设计制作
青少年智能机器人创意实验活动设计案例
杨丽萍 甘肃省临夏市第一中学
摘要：被世界公认的打开21世纪大门的钥匙——智能机器人技术在教育领域已呈加速度发展的趋势，智能机器人创意实验活动通过素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式，以其特有的趣味性、实践性、探索性和综合性，深受青少年喜爱。本文列举了以“低碳城市，绿色家园”、“抵御灾难，科技救援”、“太空探索，开启美好征程”为主题的三项创意实验活动的设计案例，为智能机器人教学开辟了新天地。
关键词：创意实验 设计原理 理念体现 设计优势
20世纪90年代以来，随着科技的进步，人工智能技术的发展，智能机器人在全世界范围内掀起一股热潮。智能机器人的创意实验活动不仅可以激发学生的想象力，培养学生的设计能力、创造能力、动手能力和跨专业的综合应用能力，而且还培养了学生的创新意识和协作精神。它提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式，而且内容本身也具有较强的趣味性、实践性、探索性和综合性，易于吸引学生积极参与。案例一：低碳城市 绿色家园进入二十一世纪以后，环境保护开始成为人类社会共同探讨的问题，低碳生活是我们倡导的全新理念。做为青少年，环境保护就要从我们自身做起，体现在我们生活的各个方面。这项机器人创意活动的设计主题为“低碳城市 绿色家园”。设计原理是利用太阳能、风能、水能等清洁能源，将其通过特定的设备转化人类日常生活所需的电能，而且还可以将转化成的电能储存在蓄电池中，给汽车提供动能等。低碳生活的理念集中体现在自行搭建的两层洋房中，一楼作为停车场，二楼为居住房。核心的设计是一个可以根据太阳光线自动调整方位的太阳能电池板，它可以通过升降充分的吸收太阳能，再经导线将电能储存在蓄电池中充当其他设备的能源。太阳能转化为的电能可以直接用作房屋的照明等。屋内自动升降的电梯，是通过马达的转动实现的。两个触动传感器，当作电梯升降的按钮。房屋内部还设计有由马达带动的一个电风扇，通过温度传感器来调节室内的温度。庭院内自行搭建的小车模型可以实现从居住地到公司的自动运行，设计程序来控制小车的运动，通过光电传感器的自动寻路，轻松自如的完成日常出行。另外还可以在居住区设计安装风力发电机和水力发电机，它将直接给日常生活提供电能。案例二：抵御灾难，科技救援自古以来，人类就被多种灾难所困扰，地震、海啸、火山喷发等等，灾难频繁，危害严重。这项机器人创意活动项目的设计主题为“抵御灾难，科技救援”。设计原理是充分利用各种传感器和各种高科技装置，在复杂危险的环境中，及时高效的完成求援和修复工作。“抵御灾难，科技救援”的理念集中体现在一台多功能救援车上。这台车由主体和360度自由旋转的机械手、助控器、摄像头、太阳能板、红外温度传感器、心电传感器等各种传感器组成。它可以在废墟上自由行驶，探索并营救受难所人员。太阳能板则通过收集太阳能，使之转化为电力，推动救援车工作。蓄电装置也能为救援车工作提供不间断的电力。车臂上黑色的摄像头，可自行判断行数码世界 P.110
走路线，把灾区现场的情况反映在电脑上，指南针则能准确的判断行驶方向。红外温度传感器数据变化，则说明搜索到了受难人员。如果这个人被困在一个三角形支撑的空间，机器人会先用前方有力的机械手来清出周石块，开辟通道，然后由救援工作者救出被困人员。如果受难人遇到重物压迫，就可以启用“气压装置”这一法宝，只需要在一个小缝隙中放入气压装置，增加气压，撑起上面的石板，达到救援目的。我们还可以通过安装的可伸缩的心电图传感器在电脑上看到伤员的心电波形。这台多功能救援车的优势在于它最适合在震后72小时的黄金时间段进行工作，及时进行科学营救。案例三：太空探索 开启美好征程自古以来，探索未知的渴望促使发明家从来没有停止探索太空的脚步。世界各地成千上万的人努力工作和研究，相继发明了火箭、空间站和机器人等可以在外太空和其他星球上工作的设备。这项创意活动的设计主题是“机器人与太空”。 创意理念集中体现一台“多功能太空车”上。 多功能太空车是建立在一种人机混合的遥控系统上的，它由主体和360度自由旋转的机械手、助控器、摄像头、太阳能板、红外温度传感器等各种传感器组成。它可以在星球上自由行驶，并探索这个星球。太阳能板通过收集太阳能，使之转化为电力，推动太空车工作。摄像头，可自行更好的判断行走路线，把星球上的情况反映在电脑上，指南针则能使它准确的判断行驶方向。红外温度传感器见证奇迹。传回的图像数据为进一步探索太空奥秘提供了最有力的保障。这台“多功能太空车”的优势在于太空机器人可以在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明条件差的太空空间环境下从容不迫地工作。智能机器人创意设计实验活动的开展，能使青少年对智能机器人这个热门课题有了进一步探索和研究，激发创新灵感，提升综合素质。让我们共同努力，借助智能机器人之“笔”勾去画完美生活幸福家庭新生活的蓝图，让智能机器人更好地为人类服务。参考文献[1]舒慧东，我国中小学机器人教育研究述评[J]，中国教育信息化，2007，(4):29-32.[2]彭绍东，信息技术教育[M]，长沙：湖南师范大学出版社，2002.[3]徐爱平，让智能机器人教育走进中小学[J],机器人技术与应用，2004（1：）14-16.[4]钟柏昌，中小学机器人教育的核心理论研究-机器人教学模式的新分类[J]，课程与教学,2016(12):87-92.
青少年智能机器人创意实验活动设计案例
