时间：2023-03-16 15:42:38
导语：在机器人技术论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
过去传统的控制器在进行工作的时候会遇到很多外界因素或者机器自身的问题的干扰，并且会对工作造成不良影响。但是人工智能技术在这方面的优势则比较明显。例如，人工智能技术不需要精确的动态模型，所以，即使模型设置的参数发生了变化，也不会对其造成太大的影响，而且其对环境的要求也不苛刻。所以，人工智能技术在其运行的过程中，可以不受不确定因素的影响，并且可以实现较为精准的自动化控制。
2人工智能技术产生的误差小
人工智能技术在运行过程中基本不受到来自外界的影响，而且其本身的抗干扰能力就很强，所以，一旦提前对系统设定了参数，那么在操作过程中就不用担心参数发生变动。这些参数在整个过程中会保持在一个值域之内，所以不需要担心会有较大的差值，因此其工作效率也比较高。
3人工智能在电气自动化中的应用
3.1智能控制和保护功能
进行操作控制。在进行操作的过程中，使用人员可以通过键盘或鼠标对隔离开关、断路器等进行现场的或者远程的控制，对励磁电流进行精准的调整。除此之外，还能够进行带负荷操作和停机操作，对相关的人员的权限进行限制。对相关数据的收集和处理。人工智能技术对所有开关量、模拟量数据进行实时的采集，而且根据先前设计好的要求进行定时批量的存贮以及整理等工作。设置和修改某些参数，及时地保护软压板的退投。对设备的管理。人工智能在对电力系统进行管理的时候，可以对运行日志进行自动保存，并生成报表的存储或打印、描绘系统运行曲线等。实行有效的监控。智能技术能够对模拟量与开关量进行全程同步的监测，当检测过程发生异常时，则可以选择多种模式进行报警，同时还可有序地记录系统里的各项事件、在线分析负序量计算等。对画面的显示。人工智能技术可以运用图像生成软件进行真实画面模拟，可以对有关设备和整个系统的工作运行进行模拟，并且最终以画面的形式显现到屏幕上。进行故障录波。智能技术对故障波形的获取具有良好的功能，在获取的同时还可以做好相关的记录，对模拟量故障及时地进行录波和捕捉相关波形。
3.2智能信息检索
作为人类智能的模拟理论而产生的新兴技术方法，人工智能具有良好的信息检索功能。其不仅可以对网络中出现的较为模糊和不确定性的因素进行科学的换算以及推理，还可以根据信息检索的结果提出一些切实可行的解决方案。人工智能技术的优势还在于它可以将正确的指令精确无误的传达给各种机器，进而机器在接受到指令后能够进行正确、正常的运转，确保任务的完成。
3.3提高电气自动化性能，提高产品质量
人工智能系统具有优越的条件，其模拟人类智能，并将人工智能技术中的遗传算法投入到电器产品的应用中。利用人工智能技术，可以将产品的性能优化，假如可以科学合理地把人工智能技术运用到电气自动化的控制中，那么电子自动化性能就会得到显著的改善，电气设备的运行效率也会被大大提高，电气自动化控制的准确性便有所保障。这样一来，就可以减少在电气工程自动化中人力资源的使用，劳动成本也可以随之降低，进而推进电气工程事业的发展。此外，人工智能技术还可以在各种电器产品的会设计中辅助进CAD，使产品的开发周期得到有效缩短，并且能够对提高CAD技术的开发和应用程度有很大的帮助，设计难度也会有所降低，产品的质量自然就会提高。
3.4电气设备优化设计
有关电气设备的优化设计工作是比较复杂的，需要结合多方面的理论知识，比如电磁场、电机电器、电路等相关知识，此外还需要丰富的设计经验知识。过去的电气产品设计效率很低，一般是因为缺乏相关的技术的支持，再加上工作量本身就很大，所以整个设计就显得比较难，很少有科学合理的设计。但是如今计算机技术发展迅速，手工设计逐渐被计算机辅助设计（CAD）所代替，产品的开发周期缩短了，设计人员的设计产品质量和设计的效率也提高了，而且设计已经越来越趋于智能化和高效化。人工智能技术在电气产品的优化设计应用中，主要有两种方法，即专家系统和遗传算法。其中，遗传算法可以直接操作结构对象，对优化和自动获取搜索空间、自行调整搜索的方向方面具有指导作用，而且采用先进的计算方法，计算结果很精确，因此在电气产品的智能化优化设计中应用广泛。而专家系统则不同，它是主要依据相关领域的一个或是多个专家所提供经验与知识来进行工作的，它是一个对专家的决策过程进行模拟的过程，从而对需要人类专家处理的问题进行处理，这种方式也比较重要。当然，除此两种方法还有很多其他方法，比如神经网络、模糊逻辑等。
