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1、 Fun Wisdom Innovation-1-IRobotQ 3DIRobotQ 3D 機器人社團機器人社團 一、社團一、社團宗旨宗旨 探索求實，實踐創新 二、二、社團社團活動目標活動目標 1向學生普及機器人基本知識及控制機器人運動；2鼓勵學生動手動腦，培養學生的嚴謹邏輯思維、創新精神和實踐能力；3在興趣的基礎上拓展學生思維，培養合作精神，樂于交流，勤于探索，形成實事求是的科學態度和精益求精的科學精神；4有針對性地讓潛能的學生參加上級教育部門組織的機器人競賽。三、三、社團社團理念理念 機器人是集科技知識啟蒙、創造性思維訓練及創造力開發的最佳載體。可以適合于普通中、小對學生進行全面培養、提升2、現代學生的創造力、想象力和科學技能方面的素質教育。社團將以“探索求實，實踐創新”為宗旨，以“提高學生創新精神和實踐能力，培養學生實事求是的科學態度和精益求精的科學精神等適應未來發展需求的基本素質”為目標，以“機器人虛實結合”為教學特色，指導學生學習機-2-器人相關軟硬件知識，在機器人模型拼裝、編程控制調試的實踐過程中去體驗，去掌握知識、去提高能力、去創新；引導學生了解未來機器人領域的發展趨勢，倡導“科技創新，不畏艱難，勇于攀登，團結合作”的探究學習精神，努力成為未來機器人科技領域的開拓者和引領者。社團將從零起點開始，分層次有針對性地輔導，讓有信息潛能的學生有學習的機會和展現才能的舞臺。機器人器3、材和電腦由學校提供，學生不需要交費。四、機器人器材四、機器人器材 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件（客戶端 1.5.1.7 版本及以上）；IRobotQ 3D 機器人設計套裝（ROBOKID-FR1）10-20 套 五、社團組織及成員五、社團組織及成員 1.社團組織機構及職責社團組織機構及職責 職 務 姓 名 職 責 社長 協助老師，全面負責社團工作 副社長兼宣傳委員 協助社長，宣傳本社團成果 副社長兼衛生委員 協助社長，負責活動場所衛生 班級聯絡員 協助社長，負責活動聯系 2.社員招募要求社員招募要求 每學年開始從新生中招收新社員，自愿為主。申請加入本社的社員，必須具備的條件：(1)熱愛機4、器人科技，對相關專業內容有濃厚興趣；Fun Wisdom Innovation-3-(2)有較強的探究學習能力，動手能力強，善于與人合作；(3)學習刻苦，積極要求上進，文化學科成績較優秀；(4)有一定的空余時間，能按時參加社團活動；(5)經家長同意后,并簽訂參加社團活動時往返協議；3.社團新成員申請表（見附件一）社團新成員申請表（見附件一）4.有以下情況之一，社團將進行勸退：有以下情況之一，社團將進行勸退：(1)違反校規校紀而受到處分；(2)文化學科成績嚴重下滑；(3)多次缺勤，不能按時參加社團活動，以致出勤分數被扣光；(4)學習態度不適宜參加社團活動，以致學習態度分數被扣光；(5)期末考核，5、總分數在 60 分以下；5.社員招募社員招募廣告（見附件廣告（見附件二二）六、活動時間及地點六、活動時間及地點 6.活動時間活動時間 一般，社團活動時間限于學校規定的社團活動時間；賽前集中培訓另行通知，如遇特殊情況更改活動時間由社長及班級聯絡員負責通知。7.活動地點活動地點-4-計算機機房或機器人實驗室。每周具體的活動地點由社長及班級聯絡員負責通知。8.比賽活動比賽活動 原則上參加經學校同意的、上級教育部門組織的各類機器人比賽。目前，主要參加中央電教館組織的全國中小學電腦制作活動、全國中小學信息技術創新與實踐活動(NOC)比賽。學生比賽時，由學校派輔導教師隨行指導。七七、活動培訓內容、活動培訓6、內容 9.基礎篇基礎篇（虛擬）（虛擬）9.1.9.1.