生产的51系列单片机，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有杯士轴承、舵机万能座、机械抓手等；电气方面由交伺服电机、传感器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。

2硬件设计总体框图

控制单元：可以使用单片机、FPGA来产生作为系统的主控单元，但FPGA成本高且电路复杂，因此本系统最终选用51系列单片机的AT89S52，其成本低，工作系统简单，满足我所做功能的资源要求。且AT89S52采用的是FLASH作为存储器，支持ISP下载模式，只需事先预留ISP下载接口可直接在作品上进行程序下载。我所设计的控制系统事先将所有引脚预留，方便功能的扩展及调试。因为该系统主要用于控制，因此工作频率选用12MHz。

直流电机：本系统直流电机控制芯片采用L298N，L2898N是双H桥式驱动器，内含的功率输出器件设计制作在一块石英基片上，由于制作工艺的同一性，因而具有分立元件组合电路不可比拟的性能参数一致性，工作稳定。

舵机控制电路：舵机的转动的角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的，标准PWM（脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms（50Hz），理论上脉宽分布应在1ms到2ms之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相对应。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的计数次数，将20ms分n两次中断执行，i次短定时中断和n-i次长定时中断这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。

人体检测电路：本系统采用人体识别技术，以BIS0001为主芯片。BIS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成报警用人体热释电传感器、被动式的热释电红外开关等。BIS0001是由电压比较器、运算放大器、延迟时间定时器、状态控制器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

红外检测方案：本系统设计采用红外主要来检测目标的距离是否達到要求及检测齿轮的转数，因此选择LM339作为主芯片，LM339电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器。LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；输出端电位可灵活方便地选用。

目标识别电路：系统对目标识别采用红外调制信号，这样可以进行远距离寻找目标。本方案主要采用PT2262-IR和PT2272，PT2262-IR内部集成了编码电路和高频振荡电路，不需外加载波电路即可实现ASK调，PT2272的输入信号先进过红外一体化接收头的处理，直接读取基带信号，实现解码。

机械手臂设计：本机械手设计方案由4个舵机驱动，选用的舵机属于数码舵机，与模拟舵机相比，两者最大的不同是数码舵机的微处理器，在控制舵机的动作上，比模拟舵机快6倍，即数码舵机可以提供更高的精度和更好的固定力。另外，该类舵机由无核心马达、合金钢减速齿轮、铜输出轴等组成，它可以依据接收到的脉冲指令，转动至指定点的位置，它是各个运动关节的动力来源。主要使用的舵机型号有MG995、SG5010，再配合相应的机械部件组合而成。

载体方案选择：系统采用RP5履带式机器人底盘，其主要特点有：扭力大，载重7.5KG转弯自如；噪音小；履带长期传动不会脱轨！

3软件设计

本设计软件部分主要根据实际的应用，实际当中系统主要应用于自动控制，因此软件采用状态机的方式进行编程。关于状态机的一个极度确切的描述是它是一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。状态机通过响应一系列事件而“运行”。每个事件都在属于“当前” 节点的转移函数的控制范围内，其中函数的范围是节点的一个子集。函数返回“下一个”（也许是同一个）节点。这些节点中至少有一个必须是终态。当到达终态，状态机停止。主要的状态转换图如下：

参考文献

[1]郑笑红.工业机器人技术及应用[M].北京:煤炭工业出版社,2004.

篇10：《果园机器人》教学设计

教学内容分析：本课是一篇描写机器人的略读课文，课文简单易懂，学生理解阅读提示提出的机器人是怎么样的，它有什么本领及说一说课文的有趣之处这些问题并不难。因此，交流自己设计的机器人也作为课堂重点，这也是为口语交际六做准备。

学生分析：三年级的学生，经过一个多学期的学习，掌握了一些学习略读课文的方法。结合我们班学生对科学知识感兴趣的特点，交流完果园机器人的有趣之处，我把教学重点放在拓展上，让学生发挥想象，并有条理地说出设计的机器人。