4结束语
人工智能技术是人类科学技术不断发展进步的必然结果，也是工业发展过程中，促进工业自动化科学化发展的重要推动力量。在人工智能技术的发展中，科技的发展和工业技术的进步会促进人工智能技术的发展；反之，人工智能技术的进步，可以完成那些人类自身无法办到、技术条件效果不好的生产技术操作。当前的人工智能主要是计算机技术的发展结果，随着计算机技术的飞速发展，通过对计算机信息特点和操作性能的了解和设计，使计算机操作系统具有更多更先进的人工化反应，并在实际的信息技术处理过程中，通过其系统内部的人工化、智能化识别和处理系统，对电气自动化控制和其他工业技术领域在运行中的问题进行自主解决。如今，人工智能技术已经取得了较大的进步，其研究发展项目也越来越多，越来越先进，实用性越来越强。人工智能技术已经广泛运用与工业自动化、过程控制和电子信息处理等先进的技术领域。人工智能技术通过模糊理论算法、遗传算法和模糊神经算法等方式，可以在电气自动化控制中，采取更灵活多变的控制方式，对电气自动化设备运行中的不稳定因素和动态变化进行自主的调整，从而保障其运行的准确和高效，减少出错率。人工智能技术的运用，可以大大减少在电气自动化控制等领域的人力成本，并且能够解决一些工作人员无法有效监控和解决的问题，做到及时有效。
2人工智能技术在电气自动化控制中的应用
2.1人工智能控制实现了数据的采集及处理功能
在电气设备的运行过程中，数据的采集和处理是了解电气设备自动化控制情况，发现运行过程中的问题和提出解决办法的重要依据。在传统的自动化控制中，由于技术水平和实际运行中的动态变化，数据的采集和传输无法做到准确和稳定，保存数据容易出现丢失的情况。人工智能技术的使用，可以保障电气自动化运行过程中对动态信息的及时收集和稳定传输，对相关数据的保存工作也更安全，这就提高了电气自动化的控制水平，充分保障了电气运行中的安全性和稳定性。
2.2人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能
电气自动化控制是用电气的可编程控制器，控制继电器，带动执行机构，完成预期设计动作的过程。在此过程中，系统内部各部分之间的运行都要严格按照设计模型和函数计算的基础上进行，如果系统中的一点出现问题，就会造成整个自动控制系统的故障。在以往的自动化控制系统运行中，对系统内部各部分之间的运行数据和运行状态进行实时监测，对运行中的特殊情况进行及时的报警处理，帮助自动化系统及时处理可能出现的故障，提醒电气管理人员加强对电气系统的管理。
2.3人工智能控制实现了操作控制功能
电气自动化控制的主要特征之一就是通过计算机的一键操作，就可以实现对电气系统的整体控制，保障电气自动化运行符合现实的需要。传统的自动化系统的操作，需要靠人工对系统各个环节进行人工操作，从而促进自动化系统内部的协调和配合，这种方式既降低了自动化运行的效率，也增加了自动化系统的故障发生频率。人工智能技术对电气自动化系统的控制，是通过各种先进的算法，按照电气自动化的需求，对自动化系统进行自动化和智能化设计，从而实现对电气自动化控制系统的同时操作，大大提高了自动化控制的效率，减少了单独指令操作中容易出现的不协调情况的发生。
3人工智能技术在电气自动化控制中的控制方式
3.1模糊控制
模糊控制以模糊推理和模糊语言变量等为理论基础，并以专家经验作为模糊控制的规则。模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上，运用模糊控制器，实现对电气控制系统的控制。在实际控制设计过程中，通过对计算机控制系统的使用，使电气自动化系统形成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统，从而达到对电气自动化系统的科学控制。
