创客教育搭建六足步行机器人教学设计
六足爬行机器人总体设计方案
本文旳设计为六足爬虫机器人，机器人以交流-直流开关电源作为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机旳控制，机器人可以实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人可以平稳运行。
伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。
单片机产生20ms 旳PWM 波形，通过软件改写脉冲旳占空比，从而到达变化伺服电机角度旳目旳。
1 机器人运动分析1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较方案一：六足爬虫式机器人旳每条腿都能单独完毕抬腿、前进、后退运动。
此方案旳特点：每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度旳运动。
每条腿旳灵活性好，更轻易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完毕除规定外旳诸多动作，运动旳视觉效果更好。
由于每条腿能单独完毕二自由度旳运动，因此每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机旳安装难度加大，机械构造部分旳制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独旳信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也对应旳变得复杂。
方案二：六足爬虫式机器人采用三腿为一组旳运动模式，且同一侧旳前腿、后腿旳前后转动由同一侧旳中腿进行驱动。
采用三腿为一组(一侧旳前足、后足与另一侧旳中足为一组)旳运动方式，各条腿可以协调旳进行运动，机器人旳运动相对平稳。
此方案特点：相比上述方案，个腿可以协调运动，在满足运动规定旳状况下，舵机使用数量少，节省成本。
机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到对应旳简化，控制简朴。
选择此方案，机器人还可进行横向运动。
两方案相比，选择方案二更合适。
1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析1.2.1 机器人运动步态分析六足爬虫式机器人旳行走是以三条腿为一组进行旳，即一侧旳前、后足与另一侧旳中足为一组。
这样就形成了一种三角形支架构造，当这三条腿放在地面并向后蹬时，此外三条腿即抬起向前准备轮换。
这种行走方式使六足爬虫式机器人运动相称稳定，任何时刻有三足着地，可以保持良好旳平衡，并可以随时随地停息下来，由于其重心总是落在三角支架之内。
六足机器人行走机构设计
题
目： 六足式机器人的行走机构设计
小组成员：
班
级：
指导教师： 成 绩：
1
六足是机器人的行走机构设计
目 录
摘 要.........................................................................................................................................4 第一章 绪 论....................................................................................................................... 1
2.1 步态分类.....................................................................................................................7 2.1.1 三角步态.........................................................................................................7 2.1.2 跟导步态..........................................................................................................7 2.1.3 交替步态..........................................................................................................7 2.2 步态规划概述.............................................................................................................8 2.3 六足仿生机器人的坐标含义.....................................................................................9 2.4 