机器人教案范文第1篇
一.微型管道机器人的介绍
微型管道机器人和微操作系统是在细微空间或狭窄空间中进行精密操作、检测或作业的机器人系统。其中微机器人一般在三维或两维尺寸上是微小的。而微操作系统在尺寸上一般不在微小范围之内，但可以实现微米、亚微米的定位和操作。
微型管道机器人在核电站细小管道、发动机等狭窄空间检测、军用侦察、医疗等领域有广泛的用途;微操作系统在生命科学、精密组装和封装等方面有广泛前景。
火力发电厂、核电厂、化工厂、民用建筑等用到各种各样微小管道，其安全使用需要定期检修。但由于窄小空间的限制，自动维修存在一定难度。仅以核电站为例，其中内径约20mm的管道有许多根，停堆检查时工人劳动条件恶劣。因此微小管道内机器人化自动检查技术的研究与应用十分必要。
“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”由上海大学研制，包含：20mm内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术(包括螺旋轮移动机构、行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等)、机器人管内位置检测技术、涡流检测和视频检测应用技术，在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测。 宁波广强大工管道机器人适用于100mm-2000mm的管径，有探测式管道机器人、盾构式管道机器人、切割式管道机器人、转弯式管道机器人、牵引电缆绳管道机器人，样式功能皆可定制。
二.微型管道机器人设计原因
随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，集中空调被广泛地被应用于宾馆、大型商场、影剧院、超市、高档写字楼和洗浴公共场所，为人们创造了舒适、高效、节能的工作和生活环境。然而，集中空调系统长期运行，没有清洗消毒或清洗消毒不彻底，会聚集和滋生大量对人体有害的污染物和微生物，并成为了污染物和微生物传播与扩散的媒介。为了预防空气传播传染病在公共场所的传播，保障公众健康，依据《公共场所卫生管理条例实施细则》、《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》的要求，开发区卫生防病站在辖区内对公共场所集中空调通风系统开展专项检查工作，并委托宁波广强机器人科技有限公司对公共卫生场所集中空调通风系统清洗后的卫生状况进行检测。
此次检测中主要是对受检单位进行问卷调查，掌握受检单位集中空调的安装时间、年开机时间、清洗和消毒情况等，而后我司利用公司自主研发制造的微型管道探测机器人探测
通风系统管内卫生状况，通过画面可清洗地看到管道内容情况，视频即时保存。
通过本次检测发现多数宾馆、大型商场、影剧院、超市、高档写字楼和洗浴公共场所的集中空调系统未进行清洗消毒或清洗消毒未按照清洗规范来进行。而我司微型管道机器人在对这些公共场所检测不合格的同时对通风管道进行彻底清洗完全消毒，合乎清洗规范，可有效地避免集中空调通风系统引发的健康损害。
三.微型管道机器人设计
(一)微型管道机器人组成参数
1.高清一体摄像头
芯片彩色 1/4" CCD;
变倍手动对焦;
130 万像素，795 * 596;
0.1LUX;
强力LED灯照明;;
径向 360 度，仰俯 2 * 135 度;
水平 70 度(广角)，1.7 度(远视)。
2.爬行器
适用于100mm-2000mm 管道检测，电动升降架，落差可达200mm;
爬行器工作电压48V，最大输出功率180W，最大负载200公斤;
可以深入管道200米;
爬行速度0-40M/分钟，六轮驱动，拖力200kg;
最大爬坡能力50°;
最大功率为90W，光照强度为1500cd;
爬行器双马达可左右转弯。
3.控制器
220V交流电，50Hz;
14" 工业级高亮液晶显示屏，分辨率1200 * 800，强光下可视;
智能显示控制终端，内置爬行器控制系统、倾斜角度自动检测系统、安全气压检测系统; 图像显示视窗：实时图像、爬行器倾角、气压、距离、激光测量结果、 方位角度等信息; 控制功能：前进、后退、转向、停止、速度调节;镜头座的抬升、下降、灯光调节;镜头的