3.2专家控制
专家控制是指在进行电气自动化控制过程中，利用相关的系统控制理论和控制技术的结合，通过对以往控制经验的模拟和学习，实现电气自动化控制中智能控制技术的实施。这种控制方式具有很强的灵活性，在实际运行中，面对控制要求和系统运行情况，专家控制可以自觉选取控制率，并通过自我调整，强化对工作环境的适应。
3.3网络神经控制
网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟，以逼近原理为依据的网络建模。神经控制是有学习能力的，属于学习控制，对电气自动化控制中出现的新问题可以及时提出有效的解决办法，并通过对相关技术问题的分析解决，提高自身的人工智能水平。
4结语
Advances In Climbing and
Walking Robots
Proceedings of 10th International Conference(CLAWAR 2007)
2007，763pp
Hardback
ISBN9789812708151
M.谢等编
机器人学是工程及自然科学中令人神往的领域。机器人学已经对许多工业做出重要贡献，工业机器人在诸如组装、焊接、油漆及材料处理之类的任务中广泛应用。与些同时，我们又目睹了特殊机器人的出现，它们在非工业环境中执行有价值的任务，这些任务包括搜索与救援、扫雷、监测、探险及安全保卫。此外，对在民用及专业服务部门中机器人的技术研究及发展工作正在进行。类似攀登与行走机器人这类用于在非结构性环境中执行任务的移动机器人的兴起，进一步加剧了机器人学研究必须面对的挑战。这种挑战不仅包括了涉及标准化在内的技术与工程方面，而且也包括了社会、经济与伦理方面。CLAWAR2007于2007年7月16－18日在新加坡举行，该系列国际会议自1998年起每年举行，这次是第10届。总共有来自五大洲22个国家的作者在CLAWAR2007上做介绍，这本会议录报道了攀登及行走机器人的最新研发振奋人心的应用及挑战。
本书汇集的论文共分成了5个部分。1.全体会议介绍，5篇论文；2.攀登机器人进展，26篇论文；3.行走机器人进展，24篇论文；4.似人足球机器人进展，5篇论文；5.支持技术，27篇论文。部分论文标题为：1.救援机器人滑动插座移动模块；2.有攀登腿的带轮子爬墙机器人；3.用于快速四脚移动的进化神经网络；4.绳索攀登机器人的设计与构造；5.用于长焊接线检验的攀登机器人开发；6.关于利用陀螺效应二足移动的提议；7.新型腿－轮行走机器人的设计与问题；8.利用滞后算法的似人机器人RH1的脚规划运动；9.局部模块化行走机器人的运动模拟；10.行走双脚机器人基于观测器的控制：稳定性分析；11.三维双脚机器人无驱动动态行走研究；12.ROTOPOD：一种新颖的有效带腿移动；13.似人足球机器人的分布式嵌入控制系统结构；14.快速行走拟人足球机器人的最佳性能：实证研究；15.双臂系统并行规划算法；16.利用平均移位算法的全局定域化问题方法；17.MCA2机器人控制应用的可扩展模块化框架；18.灵活连接机械手的基于隐藏马尔可失模型的模糊控制器。
本书可供从事机器人研究与开发的研究人员、工程师阅读借鉴。
胡光华，
高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)
关键词：移动机器人 未知环境 路径规划 矢量场
0 引言
当前移动机器人在生产车间、抢险救灾、资源勘探、医疗服务等领域得到了广泛应用，在诸多机器人技术当中，路径规划技术是移动机器人成功走向应用的关键技术，因此该项技术的研究得到了广泛关注。所谓路径规划就是指移动机器人按照某一性能指标（如距离、时间、能量等）搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次优路径[1]。