三角步态的稳定性分析..........................................................................................12 2.4.1 稳定性分析...................................................................................................12 2.4.2 稳定裕量的计算............................................................................................12 2.5 三角步态行走步态设计...........................................................................................13 2.5.1 直线行走步态规划........................................................................................13 2.5.2 转弯步态分析................................................................................................15 2.6 六足机器人的步长设计...........................................................................................15
基于创客教育理念的机器人教学活动设计初探课堂教学
基于创客教育理念的机器人教学活动设计初探课堂教学一、机器人教学活动的背景1. 设计目标基于创客教育理念的机器人教学活动，其设计目标主要包括：激发学生学习兴趣，培养学生动手能力和逻辑思维能力，引导学生发展创造力和创新意识，促进学生团队合作和沟通能力的培养。
2. 教学内容基于创客教育理念的机器人教学活动的教学内容主要包括：机器人的基本原理和结构、机器人的编程技术、机器人的应用场景等。
通过这些内容的学习，可以让学生了解机器人的基本知识，掌握机器人的编程技术，了解机器人的应用领域，从而培养学生的动手能力、逻辑思维能力和创新意识。
3. 活动设计基于创客教育理念的机器人教学活动的活动设计主要包括以下几个环节：（1）教师讲解环节：教师对机器人的基本原理和结构、机器人的编程技术、机器人的应用场景等知识进行讲解，引导学生了解和理解这些知识。
（2）实践操作环节：学生通过实践操作程序，动手制作和编程机器人，加深对机器人知识的理解和掌握。
（3）创新设计环节：学生在掌握了机器人的基本知识和编程技术后，通过自主设计和创造，制作具有创新性和实用性的机器人作品，培养学生的创造力和创新意识。
（4）团队合作环节：学生在活动中可以组成团队进行合作，共同完成机器人的制作和编程，从而促进学生团队合作和沟通能力的培养。
4. 教学方法三、课堂教学效果评价基于创客教育理念的机器人教学活动的教学效果可以从学生的学习兴趣、动手能力、逻辑思维能力、创造力和创新意识、团队合作和沟通能力等方面进行评价。
通过对这些方面的评价，可以全面客观地了解学生在机器人教学活动中的学习情况和教学效果，并及时调整和改进教学方案，提高教学效果。
在进行课堂教学效果评价时，可以采用定性和定量相结合的方法，既可以通过观察和访谈的方式获取学生的学习情况和反馈意见，又可以通过问卷调查和测试的方式获取学生的学习成绩和水平。
通过这些评价手段的运用，可以更加全面地评价基于创客教育理念的机器人教学活动的教学效果。
《制作六足机器人》教学设计
解机器人腿部运动的基本原理， 才能
更 好地 完成搭 建 工 作， 这 里 涉及 齿轮
经验分析问题、 解决问题， 提高实践操
作能力。
的传动结构和曲柄连杆结构， 对于五
年级 学 生来说 这 里是 个难 点。 在教 学
● 学生分析
本课学习对象为五年级学生， 之
前没有接触过机器人项目 ， 学过Ｌ Ｏ Ｇ Ｏ
一
个机器人的搭建。
学 生 按 顺 序 在 教 师 的 指 导 以及
学习材料的帮助下， 顺序搭建机器人的 躯干部分： 腿部一膝盖一齿轮一脚部
连接。
问题的过程中体验到机器人项目 的乐 趣， 提高实践操作能力， 培养合作、 创新
精神。
脚， 机器人的各种动作由它完成。
传 感模 块 —— 它 是 机 器 人 的 眼
ｔ ｏ ｕ ｇ ａ ｏ ４ ＠ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｉ ｔ ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｒ ｌ Ｊ 信息技术课
制作六足机器人 教学设计
叶建胜 浙江省杭州市采荷第－ －ｚ Ｊ ｘ 学教育集团
● 教材分析 “ 六足机 器人” 是 我在 “ 中文乐高” 论坛中看到的一个 简单机器人， 其机械
活泼， 我猜想他 们会对 机器人 项目 抱有
个“ 移动模块” ， 简单地完成一个控
成部分： 控制模块、 执行模块和传感模
块； 通 过制作 六足 机器 人 腿 部移 动结 构， 初步认 识齿轮传动结构和曲柄连杆 结构的运 动方式与作 用； 通过 制作六足
论、 板书呈现以及分步制作等方式， 让 学生初步了解和体验机器人项目 活动