二、教学理念

问题引领、以读促思

三、教学模式

问题、研学、分享

四、教学策略

问题引领：通过问题，激发学生的学习兴趣，引导学生学习课文。

阅读分享：通过学习提示和读书，了解课文提出的问题，并在阅读中感悟，在分享中进一步了解果园机器人你的有趣设计。

拓展应用：设计、交流、展示心目中的机器人。

五、教学目标

知识和技能：

1、借助拼音和朗读课文，正确、流利地朗读课文。

2、通过读书、思考、交流，领悟果园机器人的有趣设计。

3、通过发挥想象与思考，展示自己设计的机器人。

过程和方法：通过抓关键词和展开想象等方法，培养独立阅读的能力。

情感态度及价值观：通过了解机器人，留心科学技术的新发展。

六、课堂实施过程

(一)思考入题，引出问题

1、人类的智慧是无穷的。从没有电灯到有电灯。从没有( )到有( )，从没有( )到有( )，从没有( )到有( )。人类凭着智慧，不但发明了各种各样的高科技产品，还了解了太阳的奥秘，探索了(月球之谜)，还发明了电脑和网络，让我们跨上了( 信息高速路 )。针对果园出现的问题，人类还发明了——果园机器人。这节课，就让我们一起走进果园机器人。

2、生读题目，提出想知道的问题

3、生再读题目，发现特别之处(略读课)

4、生根据阅读提示，提出本课需要解决的问题，教师整理问题

(1)机器人的特点及本领?

(2)课文哪些地方有趣?

(3)如果你是科学家，你想发明怎样的机器人?

(二)自读自悟，了解机器人

1、生自由朗读课文，思考机器人的特点及本领。

2、回顾方法——抓关键词，汇报：

“它们能把成熟的果子从树上摘下来，整齐地装进纸箱，然后运到指定的地方。”

(抓住“成熟” “整齐”“指定”“摘、装、运”等关键词感受机器人的本领)

(三)阅读分享，体悟有趣之处

1、生观看机器人工作视频，说感受

2、回顾方法——展开想象

预设：

(1)如果没有电，他们是要“罢工”的，果园那么大，到处是果树，不可能让机器人拖着长长的电线走来走去。

(2)因为电池的电很快就会用完的，没电了，机器人就会“饿倒”。让果农在大片密密的果树林里一个个地去找“饿倒”了的机器人，那可太麻烦了。

(抓住“罢工”“饿倒”拟人写法，感悟机器人的可爱。)

3、评说机器人。

假如你就是机器人，你会怎么介绍自己?(单独介绍、采访介绍)

4、引导学生发现机器人的发明来源于生活需要

师：小朋友们，刚刚听你们讲了这么多，果园机器人真有趣。可是果农还是发愁，因为还有很多问题出现，你们想一想，这个果园机器人还会遇到哪些问题呢?

5、小结：由此，我们可以发现，实际生活有什么需要解决的问题，就有怎么样的机器人。

(四)拓展应用，解决问题

1、师：同学们，你们在生活中发现了什么需要解决的问题?如果你是科学家，你想发明怎样的机器人?

学生说自己想发明的机器人，其他学生评价或提出疑问?