为了解决该问题，经过多年的发展，已经涌现出了许多有效的求解方法[2]，诸如可视图法[3][4]、人工势场法[5]、自由空间法[6]、遗传算法[7]等。但是已有算法不同程度都存在一定的局限性，诸如环境依赖性强、算法复杂、效率不高等，尤其对复杂未知工作环境，有些路径规划算法甚至无法求解，因此本论文提出了矢量场法用于移动机器人的路径规划，该方法对环境依赖程度低，能够有效的进行复杂未知环境下的路径规划，并且程序易于实现。
1 矢量场法简介
矢量场法严格意义上说是一种人工势场法的变异，传统人工势场法利用障碍物和目标产生势能，给机器人进行导航，主要应用在全局环境已知的情况下进行路径规划，而矢量场法则是利用机器人自身传感器测出障碍物的距离以及目标距离，继而产生虚拟势能进行导航，因此可以用于复杂未知环境的路径规划。
本文以载有五个测距传感器并以45度夹角布置的移动机器人为例介绍该方法。为了便于阐述，将机器人近似成一质点，如图1-1中心黑点所示。移动机器人使用该法进行路径规划时，首先通过测距传感器获取周围障碍物的距离值，再将这些距离值转化成对应的排斥力，其大小为关于距离值的函数。移动机器人运动的目标位置产生一个吸引力，最终这些力的合力方向形成移动机器人的运动方向。
图1-1为某时刻移动机器人在某点处测距传感器测得周围障碍物的信息，障碍物的位置向量使用灰色实线标出，而其表现出的斥力用黑色虚线表示，最终这些虚拟斥力合成合斥力Fobs，图中用点线标注。
矢量场生成的力是关于距离的函数，障碍物离机器人越远，相应产生的虚拟力也就越小，其对机器人移动方向的影响也就越小，生成的斥力可由下列公式求得。
最终的合力是由合斥力和引力合成，该合力可以通过公式1-2求出，此时合力的方向便是当时机器人航向。
2 实验
为了验证算法的可行性，借助Matlab对矢量场法用于移动机器人路径规划进行仿真。实验中使用的地图为大小4000×4000的栅格地图，每栅格尺寸对应1mm，搭建好的地图如图2-1所示，地图布局模拟了实际办公室一角布局，对于移动机器人该地图信息是未知的。
根据地图信息，确定起始坐标和目标坐标分别为（-640，-1600）和（-680，1600），同时设定测距传感器最大测距范围为500mm，斥力和引力的权值w和w根据情况，初定为w=1、w=5进行实验，实验进行过程中根据权值w和w的不同，进行多组实验，寻找最优权值。最终经过对比发现当w=1、w=3时，此时移动机器人在地图中路径规划效果最好。图2-2即为此时机器人运行的轨迹，图中连续线条为机器人运动路径，周围不规则的圈为测距传感器测得的周围障碍物情况。通过仿真，可以看出移动机器人利用矢量场法在未知复杂环境下能够进行有效的路径规划，同时合适的引斥力权值则能够进一步优化路径。
3 结论
论文对未知工作环境移动机器人路径规划问题进行了研究，鉴于已有算法在未知复杂环境中的一些局限性，提出了利用矢量场法进行路径的实时规划，该方法对环境依赖程度低，算法简单，程序易于实现，仿真实验结果验证了移动机器人利用矢量场法在未知复杂环境下进行路径规划的可行性，并且表明合适的引斥力权值能够进一步优化规划路径。
参考文献：
[1]李磊等.移动机器人技术研究现状与未来[J].机器人，2002（5）：475-480.
[2]康亮.自主移动机器人运动规划若干算法的研究[D].南京：南京理工大学，2009.
[3]李大东，孙秀霞，彭建亮，孙彪.基于可视图法的改进Dijkstra算法[J].电光与控制，2010，17（3）：40-43.
[4]李劲松，颜国正，吕恬生，宋立博.一种移动机器人全局路径规划新方法[J].机械设计与研究，2009，25（3）：30-32.
[5]张建英，赵志萍，刘暾.基于人工势场法的机器人路径规划[J].哈尔滨工业大学学报，2006（8）：1306-1309.
[6]朱明华，王霄，蔡兰.机器人路径规划方法的研究进展与趋势[J].机床与液压，2006（3）：5-8.