你好你好 IRobotQIRobotQ 教學教學內容：內容：(1)介紹當前主流的機器人仿真軟件，介紹蘿卜圈仿真軟件的特點；(2)掌握 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件界面以及基本操作；任務說明任務說明 將已編制好的機器人及程序導入 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件，使用在線模式，進入指定房間運行；再將場景文件導入，使用離線模式，運行。9.2.9.2.虛擬虛擬機器人機器人小伙伴小伙伴 教學內容教學內容：(1)進一步掌握 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件界面以及基本操作；(2)掌握在 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件中搭建不同機器人 任7、務說明任務說明：Fun Wisdom Innovation-5-IRobotQ 3D 仿真平臺軟件中分別搭建四輪機器人、直升飛機、小跑車等；能夠保存已搭建的機器人以及重新進入機器人搭建界面繼續編輯機器人。9.3.9.3.虛擬虛擬機器人啟航機器人啟航 教學內容教學內容：(1)根據需求搭建可以運動的機器人，編寫控制程序讓機器人行走；(2)初步掌握機器人圖形化編程方式，掌握電機和延時模塊，靈活設置直流電機參數值控制機器人走不同線路；(3)編寫控制程序讓機器人直行、轉彎；任務說明任務說明：IRobotQ 3D 仿真平臺軟件中搭建四輪機器人，設置機器人電機參數名；設置四輪機器人電機模塊參數，控制機器人直8、行、轉彎；使用場景為前進場景。9.4.9.4.虛擬機器人暢游迷宮虛擬機器人暢游迷宮 教學內容教學內容：(1)掌握障礙傳感器或距離傳感器的設置及使用；(2)掌握永遠循環的設置及使用；(3)編寫控制程序讓機器人走迷宮；任務說明任務說明：IRobotQ 3D 仿真平臺軟件中，四輪機器人使用障礙傳感器或距離傳感器，依據左手法則或右手法則暢游迷宮；使用場景為迷宮場景。9.5.9.5.虛擬機器人走軌跡虛擬機器人走軌跡 教學內容教學內容：-6-(1)掌握 IF 判斷的設置及組合使用；(2)掌握灰度傳感器的設置及組合使用；(3)編寫控制程序讓機器人走軌跡；任務說明任務說明：IRobotQ 3D 仿真平臺軟件中9、，四輪機器人使用三個灰度傳感器走軌跡，其中兩個灰度傳感器走軌跡，1 個灰度傳感器探測交叉路口；拓展任務：虛擬機器人在十字路口轉彎；10.基礎篇（虛實結合）基礎篇（虛實結合）2.12.1 前進，前進，FR1FR1 機器人機器人 教學內容教學內容：(1)搭建 FR1 機器人（三輪結構）；(2)編程：FR1 機器人前進，轉彎；任務說明任務說明：結合搭建 FR1 機器人（三輪結構）說明書，搭建 FR1 機器人；安裝 IRobotQ 3D 仿真平臺軟件（客戶端 1.5.1.7 版本及以上），選擇 FR1機器人；編程：前進或轉彎。2.22.2 FR1FR1 機器人走迷宮機器人走迷宮 教學內容教學內容：(110、)FR1 機器人（三輪結構）加載三個距離傳感器或三個障礙傳感器；(2)編程：FR1 機器人走迷宮（左手原則或右手原則）；任務說明任務說明：在 FR1 機器人（三輪結構）安裝三個距離傳感器，朝向分別為正前方，前 Fun Wisdom Innovation-7-方偏右 45 度，右側；編程（右手法則）：當正前方的距離傳感器或前方偏右 45度的距離傳感器檢測到障礙物，其次當右側的距離傳感器檢測到障礙物，FR1 機器人前進，否則 FR1 機器人向左轉彎。2.32.3 FR1FR1 機器人走軌跡機器人走軌跡 教學內容教學內容：FR1 機器人（三輪結構）加載三個灰度傳感器；編程：FR1 機器人走軌跡，兩個11、灰度傳感器走軌跡，1 個灰度傳感器探測交叉路口；任務說明任務說明：在 FR1 機器人（三輪結構）安裝三個灰度傳感器，其中兩個灰度傳感器在機器人前方，檢測方向朝下，第 3 個灰度傳感器在機器人右側；編程：右側灰度傳感器檢測到黑線，FR1 機器人向右轉，其次當左灰度傳感器檢測到黑線，FR1機器人向左轉，否則 FR1 機器人前進。