水平或垂直旋转或居中还原、调焦、变倍、前后视切换等;
集成视频输入/输出、串型键盘口、RS232数据串口、电源、电缆接口;
可通过键盘录入文字信息，并叠加在视频画面中显示。
尺寸：350mm * 230mm * 150mm。
4.电缆盘
高精度(±0.1m)编码器;
多芯加强电缆，并带有 227kg 凯夫拉尔增强成和分聚亚安酯护套，耐磨、防水、防腐; 抗弯拉半径≤50mm，配备电缆接头拉力牵引保护装置;
标配电缆长度为 50m，最长选配200米;
采用便携拉杆设计，配备万向轮和刹车装置，便于移动与固定;
配备电子计米器，精确定位距离，数据直接显示在屏幕上;
结构尺寸：490mm * 380mm * 570mm 。
(二)微型管道机器人设计的特点
1.适用直径100mm-2000mm的管道检测维修保养
2.镜头360°自由旋转，可视无死角
3.超强照明，强光下可视
4.可搭载多种设备完成维修保养作业
在硬件上，管道机器人采用超强驱动力，拖力200kg，最大行走速度可达40m/min，爬坡能力可达50°，高清摄像头可录制保存音像，可搭载专业的切割设备、盾构设备、声纳设备等多种高密度检测作业设备;体积更小，更为灵活。
在软件上，作为自主研发制造的管道机器人，大工管道机器人实现了机器人与控制器的完美结合;独有的电缆内芯技术，通过键盘输入指令，可在控制器上实时查看爬行器倾角(管道坡度)、气压、爬行距离(放线米数)、激光测量结果、方位角度(选配)、管道缺陷方位定位等。
操作人员可以远程控制检测车的行走，并进行管道内录像拍摄。相关的技术人员根据这些检测录像，进行管道内部状况的判读与分析
四.微型管道机器人设计的实际应用
宁波广强管道机器人目前已广泛应用于管道检测、矿井检测勘探、隧道验收、地震搜救、消防救援、灾害援助、电力巡检、反恐排爆、军事侦查、高温、高辐
射、有毒环境等，通过分析，出具报告，可作为工程项目的检测、勘探、验收、养护、建设及投资等依据。
1.用于管网施工单位的工程自检，可随时抽检施工动态，避免施工漏洞;同时也可以为施工项目的验收提供评估依据
2.用于管网单位对新建项目的竣工验收
3.用于在役管道的普查、养护、抽查等工作
机器人教案范文第2篇
乐高机器人的课程不同于乐高积木，乐高的大颗粒以及小颗粒都是静态搭建，到乐高NXT才涉及到搭建结构原理、齿轮咬牙、轨道滑动、平衡等知识，后期会有电池和马达，这时候才进入到动态搭建。而乐高EV3机器人是乐高第三代最新机器人，其功能与NXT相比更强大也更多变，这个时候的动态搭建才涉及到考验孩子逻辑思维的编程。EV3拥有强大的存储空间，可编程智能砖可以实现机器人与电脑、PAD、手机的无缝对接是操作更方便也更多样。另外EV3的模块化编程贴合儿童思维从具象到抽象的发展规律，相对来说更易掌握。可以说，EV3机器人是乐高的塔尖课程，是很高端的课程了。
但是在机器人课程体系中，乐高EV3机器人是智能机器人课程的入门教育阶段。孩子在学习乐高EV3机器人之后，还可以进阶学习VEX IQ智能机器人、VEX金属机器人，参加国际认可度很高且含金量很高的国内外机器人大赛。
关于家长是否选择让孩子学机器人机，最后还是要看孩子的兴趣。另外，由于机器人课程更加考验孩子的动手以及逻辑思维，所以对孩子的年龄也有要求，比如乐高EV3机器人适合的年龄是6到12周岁，相对于这个年龄段的孩子来说，EV3机器人不会太简单也不至于过难，不会让孩子们因为过于简单或者过于难而产生不想学的心理。至于VEX IQ以及VEX机器人，则分别适合7—14岁、9—16岁的孩子学习，关于孩子具体学习哪种机器人课程还需要根据孩子的兴趣以及孩子自身的实际情况综合考虑，或者咨询专业老师的建议。
机器人教案范文第3篇
主备课：三(5)武亚亚
一、教学目标：
1、正确、流利地朗读课文，培养独立阅读的能力。
2、了解果园机器人的基本情况，引起对机器人的兴趣。
3、感受科学技术的发展给人们的生活带来的巨大改变，激发学生对神奇的科技世界的兴趣及探索的欲望。
教学重难点：了解果园机器人的基本情况，引起对机器人的兴趣，感受生活和生产的实际要求是发明创造的动力。
二、教学时间：1课时
三、教学过程：
(一) 情景导入，感受果农的喜与忧。
师：同学们，秋天到了，果园里满是成熟的果子，那一串串、一颗颗惹人喜爱的果实，可把果农们乐坏了，我们去果园看看吧!