关键词：仿人 机械手 单片机STC15F204EA 驱动器 步进电机
中图分类号： TP241 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00
中国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，把“服务机器人”研发作为重点项目。机械手是“服务机器人”的关键部位，在各种护理机器人、陪护机器人、中医按摩机器人中，机械手是机器人完成“服务”任务必不可缺的一部分。设计并制造具有感知能力的拟人化机器手，并对拟人机械手的材质、机械结构、控制技术进行了深入的调查研究。将微小型步进电机和齿轮减速器引入拟人化灵巧机械手设计结构中，实现机械手的大扭矩抓取和拟人化；机械手装有位置、力、力矩等多种传感器，可实现机械手认知能力，且所有部件均集成在手指和手掌内。开发具有认知能力的拟人化灵巧机械手集机、电、计算机软硬件、信号源处理于一体。有5个相同结构的模块化手指，具有拟人化手形外观及认知抓取能力。通过对拟人化灵巧机械手的研究，带动更多前沿学科与机器人技术的交叉和融合，促进我国“机器人”的进一步发展，提高其技术水平和国际竞争力。
1 仿人机械手工作机理分析
仿人机械手主要由手掌、手指机构、拇指机构和所有的手指驱动机构组成。手掌内放的驱动直流小电机，节约了手的空间，缩小了体积；手指机构包括小指、无名指、中指和食指，它们都由相同的构件组成，包括两个关节前指和后指，前指和后指使用螺钉连接，可以减小手指的大小。各指之间使用轴连接，用轴套保持之间的距离，防止发生碰撞。拇指机构是单独的零件体，单独与四指机构用连杆连接，减小了机构的复杂性，有利于优化机构。传动机构包括电机轴齿轮、减速齿轮、驱动手指机构的半齿和带动拇指的连杆组成。仿人机械手运动的过程是以手掌为基座，电机固定在手掌内，带动齿轮实现各级减速，半齿连接在四指上，当半齿转动时带动四指张合，四指和拇指是由连杆连接，所以四指动的时候拇指也随之而动，且与四指相反，从而最终实现物体抓握。
2仿人机械手控制系统硬件设计
2.1控制系统硬件结构设计
图3-1仿人机械手控制系统结构框图
如图3-1所示为基于单片机系统设计的仿人机械手控制系统的结构框图。其工作方式如下：
其中MCU为单片机处理器，信号采集模块包括位置传感器模块和力矩传感器模块。这两个传感器模块的主要功能是检测对被抓物体的夹紧力地大小，同时生成模拟量的电信号，然后再通过单片机内部自带有的A/D转换芯片将模拟量转换成数字量，单片机将得到的数字信息存储起来，等到要处理的时候进行处理。
当单片机根据采集到的夹紧力对应的电压信号来算得手指的运动的位移，向外部驱动电路发送不同的位移信息。外部的电机驱动器将接收到的数字信息进行处理，最后进行对电机运行的控制。
2.2控制器芯片的选择
在设计控制系统的过程中，对控制芯片的选择至关重要，从系统的稳定性，性能和价格等方面考虑选择STC15F204EA单片机。
STC15F204EA系列单片机是STC公司生产的单时钟机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、抗干扰的新一代8051单片机，可设置5MHZ-35MHZ宽范围频率，可彻底省掉外部昂贵的晶振，自带8路高速A/D转换功能，无需在系统再搭建模数转换电路。
2.3电机驱动模块的设计
2.3.1驱动芯片的选择
L293是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片。该芯片采用16脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达36V；输出电流大，瞬间峰值电流可达2A，持续工作电流为1A。内含两个高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和继电器线圈等感性负载；该芯片可以驱动两台直流电机。引脚P1用于M1电机PWM输入控制，引脚P2用于M2电机PWM输入控制。
2.3.2单片机与驱动器之间的接线与参数设置