拓展任務：FR1 機器人走軌跡過程中，當機器人右側的第 3 個灰度傳感器檢測到黑線，意味機器人到達十字路口中，FR1 機器人按一定幅度向右轉彎，轉90 度。11.競賽篇（競賽篇（汽車總動員汽車總動員）3.13.1 初級賽車初級賽車 教學內容教學內容：(1)掌握 IF 條件判12、斷的嵌套使用；(2)掌握機器人使用距離傳感器靈活行進的方案；-8-(3)掌握子程序的設置及使用；任務說明任務說明 虛擬機器人前方搭建兩個距離傳感器，朝向分別向左側、右側旋轉 30 度；當虛擬機器人與兩側柵欄之間的距離分別小于一定值時，就應該開始調整自己的方向：如果左邊距離傳感器測得的值指定值，說明賽車偏右了，應該左轉；如果右邊距離傳感器測得的值指定值，說明賽車偏左了，應該右拐；如果都沒有指定值，賽車就保持直線前進。這里的指定值是左邊距離傳感器測得的值與右邊距離傳感器測得的值的和的一半再+30 3.23.2 中級賽車中級賽車變量控制變量控制 教學內容教學內容：(1)掌握機器人使用距離傳感器靈活行13、進的方案；(2)掌握機器人走中線的行進模塊方案；(3)理解并掌握變量的設置及使用；任務說明任務說明：根據機器人與柵欄之間的距離來修改機器人行進方向的調整幅度，其中，當機器人與柵欄之間的距離較大時，調整的幅度較大；當機器人與柵欄之間的距離較小時，調整的幅度較小。在初級賽車的基礎上，正前方加裝兩個伺服電機，伺服電機上各安裝 1 個距離傳感器；通過旋轉伺服電機來控制距離傳感器的朝向，即兩個距離傳感器的旋轉角角度，然后將左、右距離傳感器的感應數值，不斷按一定比例關系轉換為左右 Fun Wisdom Innovation-9-兩側電機的速度值。左右兩側電機的速度值為某一個指定值+（左距離傳感器值右距離傳14、感器值）+偏移值）靈敏度。其中，距離傳感器旋轉角角度平時訓練與比賽時一般固定 30 度為好，偏移值是允許機器人偏移中線的距離，靈敏度是距離差轉換為速度差時的比例，靈敏度在訓練和比賽時，通常采用固定值，建議取值 150 或 200。這樣，機器人速度是一般在某一個數值上做波動變化。3.33.3 機器人無極變速機器人無極變速 教學內容教學內容:(1)掌握機器人根據前端距離傳感器調節速度的方案；(2)掌握機器人不同速度間過渡的方案；任務說明任務說明:影響賽車的速度之一，是道路的彎曲度。為此，當賽車探測到前方道路比較直時，可以提高速度；當賽車探測到前方道路比較彎曲，可以降低速度。在中級賽車的基礎上，機器15、人正前方安裝一個距離傳感器，當此距離傳感器檢測到賽車前方 1500 內有障礙物時，用較低速度的走道路子程序（如，前進速度為 35）；當檢測到賽車前方 2500 內有障礙物時，用中等速度的走道路子程序（如，前進速度為 35），否則用高等速度的走道路子程序（如，前進速度為70）。當速度提高或降低的過程中，賽車運行容易不穩定。為此，增加兩個子程序：提速子程序速度一點一點逐步增加，降速子程序速度一點一點逐步減少。拓展任務：不設置較低速度、中等速度以及高等速度，用正前方距離傳感-10-器的檢測值與一個參數（如，3000）的比值作為機器人速度的調整幅度，此時機器人速度為一個固定值+速度的調整幅度。3.4316、.4 機器人搶分機器人搶分 教學內容教學內容:(1)掌握根據需求改變機器人結構，如手臂的設計；(2)掌握使用距離傳感器走跑道的方案；(3)掌握紅外探測器的設置及其應用；(4)掌握伺服電機設置及應用；任務說明任務說明:在中級賽車的基礎上，在機器人前方加裝兩個紅外探測器來幫助我們獲取得分物體，朝向分別為向左、向右；加裝 1 個伺服電機（屬性中設置反轉，若在調試中，手臂旋轉方向不對，可以修改伺服電機的屬性），伺服電機帶動 1 個手臂，手臂上再加裝 1 個伺服電機及安裝塊和小旗。當一側紅外傳感器數值超過一定值時，將手臂向該側擺動。