2、视频播放最新机器人

3、生谈收获或疑问

4、推荐课外阅读书目

七、板书设计

24、果园机器人

特点：聪明能干

抓关键词

展开想象

篇11：《果园机器人》教学设计

1.借助拼音读通读懂课文；

2.有感情地朗读课文，体会电脑的神奇；

3.培养学生爱科学，学科学的情感。

教学重点难点：

了解果园机器人的有趣设计，激发学生对机器人世界和科技的兴趣，继续培养独立阅读的能力。

教学过程

一、激趣导入，揭示课题

1.师：电脑真神奇，不仅可以使我们跨上“信息高速路”，还能指挥机器人工作呢！

2.出示课件：机器人

3.师：你们知道机器能干些什么吗？那这个机器又是干什么的呢？今天我们就来学习第24课《果园机器人》。（板书课题）

二、整体感知

1.师指名学生阅读提示，并分组议议阅读要求。

2.在学生讨论的基础上，师提出具体明确的阅读要求。

（1）借助拼音，读通读准课文。

（2）读一读，想一想，课文写的机器人是怎样的？

（3）想想有哪些地方读得不明白，并学一学编辑叔叔的做法，在空白处画“问题泡泡”。

三、讨论与交流

1.交流自读疑难。

师：读了课文，你们有不理解的地方需要提出来一起研究吗？

生汇报，师引导学生评价所提出的“问题泡泡”。

2.重点讨论交流课文写的机器人是怎样的，相机解决学生提出的问题。

四、有感情地朗读课文

1.用自己喜欢的方式读课文，找出课文哪些地方有趣。

2.展示：学生读课文中有趣的地方，其他同学参与评价。

3.齐读课文。

五、综合拓展

1.交流：与同学交流你知道机器人还能干什么。

（1）小组交流；

（2）班级交流。

2.教师小结。

3.课后自主选择感兴趣的词句段进行摘抄，养成积累的习惯。

板书：

不停工作

摘果子24.果园机器人……

篇12：《果园机器人》教学设计

1、看《机器人历险记》片段

刚才我们看到了好多机器人，谁来说说看，你对其中哪个机器人印象最深刻

2、今天我们还要去认识一位新机器人朋友，他就是果园机器人（板书课题）

二、整体感知

1、自由朗读全文，回答问题

接下来，就请同学们自己读读课文，去认识一下这果园机器人，看看它都能干哪些事？

2、检查读生字词

相信同学们已经预习过课文了，那么谁来当小老师，带大家把这些词语读一读

帮手罢工充电特殊收获指挥

理解：罢工

3、说一说：果园机器人的本领

（1）摘成熟的果子

（2）整齐地把果子装进箱子

（3）把果子运到指定的地方

读一读这个句子

你觉得这个机器人干起活来怎么样？（能干、厉害、有条理、很听指挥）

你是从哪些词语中体会到它的这些特点的。（成熟、整齐、指定）

看图片，回答

这么聪明能干的果园机器人长什么样呢？你们想知道吗？请同学们看课文插图，说说果园机器人什么样。

（例如：这些机器人的样子设计得可爱合理，他的外表就像一个可爱淘气的孩子……）

果园机器人可真可爱呀！那开动你们的小脑袋想一想，发明家为什么要这样设计果园机器人？把你的想法和小组成员讨论交流下（先小组合作探究，再全班交流）

(例如：他的各个部位都设计得非常科学合理，比如他的电子眼能够发现浓密枝叶后的每一个成熟的果实；胳膊可以随意弯曲、伸缩、旋转，手上戴有手套，不会将水果抓伤；他的脚能依据地势保持平衡。）

三、细品

1、设计如此合理的机器人，给果农带来了很大的帮助。那果农对机器人的表现满意吗？

（不满意）他们为什么不满意？找到原因把它划出来。

2、汇报

a、没有电“罢工”──果园那么大，到处是果树，不可能让机器人拖着长长的电线走来走去。──这样怎么不行？

⑴ 要很长的电线。

⑵ 走来走去会把电线绕在果树上了。

b、“饿倒”──让果农在大片密密的果树林里一个个地去找“饿倒”了的机器人，那可太麻烦了。──这样怎么不行？

⑴ 果林这么大，怎么找，要花太多的时间了。

⑵ 果农本来就忙得不得了，还要去找这些帮手，那他们就是帮倒忙了。

⑶ 机器人这么重，怎么把他们背回来呀，真是麻烦的事。

3、这样看来，如果没有电的话，机器人就会“罢工”，会“饿倒”，就不能帮助果农了。

那我们就会想：能不能设计一个不会“罢工”，不会“饿倒”的机器人呢？

4、是啊，科学家也有了这样的想法，请同学们自学课文4、5自然段，看看科学家接下来想设计发明的这果园机器人有什么特点，把它划出来，并和同学交流。

5、汇报：

⑴ 这些机器人只要捡掉在地上的水果“吃”，就能不停地工作。

⑵ 要是有机器人报告，地上的水果不够“吃”了，主人就会立刻告诉它，从树上摘些果子“吃”吧。

6、设计得真不错，同学们看，有了能自己充电、而且又这么多功能的机器人，果农们终于可以放心地让他们去摘果子了。瞧，到处有机器人在采摘果子，果园里弥漫着浓浓的喜庆气氛。