本文所采用的单片机STC15F204EA可以控制驱动器L293驱动两台微电机。分别是M1和M2。引脚P1、P2可用于接收单片机输出的PWM脉宽调制信号以实现对电机进行调速控制。实现电机正反转是通过D1和D2两个端口控制的，输入信号端D1接高电平，电机M1正转，如果接低电平，电机就反转。控制另一台电机是同样的方式，驱动器L293输入信号端D2接高电平，电机M2正转，反之则反转，PWM信号端P1控制电机M1速度，PWM信号端P2控制电机M2速度。下图3-2为仿人机械手控制系统接线原理图，详细地绘制了单片机控制驱动器并连接两台电动机的工作过程。
图3-2 控制系统接线原理图
3控制系统软件设计
本控制系统所采用STC15F204EA单片机对应晶振为12MHZ，利用定时器控制产生占空比可变的PWM脉冲信号。PWM输出范围为0% -100%，PWM的周期1ms，频率1KHZ，且输出低电平有效。
如下是控制机器人左右机械手运动的两台直流电机PWM调速的部分程序
#include；
Sbit KEY_M1_SW =P1^0//M1：启动或停止；
Sbit KEY_M1_DR =P1^1//M1：正转或反转；
Sbit KEY_M1_ADD =P1^2；//M1：PWM加一；
Sbit KEY_M1_SUB =P1^3；//M1：PWM减一；
Sbit KEY_M2_SW =P1^4；//M2：启动或停止；
Sbit KEY_M2_DR =P1^5；//M2：正转或反转；
Sbit KEY_M2_ADD =P1^6；//M2： PWM加一；
Sbit KEY_M2_SUB =P1^7；//M2： PWM减一；
//输出控制引脚；
Sbit PWM1_OUT=P3^0； //M1：PWM的输出脚；
sbit MOTOR1_DR=P3^1；//M1：电机转向控制；
sbit PWM2_OUT=P3^2；//M2：PWM的输出脚；
sbit MOTOR2_DR=P3^3；//M2：电机转向控制；
sbit BEEP=P3^7；//蜂鸣器；
//电机的占空比；
Unsigned char PWM1_value=50；//赋初值 50%；
Unsigned char PWM2_value=50；//赋初值 50%；
主程序
Void main（void）
{
PWM_INIT（）：//PWM初始化
While（1）
{
KEY_SCAN（）：//按键扫描
}
}
4结论
本文设计了一种仿人机械手运动控制系统，该系统充分利用了仿人机械手结构简单、体积小、重量轻，拆卸方便，各手指间都可安装传感器的优点，能使控制更加灵活，安全性增强，满足了仿人机械手对控制系统的要求。以STC15F204EA单片机为控制核心，通过与位移及力矩采集模块之间的通信，实现了信息的良好通讯。通过驱动芯片L293驱动步进电机运转实现对机械手抓握物体的良好控制。
参考文献
[1] 蔡自兴机器人学.2009.
[2] 高焕兵，鲁守银，王涛。中医按摩机器人研制与开发【期刊论文】-机器人 2011（05）
[3] 陈殿生，刘静华，殷兰兰。服务机器人辅助老年人生活的新模式与必要性 2011（02）
[4].高微，杨中平，赵荣飞。机械手臂结构优化设计【期刊论文】-机械设计与制造 2006（01）
[5]周惠明。关节机械手的结构创新设计【期刊论文】-煤矿机械 2007（10）
[6]满翠华，范迅，张华。类人机器人研究现状和展望【期刊论文】-农业机械学报 2006（09）
项目名称：多机器人立体反恐救灾系统关键技术研究
研究单位：北京航空航天大学
课题负责人：刘荣
项目背景
大厦、会议场馆、体育馆、剧场、机场和客机等封闭场所由于其内部环境复杂、可视空间有限、隐藏躲避方便等原因，是目前反恐救灾中作业难度较大的地方。
针对这类封闭环境内的反恐救灾作业要求，北京航空航天大学机器人研究所所长刘荣教授所在的项目组，提出了多机器人立体化反恐救灾系统的概念，并于2008年由北京市自然科学基金资助立项开始研究。
刘荣介绍，目前的机器人，包括爬壁机器人、地面移动机器人、空中飞行机器人等研制的关键，是其指挥控制问题。
为此，项目对多机器人立体化反恐救灾系统中的关键技术问题进行了深入研究，并研制了壁面爬行、地面移动、空中飞行小型机器人样机，以及多机器人指挥中心。
据了解，爬壁机器人采用风机负压吸附原理，带中间关节的双体可变形设计，可以实现地面到墙面以及不同墙面间的面面转换，也能实现机器人跨越墙面窗框、缝隙等越障。该机器人能在多种材质的壁面上移动，并通过搭载的摄像头透过玻璃窗实现侦察功能。
研究成果