的三个 基本 过程 ： 搭 建结 构、 编写程序 和下 载运行 。 在 搭 建过程 中， 学 生要了
步行机器人教案
第一章装配步行机器人需要的工具搭建步行机器人需要以下工具：小尖嘴钳(包含在零配件中）小号螺丝刀（包含在零配件中）中号十字螺丝刀（包含在零配件中）步骤1：安装顶部的“倾斜”伺服电机图1-1 安装倾斜伺服电机需要以下配件：4颗M3x8盘头螺钉4颗普通M3 螺母一个步行机器人的支架一个步行机器人的伺服电机用螺丝刀取出电机连接部件和电机输出轴之间的螺钉，将电机连接部件从电机输出轴上取下来。
保存好螺钉及电机连接件，以备后面使用。
如图1-1所示，正确安装步行机器人的伺服电机。
用4个M3x8盘头螺钉和4个普通M3螺母将其固定。
最简单的方法是用一只手扶螺母另一只手拧螺丝刀。
步骤2：安装底部的“跨步”伺服电机图1-2 安装跨步伺服电机需要以下配件：4颗M3x8盘头螺钉4颗普通M3螺母1颗步行机器人的伺服电机用螺丝刀取出电机连接部件和电机输出轴之间的螺钉，将电机连接部件从电机输出轴上取下来。
保存好螺钉及电机连接件，以备后面使用。
如图1-2所示，正确安装步行机器人的底部伺服电机。
用4个M3x8盘头螺钉和4个普通M3螺母将其固定。
步骤3：伺服电机归中的电气调整需要以下配件：电池盒4只AA电池串口线（RS-232 DB-9 and straight-through)Keil 编译软件：伺服电机归中的调整应该在步行机器人的其它组装之前进行，这样可避免之后编写程序时出现一些问题。
切不能缺省这一步，它可使后面的调整更加容易。
将两个伺服电机的连接插头插入步行机器人电路板的P12和P13插针。
字母B对应着伺服电机的黑色导线，参考图1-3。
接下来，将4节电池装入电池盒中，并将电源的开关拨至0位。
电池盒的插头和电路板插孔相连，其中开关旁边的排针要用跳线帽来选择电机供电电源。
使用一根串口线，将步行机器人的电路板与计算机相连，ISP下载线与十针的排线座子相连。
伺服电机的线与插接到3针的排针上，顺序是：黑线对应标有B的一端。
图1-3 连线示意图机器人的电源开关有3种位置。
六足机器人设计
六足爬虫机器人设计设计人：李海鹰日期：2004年9月30日目录前言 (3)（一）、机器人的大脑 (3)（二）、机器人的眼睛耳朵 (3)（三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮 (4)（四）、机器人的手臂——机械传动专制 (5)（五）、机器人的心脏——电池 (5)一、A T89S51单片机简介 (6)（一）、A T89S51主要功能列举如下： (6)（二）、A T89S51各引脚功能介绍： (6)二、控制系统电路图 (8)三、微型伺服马达原理与控制 (9)（一）、微型伺服马达内部结构 (9)（二）、微行伺服马达的工作原理 (9)（三）、伺服马达的控制 (10)（四）、选用的伺服马达 (10)四、红外遥控 (11)（一）、红外遥控系统 (11)（二）、遥控发射器及其编码 (11)（三）、红外接收模块 (12)（四）、红外解码程序设计 (12)五、控制程序 (13)六、六足爬虫机器人结构设计图 (18)前言今年年初，学校为参加中央电视台举办的第三届全国大学生机器人电视大赛，组建了机器人制作小组。
我积极参加，有幸成为了其中的一员。
因为我们以前没有参加过类似的比赛，也没有制作机器人的经验。
可以说我们什么都是从零开始，边学习边制作。
通过这半年多的制作过程，我从中学到了很多书本上学不到的东西，也得到了很好的学习与锻炼的机会。
最初，我们组建了机器人制作实验室。
到五金机电市场购买了必要的工具和一些制作材料。
然后开始制作实验机器人的身体——框架。
实验机器人的框架我们是使用轻型万能角钢制作的，这种角钢的两侧都有间隔均匀的孔槽，可以很方便的用螺栓进行连接。
用不同长度的角钢组合后，就可以得到不同大小的立方体和长方体及多边形。
机器人身体的框架就搭建好了。
在它的上面将装上：机器人的大脑——可编程控制器、机器人的眼睛耳朵——传感器、机器人的腿——驱动轮、机器人的手臂——机械传动专制、机器人的心脏——电池……之所以使用轻型万能角钢，主要是因为是在制作试验机型，而轻型万能角钢安装拆卸方便和便于修改长度，调整设计。
基于创客教育理念的机器人教学活动设计初探课堂教学
基于创客教育理念的机器人教学活动设计初探课堂教学一、机器人教学活动设计要点1.选取合适的机器人机器人教学活动中，机器人的选取非常关键，应该根据不同的教学目标和年龄段的学生来选择。
对于初学者，可以选择简单的机器人，比如可以自己拼装的小型机器人，这样既能培养学生的动手能力，又能够提高学生的兴趣。
对于高年级学生，可以选择具有多种功能的机器人，比如可以自动感应、跟踪、避障的机器人，这样可以通过多种组合和编程实现各种有趣的操作。
2.确定教学目标机器人教学活动要确定具体的教学目标，可以根据学生的不同年龄和不同阶段进行分别设置。
初学者的目标可能是了解机器人的基本构造和原理、掌握拼装基础、掌握相应的编程知识。
而高年级学生可以有针对性地进行教学，比如深入了解机器人的人工智能、语音识别、自动跟踪等先进的功能。
3.设计应用场景机器人教学活动应该设计应用场景，这样有利于培养学生的动手能力、团队协作能力和创新意识。
可以模拟现实生活中的场景，比如机器人智能家居的应用、机器人探险等等。
4.组织团队合作机器人教学活动是一个极具团队合作精神的教育过程，学生需要合作完成机器人的组装、调试和编程等学习任务。