編輯“獲取得分物體”子程序：當左側紅外探測器的值大于 100，伺服電機旋17、轉 90 度；當右側紅外探測器的值大于 100，伺服電機旋轉 90 度；否則，伺服電機不旋轉。當在出現并列的情況下，設定先拿取其中一側，然后取另一側，若不能拿到并列得分，則需要對機器人位置做出修正。3.53.5 直角轉彎直角轉彎 教學內容教學內容:(1)掌握指南針傳感器的設置及其應用；Fun Wisdom Innovation-11-(2)掌握機器人碰撞式轉彎方案；(3)掌握機器人漂移式轉彎方案 任務說明任務說明:在中級賽車的基礎上，加裝指南針傳感器；當直角轉彎處有得分物，使用碰撞式轉彎方案：賽車檢測到正前方的柵欄，逐漸停止，然后后退，再借助指南針傳感器轉 90 度；當直角轉彎處無得分物，使用18、漂移式轉彎方案：賽車檢測到正前方的柵欄，提前降速，然后借助指南針傳感器轉 90 度，繼續前進；12.競賽篇（競賽篇（NOC）4.14.1 機器人沿某一角度前進后退機器人沿某一角度前進后退 教學內容教學內容:(1)掌握指南針傳感器的設置及其應用；(2)掌握根據指南針感應值與目標方向的關系調整電機速度；任務說明任務說明:原理：當指南針讀數與目標數值有差值時候，利用速度差調整方向。在機器人上加裝指南針傳感器，并設置好端口；當指南針讀數-目標數值的值大于 1,或目標數值的值300 且指南針讀數在190 之間，機器人向左偏轉,一般偏轉為右側電機比左側電機速度大 3；當目標數值-指南針讀數的值大于 1,或19、目標數值的值60 且指南針讀數在270360 之間，機器人向右偏轉,一般偏轉為左側電機比右側電機速度大 3；否則，機器人前進。-12-此方案適用于指南針讀數與目標數值的差值小于 30 度，效果比較好，否則應先用下一節中方案（指南針控制機器人轉至任意角度）。4.24.2 指南針控制機器人轉至任意角度指南針控制機器人轉至任意角度 教學內容教學內容:(1)掌握指南針傳感器的設置及其應用；(2)掌握根據指南針感應值與目標方向的差值改變電機旋轉速度來調節方向的方案；任務說明任務說明:在機器人上加裝指南針傳感器，并設置好端口；當指南針感應值大于目標方向時，若指南針感應值-目標方向的值小于 180時，機器人20、向左旋轉，旋轉至目標方向的值+調整量，否則向右旋轉，旋轉至目標方向的值-調整量，此時若需跨越 360/0 度分界線，條件循環中的條件應為指南針感應值大于 180 或指南針感應值小于目標方向的值-調整量；當指南針感應值小于目標方向時，若目標方向的值-指南針感應值小于 180時，機器人向右旋轉，旋轉至目標方向的值-調整量，否則向左旋轉，旋轉至目標方向的值+調整量，此時若需跨越 360/0 度分界線，條件循環中的條件應為指南針感應值小于 180 或指南針感應值大于目標方向的值+調整量；這里設置調整量，主要為了減少機器人慣性而造成的誤差,因速度不同，其值會有所不同。4.34.3 飛檐走壁飛檐走壁 教學21、內容教學內容:(1)掌握螺旋槳的設置及綜合使用；(2)整合力學知識解決新問題 Fun Wisdom Innovation-13-任務說明任務說明:當物體附著在垂直面上時，一般情形下向下的重力大于向上的摩擦力，當有足夠的力將物體壓向垂直面時，摩擦力增大，足以與向下的重力平衡時，物體不會掉下來。利用這點，我們可以讓機器人在爬上陡墻的過程中，增加一個足夠大的力將機器人壓向垂直面。為了產生將機器人壓向垂直面的力，在四個電機上方分別安裝四個軸向隨動結構，在其上再分別安裝 10 倍精度直流電機，并加上螺旋槳。注意：四個直流電機和螺旋槳型號要一致，這樣產生的力平衡；需要安裝10 倍精度直流電機，這樣的電機才22、能產生足夠的力，4.44.4 機器機器人飛行人飛行 教學內容教學內容:(1)掌握計時模塊的設置及組合使用；(2)掌握指南針傳感器、海拔高度計的設置及組合使用；(3)掌握軸向隨動結構掃使用；(4)掌握飛行力學知識及其應用；任務說明：任務說明：在機器人上加裝海拔高度計和四個軸向隨動模塊、10 倍精度直流電機以及螺旋槳，仍用指南針傳感器來控制機器人行進的方向 4.54.5 王牌狙擊王牌狙擊斷開模塊與彈射模塊、滑桿模塊綜合斷開模塊與彈射模塊、滑桿模塊綜合 教學內容教學內容:(1)掌握斷開模塊和彈射模塊、滑桿模塊的設置及使用；-14-(2)掌握變量的綜合使用 任務說明：任務說明：在機器人上安裝 1 個伺23、服電機、4 個斷開模塊與 1 個彈射模塊，還有一個滑桿模塊，并設置斷開模塊與彈射模塊、滑桿模塊以及伺服電機的端口。