项目组研制的地面移动机器人有两种，一种是采用可变形履带的地面侦察机器人，主履带驱动机器人在地面行进和转弯，前部的副履带可整体转动，通过其支撑可辅助机器人跨越较高的障碍。该机器人除了能在一般楼道快速移动外，还能实现上下楼梯及乘坐电梯，携带摄像头还可完成摄像侦察任务。另一种是可抛掷式球形侦察机器人，它作为地面侦察机器人的补充，能通过抛掷快速到达某些难以进入的楼层、房间、封闭院落等。
空中飞行机器人采用了四旋翼十字布局的直升机方案，通过姿态稳定控制，实现了空中平稳飞行和悬停，依靠搭载在飞行器上的摄像头能对周围环境实施侦察。
多机器人指挥中心由无线视频接收器、视频监控服务器、显示大屏幕和语音通讯装置组成。各个机器人上摄像头拍摄的画面通过无线传输可以实时显示在指挥中心屏幕上，供指挥人员研判和决策，并可以通过语音通讯设备指挥各个机器人操作人员执行相应的操作。
“在北京市自然科学基金的资助下，项目组共发表研究论文6篇，其中EI检索4篇；获得专利4项；培养了研究生5人。”刘荣介绍，项目成果已于2011年12月22日通过了北京市自然科学基金委员会办公室组织的专家验收。
“项目的有关成果将对首都经济建设和社会发展具有促进作用。”专家在验收时表示。
社会效益
[关键词]平衡机器人 系统控制界面设计
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0018-03
正文：
平衡康复机器人融合了机器人技术、康复医疗理论，人体平衡理论，压力传感器技术，计算机技术等，是国内外研究的热点。平衡康复机器人通过分析作用于压力板的足底压力数据准确地测量平衡能力，通过压力板的生物反馈训练来训练平衡能力以达到康复治疗的效果。平衡康复机器人是平衡能力患者的一大福音，是医疗人员的得力助手，有着广阔的前景和需求。
1.研究现状
1.1 国外研究现状
国外康复机器人起步早，投入资金充足，目前已经形成了产业链，欧洲早在2000年就取得了康复训练器的进展。
现在国外市面上已经有着几款不俗的平衡康复机器人可供选购，下面就对他们进行介绍：
①意大利Tecnobody公司研发的Tecnobody PK254P：
Tecnobody PK254P是一款集平衡测试盒平衡训练于一体的康复机器人。Tecnobody PK254P提供了不同姿势下的平衡测量和平衡训练，主要分为动态测量和测试、静态平衡和测试、轴向平衡和测试、坐姿下测量和测试。其控制系统软件也围绕着其功能有评估、训练和反馈几大模块，软件还提供了病人资料管理以供数据的存储和读取。机器人主要是用于评定/训练受试者运动控制能力、平衡能力（含躯干平衡能力），提高本体感觉功能。当患者与斜板进行相互运动的时候，平板上获得的数据是根据每个单一运动转化为电脉冲而得到，并且把所得数据直接传输到电脑。软件将对这些电脉冲进行详细分析，之后便在电脑控制端将显示出一个描迹，这与斜板上的成角运动或在其上施加的力是一致的。
②德国的Zebris公司研制的平衡训练器POSTUROMED（如图1）：
POSTUROMED是一种神经矫形治疗装置。是利用其不稳定性和可调节性，用以治疗和训练病理性身体姿势改变的设备，尤其是侧重对身体承重关节的功能性不稳定的训练。POSTUROMED可应用于神经康复，疼痛的治疗，平衡能力及感觉运动的训练，达到以下目的：（1）身体承重关节的功能稳定性。（2）部分的疼痛治疗，尤其是影响到运动系统的慢性背部和姿势性的疼痛。（3）预防性的协调功能训练。
系统通过交互式训练与姿势本体感觉的治疗紧密结合在一起，有严格的姿势训练原则。通过从简单到复杂的七个治疗与阶段，使治疗效果达到最大化。可以调节的不稳定表面治疗对于治疗病理性的姿势反应度和关节活动功能的不稳定性有着良好的效果。
1.2 国内研究现状
近几年国内的一些大学也开始相关研发然而国内研究还与国外有着较大差距，尚没有类似国外biodex balance_sd集平衡测试、平衡训练与一体的，人机交互较好的平衡康复机器人的出现，在平衡测试和训练的理论研究方面也略显不足，国内大多还停留在针对国外现有平衡测试仪信度和效度的研究上，在平衡测试方法上也没有形成统一的平衡测试标准。
①Sway 机器人
Sway 机器人是哈尔滨工程大学制作的双轮移动机器人的实物，如图2所示：Sway 机器人由上位机和机器人车体两个主要部分构成，两者是分开的，通过无线通讯交换数据。