1、出示果园图片。
2、师：同学们，动脑筋想想看，果农们为什么会这样高兴呀? (水果丰收了果子卖了能赚钱看到自己的劳动成果而高兴„„)
3、师：是呀，一份耕耘，一份收获。眼看着可以赚到很多钱了，可是这时果农们却发愁了，这是为什么呢?
打开语文书99页，正确、流利朗读第1自然段，为什么果农发愁? (1) 抽生回答。
(2) 出示：要是果子从树上摘下来，要把它们运到很远的地方去卖，实在忙不过来。 师：听你们这么一分析，老师也觉得果农们确实太忙了，要做的事又太多了，那大家帮果农们想想办法吧?
(请人帮忙——不错的主意!)
请果园机器人帮忙——你会用高科技了，真了不起!)
(二)研读
2、3自然段，了解果园机器人的“利”与“弊”。
1、师：果园机器人让果农们又高兴又发愁，这是为什么呢?让我们带着这个问题往下读课文吧!
自由读
2、3自然段，小组讨论：
果园机器人有什么优点和缺点?从文中哪些语句中体会到的?
3分钟后小组派代表汇报。
(1)生自学。
(2)学生交流汇报。
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。
师：这个句子里描写果园机器人动作的词语有哪些，圈出来。 (摘、装、运)板书：摘、装、运 师：你觉得这个果园机器人怎么样?
(聪明、能干、厉害、有条理、听指挥„„) 师：你从哪些词语中体会到它的这些特点的? (成熟、整齐、指定) (3)抽生读齐读
2、师：同学们，这些果园机器人这么聪明能干，真是果农们的好帮手啊!可是果农们还是不太满意，这又是为什么呢?
抽生交流汇报
出示：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。
(板书“罢工”)理解“罢工”拟人手法 这样为什么不行?
(电线要很长走来走去会把电线绕到果树上去了„„)
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。(板书“饿倒”理解“饿倒”拟人手法
这样为什么不行?
(果园这么大，找太浪费时间了。机器人太重，不好背。„„)
(三)科学大挑战，解决果农们的愁处。
师：这样看来，如果没有电的话，果园机器人就会“罢工”、“饿倒”，不但不能帮到果农，反而会给果农们添麻烦，那有没有一种果园机器人不会“罢工”、“饿倒”的呢?科学家们也在努力地研制这样的机器人。
1、出示读书要求：正确、流利朗读课文
4、5两段，看看科学家们想设计发明的果园机器人有什么特点?用“_____”划出来。
2、交流汇报。
(1)在收获的季节里，这些机器人只要捡掉在地上的水果“吃”，就能不停地工作。 (板书：“吃”水果充电) 介绍工作原理：
(2)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。
3、师：同学们，通过刚才的学习，我们知道了果园机器人是怎样工作的，现在你能简单的几句话叙述一下吗?可以借助上面的提示说一说。(出示投影)
4、小结：同学们，金色的秋天，累累硕果挂满枝头，有了既能自己充电又有许多功能的聪明可爱的机器人，果农们只要通过电脑“发号施令”就能轻松地享受丰收的喜悦了!