7、同学们，现在请你用一两个词语概括果园机器人留给你的印象（可爱、聪明、有趣）

你从哪些地方觉得它有趣？说说为什么

（①找出文中“罢工”、“饿倒”等词语体会

②机器人吃掉在地上的水果充电）

8、读出趣味来，齐读课文2-5自然段

四、小小发明家

设计一种机器人，图文结合并介绍它的结构与功能。

如果你是一位发明家，你想设计一个怎样的机器人呢？它长什么样，都有哪些本领呢？请先好好构思，再下笔画出你的设计图，最后加上结构与功能介绍。

五、小结

篇13：《果园机器人》教学设计

《果园机器人》是人教版语文三年级下册第六组的一篇略读课文。课文内容简洁, 富有趣味, 主要介绍了服务于果园中的机器人能把成熟的果子从树上摘下来, 整齐地装箱运到指定的地方。有趣的是, 这些机器人只捡掉在地上的水果“吃”, 自我充电, 不停地工作。由于课文内容简单易懂, 教学时可按“激趣提问———合作探究———整理解疑———延伸拓展”的教学方式进行, 为学生营造一个宽松的、自主探究的学习环境, 指导学生根据阅读要求中的连接语自读自悟, 在积极主动的阅读实践中加深理解, 激发对机器人世界和科学技术的兴趣, 让学生知晓科技成果, 留心科学技术的新发展。

教学过程:

一、激趣导入, 引导质疑

1.同学们, 今天老师带来一段有趣的影片要和大家分享, 一起看一看吧! (课件播放踢足球的机器人、十运会上点燃火炬的机器人、会表演器乐及拉车的机器人、各种造型的变形机器人的影片片段。)

2.你看了视频后有什么想法? (引导学生说出自己的想法)

3.揭示课题。随着科学技术的发展, 机器人越来越受到人们的欢迎, 它们在许多地方都能发挥巨大的作用。今天, 我们去认识一些在果园里的机器人。 (板书课题)

4.读了课题, 你有什么疑问?

设计意图:通过生动形象的视频, 把学生带入机器人的世界, 在惊叹机器人的神奇中激发学习兴趣, 再通过提出感兴趣的问题, 激发学生的求知欲, 树立学习的自信心。

二、明确方法、自主学习

1.自读阅读提示, 说一说有哪些阅读要求?

2.指导学生画出阅读提示中的“读读”、“想想”、“交流”三个动词, 交流归纳本课阅读要求。 (课件出示阅读要求)

(1) 自读课文, 想想课文中的机器人是怎样的, 哪些地方让你觉得很有趣, 把这些句子用横线画出来, 并在旁边进行批注。

(2) 联系搜集的资料, 想一想机器人还能干什么, 和同学进行交流。

3.学生根据阅读要求, 自主阅读课文。

设计意图:让学生明确学习方法, 创设自主、合作、探究的学习氛围, 把学习的主动权交给学生, 体现以学生为主体的教学思想。

三、品读感悟, 学习方法

1.果园机器人的本领。

⑴自读课文, 想一想果园机器人都有哪些本领?

⑵学生交流汇报。

⑶分析句子。 (课件出示) “它们能把成熟的果子从树上摘下来, 整齐地装进纸箱, 然后运到指定的地方。”这句话告诉我们果园机器人有哪些本领? (摘果子, 把果子装进纸箱, 运果子。)

⑷指导朗读。选择自己喜欢的句子读一读。

2.果园机器人的有趣。

⑴指名读。思考:课文中有哪些地方让你觉得果园机器人很有趣呢?

⑵分析句子。 (课件出示) “如果没有电, 它们是要‘罢工’的。”

(1) 这里为什么要说罢工, 而不直接说它们停止工作呢?这样写有什么好处呢? (突出机器人很可爱)

(2) 指导朗读。

⑶分析句子。 (课件出示) “因为电池的电很快就会用完的, 没电了, 机器人就会‘饿倒’。让果农们在大片密密的果树林里一个个地去找‘饿倒’了的机器人, 那可太麻烦了。”

(1) 你觉得这样描述有趣吗?

(2) 读读这段话, 想象一下机器人“饿倒”是一副怎样的场景。

(3) 指导朗读。

⑷分析句子。 (课件出示) “它们只要‘吃掉’在地上的水果就可以干活。这种机器人的肚子里, 如果装了特殊的电池, 就可以把吃进去的水果变成糖, 再把糖变成电。”

(1) 齐读。说一说这段话哪里让你觉得有趣, 原因是什么。

(2) 互动交流。读了这段话, 你知道了什么?