增加斷開模塊和彈射模塊以及伺服電機：利用伺服電機將彈射模塊轉向（瞄準目標），使用斷開模塊將安裝塊斷開，彈射模塊將安裝塊彈出，去擊打指定的物體。13.競賽篇（虛實結合）競賽篇（虛實結合）5.15.1 機器人火矩傳遞機器人火矩傳遞 教學內容教學內容:(1)FR1 機器人加載距離傳感器及灰度傳感器；(2)編程：使用第 3 個灰度傳感器檢測指定位置；機器人 2 檢測到機器人 1時即刻啟動，沿軌跡到達終點，停止工作，使用第 3 個灰度傳感器檢測指定位置；任務說明：任務說明：機器人 1 沿軌跡24、走到機器人 2 后方，距機器人 2 指定距離處停止；當機器人 2 檢測到機器人 1 到達自己后方，機器人 2 啟動，沿軌跡到達終點，停止工作。5.25.2 智能閘門智能閘門 教學內容教學內容:(1)FR1 機器人 1 加載灰度傳感器，FR1 機器人 2 加載距離傳感器及第 3 個電機，用以控制閘門旋轉；Fun Wisdom Innovation-15-(2)編程：機器人 1 沿軌跡運動，到達指定位置即停止工作（速度不能過快）；機器人 2 檢測到機器人 1 時即刻啟動閘門，放機器人 1 通過，機器人 2 加載的第 2 個距離傳感器檢測到機器人 1 時即意味機器人 1 已通過閘門，機器人 2 即可25、將閘門復位。任務說明：任務說明：機器人 1 沿軌跡運動，到達指定位置即停止工作（速度不能過快），中途經過一道閘門；機器人 2 加載的第 1 個距離傳感器檢測到機器人 1 時即刻啟動閘門，放機器人 1 通過；機器人 2 加載的第 2 個距離傳感器檢測到機器人 1 時即意味機器人 1 已通過閘門，機器人 2 即可將閘門復位。八八、教學建議教學建議 1基礎部分，使用老師講解與微課相結合的教學模式，并從中找出自學能力強，動手快，對機器人感興趣的學生，進入競賽小組；2上完課，及時對學生進行評價，包括知識的掌握，有無問題，如何完善不足之處；3定期舉辦機器人校級比賽，并給予一定獎勵，以避免學生始終停留在玩的26、初級階段。九、九、社團考核社團考核 每學期考核一次，根據出勤次數、學習態度和程序設計運行情況打分，總分 100 分。-16-1出勤次數總分 10 分。每缺席一次扣 2 分，請假扣 1 分，請假必需在活動前書面告知社長才能生效，遲到半小時扣 1 分，早退半小時扣 1 分。由社長記錄考勤，扣完 10 分的取消參加資格，勸退處理，以后也不能報名機器人社團。對于全勤學生給予獎勵 2 分。2學習態度總分 20 分。期末由社長和指導教師根據學生表現酌情給分，主要考察以下幾個方面：(1)上機調試是否積極；(2)所發資料是否認真閱讀；(3)不懂的地方是否請教同學或老師；(4)活動過程中是否使用電腦做與學習無關27、的事情；(5)是否積極幫助同學解決問題；(6)是否積極搬運拼裝場地；(7)是否把垃圾留在教室中；(8)是否積極參與活動地點的衛生打掃等。以上考察內容每違反一次扣 2 分，由社長和指導老師一起監督，扣分情況由社長記錄保存。扣完 20 分的取消參加資格，勸退處理，以后也不能報名機器人社團。對于整學期表現優秀，積極學習的學生給予獎勵 5 分。3機器人項目考核總分 70 分。在 2 小時內編寫調試程序讓機器人在指定場地上盡量獲得高分。4三項總分即為該生的期末分數。60 分以下的不合格，勸退處理，并且以后都不能報名機器人社團。三項總分在 80 分（含 80 分）以上，并且程序設計思路有科學性、創造性、實用性的同學有機會參加各類機器人競賽，具體人選按分數由高到低，由指導教師選定。