四、拓展延伸。
1、出示机器人的发展史资料，生读，师讲解。
2、师：同学们，通过刚才的学习我们认识了课文中的果园机器人，在现实生活中科学家们已经研制出许多不同类型的机器人，你们愿不愿意和老师一起走进奇妙的机器人世界?——(愿意) 出示机器人幻灯片
五、小练笔。
聪明能干的机器人越来越受到大家的欢迎了，他们不但能够进入厨房制作佳肴，还能够投身火海奋勇救火„„展开想像，说一说自己想发明什么样的机器人，它有哪些本领。先在脑海里构思一下，再把你的想法写下来。 抽生交流
六、板书设计：
24、果园机器人 聪明、能干
机器人教案范文第4篇
关键词：管道探测机器人;机器视觉;DSP
管道在使用过程中，由于杂质的长期堆积，会在管道各个地方形成堵塞，产生损伤故障。如果不及时对管道进行检测、维修及清理，就可能阻碍工业生产，造成损失。因此及时探测管道工作环境显得尤其重要。然而，管道内部环境狭窄难以人工作业。因此最有效的方法
就是利用管道探测机器人来实现对管道内工作环境的探测。
机器视觉技术可以快速获取大量信息，而且能处理大量图像数据，机器视觉系统的特点是可以提高生产的智能化和自动化程度。在管道探测机器人方面，通过相关文献和网络调研发现，国内传统管道机器人的采用有线控制的结构模式以及传输图像信号未经机器视觉处理。人们通过对它的技术和实物运行进行分析了解发现，这种结构具有一些缺点。首先，传统探测机器人采用有线式控制的结构模式会随着机器人运动距离增大与环境的复杂多变而阻碍机器人的运动，这样使得探测机器人对环境要求较高，而对环境适应性较差。其次，机器人对于一些有烟雾或者有毒气体以及能见度较低的环境的探测，如果未经处理而直接回传图像信息使探测的结果准确度较低。
通过机器视觉和无线信号传输与洞穴探测相结合可以提高此智能管道探测机器人对环境的适应性以及对环境探测的准确度。因此，研发这种与机器视觉结合的智能管道探测机器人具有一定的市场前景和科研价值。
1.机器人的结构设计
1.1整体结构
本项目所研究的智能管道探测机器人设计为两层层架构，尺寸为40cmX30cm×30cm，最上面一层顶端安放摄像头以及安放DSP+FPGA图像采集与处理设备，第二层安装运动控制设备与运动驱动设备和信号传输设备以及探测设备和电源。该智能管道探测机器人以轮式机器人形式开发，由于机器人要求在较为复杂的环境下运动进行探测，因此，在满足功能的前提下机器人要求体积最小，而要求智能管道探测机器人在管道内稳定且灵活运动则要求机器人结构重心低并且车轮大。机器人整体结构如图1所示。
1.2摄像头模块
为更好实现该款智能管道机器人的图像采集功能，采用了720P的高清摄像头，并搭载了2个自由度摄像云台，使用舵机操作控制。从而使摄像机能够实现上下左右多角度的旋转，在实际操作下，能够采集到更多的图像信息便于后面的机器视觉图像处理。
1.3DSP模块
根据实际需求数字处理部分必须采用以数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片为核心的嵌入式图像采集处理系统，以满足机器人对图像处理的快速性，精确度高，低功耗的要求。同时，本智能管道探测机器人直接使用现成的DSP+FPGA开发板，进行再次开发，可以极大限度地缩短本模块的设计开发周期。同时，该DSP系统具有体积小、重量轻的特点，非常适合安装在机器人上。
1.4运动控制与驱动模块
为使移动机器人具有较高的机动性和灵活性，能准确迅速地完成前进、后退、转向与急停等动作，需要对智能管道探测机器人的运动控制芯片与驱动芯片以及电机进行精心选择。本机器人的运动控制模块与驱动芯片设计采用80$52单片机与LM629芯片，而电机选用直流伺服电动机。
1.5探测设备
本智能管道探测机器人在机器人上加装不同的探测传感器可以实现不同数据的探测。例如可以通过在智能管道探测机器人上安装用于温度、湿度、有毒气体等探测传感器与位置传感器实时回传环境的数据。探测设备与单片机串口连接通过信号传输模块传输实时环境数据。
2.机器视觉处理的实现