设计意图:本环节以学生自读自悟为主, 并通过汇报交流来反馈学生的自学效果, 同时引导学生在阅读中感悟重点句、段, 学习“抓住重点句、段理解课文内容”的方法。

四、拓展延伸, 总结全文

1.填空。果园机器人摘_______, 并整齐地装进__________, 然后运到_________;饿了就___________, 接着工作。它们是_________的好帮手。

2.交流汇报。分小组交流自己收集到的有关机器人的资料, 说一说机器人还能干什么。

3.想象拓展。如果你是一个设计师, 你会设计一个怎样的机器人?

4.归纳总结。在科学技术飞速发展的今天, 聪明能干的机器人越来越受到大家的欢迎, 它们潜入深海寻找宝藏, 给人类送牛奶, 帮助人们抚养孩子, 进入身体查病治病……相信随着科学技术的发展, 这些聪明能干的机器人一定会给人类带来更多的方便, 带来幸福的生活。

篇14：“机器人智能行走”教学设计

让学生认识机器人的灰度传感器，了解机器人软件中执行控件（直流电机、延时控件），会编写机器人行走、转弯程序并植入机器人进行运行和调试，了解程序中流程控制并会使用条件循环以及单分支，试着编写机器人在圆圈图中规避的程序。

二、教学重点

让学生了解灰度传感器，学会执行控件、流程控制控件，会运行并调试机器人规避程序。

三、教学难点

执行控件的相互搭配使用，机器人软件中的循环控件知识的掌握，规避程序的编写与调试。

四、教材分析与教法建议

1.教材的地位与作用

本课是江苏省《小学信息技术》（五年级）教材第17课内容。在本课之前，学生已经了解Logo语言，对于程序设计有了初步知晓。通过前面几节课关于机器人的知识介绍，学生对于紫光学生机器人与机器人软件平台有了解，本节课主要是将前面介绍的紫光机器人的硬件与平台软件的设计程序进行综合应用，所以对于学生机器人的全面认识有很重要的作用。

2.教学方法指导

介绍新的知识点，关键在于激发学生的学习兴趣，让学生迅速产生亲近感。基于本课内容的特点，本课主要采取情境法、演示法、任务驱动法等教学方法，注重调动学生的学习积极性，提高自主学习能力，变被动接受为主动获取，力促课堂教学在生动有趣、愉悦的气氛中展开。（1）引入新课时，采取情境法教学，激发学生兴趣。（2）在课堂教学中，教师通过演示法、任务驱动法，分步带领学生进行机器人行走的尝试，帮助学生层层分解，步步推进。这样可以很好地巩固学生学习的知识。

五、教学过程

1.导入

给学生播放《西游记》中孙悟空在地上画了圆圈，并吩咐唐僧千万别走出这个圆圈，否则会有危险的视频片段。引入本节课三角机器人也在相同的圆圈里，不管怎么走都走不出这个圈，要不然走出圈也会有撞到墙壁的危险来为学生创设一个情境，使学生对本节课内容产生足够的兴趣，激发他们的学习热情。

2.新授

（1）机器人的“眼睛”——认识灰度传感器

师：同学们，在课前紫光学生机器人已经和我们见过面了，也和我们打了招呼！相信同学们对这位新朋友都不陌生吧！我们也都知道这位朋友的“眼睛”“耳朵”“四肢”“嘴巴”都在哪并且有什么用了吧？

今天我们就先来看看机器人的眼睛——灰度传感器（教师介绍灰度传感器的知识）。

（2）机器人行走——编程软件中的直流电机、延时控件

师：我们的这位机器人朋友现在是不可以动的。它在来北京之前跟我说，要请北京的小朋友给他赋予生命，让它动起来。

学生打开机器人程序、以小组合作的形式探索直流电机程序的编写并传输到机器人使机器人走起来。

师：同学们，刚刚老师看见你的机器人虽然都有生命可以动了。但老师想让它变得聪明一点，能够前进几秒再后退几秒最后停止，可以吗？

教师揭示延时控件与直流电机控件的搭配使用，学生分小组编写、调试程序，最终实现机器人的功能。