这样既能培养学生的团队协作能力，又能够促进学生的创造力和创新意识。
二、创客教育思想在机器人教学中的应用1.注重学生的创造力培养创客教育思想强调的是学生自主创新和主动学习，机器人教学同样也是如此。
机器人教学活动可以为学生提供一个创造的平台，并促进学生的创造力发挥。
学生可以通过自己的程序设计、机器自主行动等方面，发挥出自己的创造力，从而获得成就感，并不断推进自己的创造之旅。
2.激发学生的学习兴趣机器人教学活动具有较强的游戏性，可引起学生浓厚的兴趣，有助于激发学生的学习兴趣。
机器人教学不仅可以培养学生的机械构造能力、编程能力等技能，还能培养他们的创新能力，让他们在“创造”的过程中，充满动力。
3.提升学生的实践能力创客教育思想强调学生的实践能力培养，机器人教学活动也是如此。
教师参考资料_第四章机器人设计(2)_六足爬虫
科学探索活动手册教师参考资料第四章机器人设计（2）活动项目二六足爬虫一、教学目标1、理解什么是摇杆机构。
2、尝试着根据需要设计一个摇杆机构。
3、搭建一个由电机驱动，通过摇杆机构传递动力，可六足行走的机械爬虫。
二、教学重、难点理解摇杆机构原理，掌握BDS编程软件的应用。
三、主要教学方法演示法、任务驱动法、课堂讨论法、讲授法、案例教学法。
四、教学准备1、六足爬虫模型每小组一套；2、中小学通用技术课程配套教材第二册《科学探索》活动手册105页《活动准备》里面的结构胶件每小组一套（有条件每人一套）；3、BDS机器人编程软件、教学课件五、教学过程（一）创设情境导入1、如何使六足机械爬虫在行走过程中保持平衡？2、如何使六足机械爬虫在行走过程中六足平稳地进行交替？（二）教学活动环节设计1、展示六足机械爬虫机器人，按下主控器上的电源键，六足机械爬虫机器人在程序控制下向前行走、向后倒退。
让学生观察六足机械爬虫机器人，分析它由哪几个部分组成，每个部分分别起什么作用。
六足爬虫行走时，六足主要是曲柄与摇杆配合，通过减速马达带动曲柄连动摇杆，六足启动执行。
2、学生根据书本的搭建步骤搭建六足机械爬虫机器人或自己设计六足机械爬虫机器人，教师巡视，当学生在搭建过程中遇到到问题时，引导学生分析问题、解决问题。
注意，六足爬虫的六足连杆容易出现死点。
3、当学生都搭建好六足机械爬虫机器人，开始讲解和启发学生在BDS编程软件中，如何编写六足机械爬虫机器人的流程图程序。
如果有条件可以在让学生编写程序同时教师在旁边指导。
可以让学生自由发挥，设置不同的执行模块，最终目的是让六足爬虫能前进与后退。
5、让学生自己插好程序下载线，按下主控器上的电源键，打开电源，把编译好的程序下载到主控器中。
待程序下载完毕后，再次按下控制器上的电源键，关闭电源，拔出程序下载线。
将六足机械爬虫机器人的轮驱动电机都连接到控制器输出口上。
按下控制器上的电源键，测试六足机械爬虫机器人的效果，并进行相应的调试和改进。
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教学案例设计《创客教育》第一部分第六课《搭建仿生六足步行机器人》
教学
对象
中职一年级班级人数50 课时 1
授课类型讲授课教材
《创客教育》校本教材
主编：李晓絮
教学目标
认知情感、态度、观念能力可以使用“齿
轮机构”、“连杆机
构”等简单机械结
构搭建出“六足步
行机器人”，理解
机器人“三角步
态”行走方式。
在动手搭建“六足步行机器
人”的过程中，形成乐于探究的
意识和敢于创新的精神，体验探
索科学的乐趣，养成主动与他人
分享交流合作的精神。
主动思
考，发散思
维，使用已掌
握的知识，进
行创意、创
新、创造。
教学
重点
“仿生六足步行机器人”的搭建教学
难点
机器人“三角步态”行走方式的实现
教学方法引导法、演示法、分享讨
论法
学习
方法
体验探究法
教学环境
及资源
多媒体机房、课件、微课、机器人搭建套盒
学情分析
全国各地创客教育如火如荼的开展，不是所有学校都能顺利接轨，尤其是中职学校。
中职学校大部分学生学习基础差、学习兴趣低，团队合作精神差，创新意识不强，创新能力不足。
创客教育课程更需要切合实际，循序渐进、因材施教。
教学设计说明
结合教学目标和学生学情，本课题分“知识回顾”，“新课导入”，“学习新知”，“分享讨论”，“总结延伸”五大环节来设计教学过程，分别采用了“兴趣引导”，“视频演示”、“微课演示” “分组分享讨论”等教学方法。
课前准备1、划分学习小组
2、发放“搭建套装”
教学环节具体教学
目标
教师活动学生活动
第一环节知识回顾3分钟前课复
习，回顾
“后轮驱
动车”的
搭建过程
回顾搭建过程，观看、交流各小组搭建
的“后轮驱动车”在校园操场奔跑测试情况，
同时指出同学们在搭建过程中存在的问题。
观看、
聆听、
思考、
讨论
第二环节新课导入2分钟对新课内
容产生学
习兴趣
讲授：
简要介绍机器人从古至今的一个演变，
介绍步行机器人的优势，引出本次课搭建主
题“六足步行机器人”；
倾听、
回答、
观看、
分析
第三环节
学习新知
25分钟
了解“六
足步行机
器人”讲授：
1、视频展示“仿生六足步行机器人”，提问
它的外观和行走方式。
提示：它是借鉴了自然界中昆虫的样子
和昆虫的“三角步态”行走方式。
2、“三角步态”行走方式：六足昆虫行走
时，将六只足分成两组，每组三只，身体左
侧的前后足及右侧中足为一组，身体右侧的
前后足和左侧的中足为一组，分别构成连个
三角形支架，以三角形支架结构交替前
进。
3、鼓励学生思考如何搭建。
倾听、
思考
回答。