此部分主要包括的是对摄像头采集的图像进行图像处理，例如图像去雾处理、降噪处理、图像增强处理、图像压缩处理。对于本智能管道探测机器人，机器视觉处理过程运算量大且复杂，因此需要较高的运算速度和运算精度，可以考虑时钟频率高的浮点型DSP来解决计算精度问题和速度问题。本智能管道探测机器人机器视觉处理部分的开发以及机器视觉处理过程如图2-3所示。
2.1图像压缩
对于本智能管道探测机器人，机器视觉处理过程运算量大且复杂，因此需要对管道内采集的图像进行压缩处理，其首要任务是设法去掉各种冗余的数据。为了提高后续图像处理的精度，本智能管道探测机器人采用的无损压缩算法为LZw压缩算法。LZW压缩技术具有很高的压缩比，可以在保持管道内部图像准确度的前提下降低后續图像处理的计算量。
2.2图像降噪
管道应用与各种复杂恶劣的生产环境。因此管道环境通常处于亮度弱能见度低的条件下，因此在管道中采集常常会受到各种噪声的干扰和影响而使图像降质。本智能机器人采用偏微分方程降噪算法，偏微分方程具有各向异性的特点，应用在图像去噪中，可以在去除噪声的同时，很好地保持边缘吲。
2.3去雾处理
管道探测机器人在实际运用中会在具有烟雾，能见度低的环境下工作。这种环境导致摄像机采集到的管道图像存在模糊对管道环境探测不明的情况，这时使用去雾算法来对采集到的管道环境图像进行处理。该智能管道探测机器人使用的Dark Channel Prior算法可以还原图像的颜色和能见度，是一种简单有效的去雾方法。通过我们核心去雾算法的实现，能够看到所对采集的视频图像经过自动去雾处理后变得明显清楚，通过此功能的应用，智能管道探测机器人应用到一些有毒有色气泄漏或者有烟雾的管道进行探测工作。
2.4图像增强
图像增强的目的是提高管道图像的质量，除噪声，提高图像的清晰度突出探测视频流中重要的部分，使管道环境中物体轮廓清晰，细节明显。本智能管道探测机器人图像增强处理采用对数图像增强算法，对数图像增强是图像增强的一种常见方法，通过图像增强算法提高了对环境探测的准确度以及增加了对管道环境的了解。
3.控制系统设计
该系统中，由高清摄像头与TI公司的视频采集子卡负责图像的采集。通过图像处理母板获得视频采集子卡捕获的管道图像信息后对其进行处理，经过复杂的图像算法处理后通过信号传输模块进行传输。同时，通过通信接口，信号传输设备参数传递给89S52单片机。89S52主要完成以下功能：首先，接收通信接口的控制数据，经程序运算输出左右轮的速度参数，下载运动参数给IM629芯片控制直流电机工作。其次，89S52单片机将传感器获取的探测数据通过通信串口传输到信号传输设备。
根据整体设计分析，最终确定系统的总体方案如图4所示。
4.结语
本智能管道探测机器人的核心技术涉及机器视觉技术的实现，机械结构与控制系统结构的实现。首先，为了避免数据信号线降低管道探测机器人环境适应能力，使其探测具有较大局限性，本智能管道探测机器人采用无线信号传输。其次，将机器视觉技术与管道探测机器人相结合发挥了机器视觉技术精度高、智能化、灵活性好的优点，使本智能管道探测机器人在有烟雾、能见度低的环境下，精确地探测管道环境，并且对于一些特殊复杂的环境探测具有很强的环境适应性。
机器人教案范文第5篇
友情提示：乐高EV3机器人适合的年龄为6—12岁，VEX机器人适合的年龄是7—18岁。
其实，乐高EV3机器人与VEX机器人都是受到国际认可的教育机器人，乐高EV3机器人以培养兴趣为主;VEX机器人包括VEX IQ机器人和VEX EDR机器人，侧重于机器人竞赛，而且竞赛平台广阔。VEX机器人的遥控装置的使用，锻炼青少年手脑协调的能力。选择机器人课程要看家长培养孩子学习机器人的目的，如果纯以兴趣培养为目的的话可以选择乐高EV3机器人，另外也要看孩子对哪种机器人感兴趣，根据孩子的动手能力以及接受能力等实际情况选择合适的机器人课程。
无论是乐高机器人还是VEX机器人都不是没有教育意义的玩具，也不是枯燥无味的教具，机器人课程要注重培养孩子的兴趣，善于发现孩子的优点，培养孩子的优势，延续孩子的兴趣度，让孩子们在兴趣的引导下主动学习、爱上学习。针对不同的课程，最好让每一位学员都有相应的工程笔记和成长手册，详细记录孩子每节课学习的要点，以及孩子成长进步的点点滴滴，这样，家长能更加直观清晰的看到孩子的学习成果。