机器人的车体系统构成如图2所示：该机器人采用Cygnal公司推出的C8051F005单片机作为人机交互上位机的控制核心。车体的倾斜角度检测仪采用AD公司推出的双轴加速度传感器ADXL202以及反射式的红外线距离传感器。利用PWM技术控制两台直流电机的转速。上位机与机器人之间的数据通信采用迅通生产的PTR2000超小型、超低功耗高速无线收发数传MODEM。人机交互界面则采用240×128图形液晶点阵、方向摇杆及按键。基于这些完备而又可靠的硬件设计，此机器人也使用了一套独特的软件算法，实现了Sway的平衡控制与数据交换功能，如图3所示。
1.3 目前的发展现状总结
平衡机器人的研究经历了二十多年的不断发展，不仅结构、形式与功能上有很大改善，训练方法也随着社会的进步逐步增多。作为帮助人训练平衡能力的机器，机械结构的合理性，智能控制的有效性，系统设计的复杂性，人机交互的辅等等决定了它的研究还有待提高。当前，国外人体平衡功能测试评估和训练系统已经经过多年的发展，但其操作复杂，价格高昂；国内对平衡机器人的研究水平还仍然处于初级阶段，虽然也出现了不少研究成果，但还未生产出真正投入使用的产品，研究方面还存在着以下问题：
（1）康复训练较为被动，模式单调枯燥。
（2）测试、训练模式单一，过分依赖医师。
（3）缺乏康复理论的指导。
而我国的平衡康复机器人较国外还有一定的差距，虽然已经有相当一部分国产康复机器人投入市场且性价比较高，但是在功能和结构上还有如下缺陷：
（1）平衡训练模块薄弱
（2）动态平衡功能不足
2.平衡训练系统设计的基本原则
（1）安全性原则：因为患者进行平衡训练时要站在平衡训练系统测试平台上，所以必须优先考虑在使用时患者是否康复训练机器人产生干涉，平衡训练系统本身不会对患者造成伤害，并且保证患者在运动中不会因为站立不稳跌倒而受到伤害。
（2）有效性原则：这里所指的有效性是指平衡测试评估和训练系统能够完成规定的动作，如按照一定轨迹进行运动，从而带动患者进行有效的平衡训练，同时，在检测患者的平衡能力时，仪器受系统误差和随机误差的影响较小，从而有效的测得所需的数据。这也是对平衡训练机器人的基本要求。
（3）经济性原则：所设计的平衡功能测试评估和训练系统能否广泛的推广很大程度上取决于下平衡功能测试评估和训练系统是否有较为适合的经济成本。目前很多国外生产的平衡功能测试评估和训练系统由于造价成本过高导致其应用范围只局限于大型的医疗机构，而限制了平衡训练系统在国内的进一步推广。因而从降低成本的角度上来说，设计该平衡训练系统时，在保证有效性的基础上，应该尽可能的简化机构，并且使用合适的材料。
（4）创造性原则：创造是人类的本领。人类如果不发挥自己的创造性，生产就不能发展，科技就不会进步，也就没有人类的今天。设计只有作为一种创造性活动才具有强大的生命力。因循守旧，不敢创新，只能永远落在别人后面。特别是在当今世界科技飞速发展的情况下，在机械设计中贯彻创造性原则尤为重要。
（5）以市场需求为导向的原则：机械设计作为一种生产活动，与市场是紧密联系在一起的。从确定设计课题，使用要求，技术指标，设计与制造工期到拿出总体方案，进行可行性论证，综合效用分析（着眼于实际使用效果的综合分析），盈亏分析直至具体设计，试制，鉴定，产品投放市场后的信息反馈等都是紧紧围绕市场需求来运作的。设计人员要时时刻刻想着如何设计才能使产品具有竞争力，能够占领市场，受到用户青睐。
（6）标准化、系列化、通用化原则：标准化，系列化，通用化简称为“三化”。“三化”是我国现行的一项很重要的技术政策，在机械设计中要认真贯彻执行。标准化是指将产品（特别是零部件）的质量，规格，性能，结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。贯彻“三化”的好处主要是：减轻了设计开发的工作量，提高了设计质量，同时也缩短生产周期；减少了刀具和量具的规格，更有利于设计与制造，也降低了生产成本；便于组织标准件的规模化，专门化，易于保证产品质量，节约材料，降低成本；提高互换性，便于维修；便于国家的宏观管理与调控以及内，外贸易；便于评价产品质量，解决经济纠纷。
（7）整体优化原则：设计要贯彻“系统化”和优化的思想。性能最好的机器其内部零件不一定是最好的；性能最好的机器也不一定是效益最好的机器；只要是有利于整体优化，机械部件也可以考虑用电子或其他元器件替代。总之，设计人员要将设计方案放在大系统中去考虑，寻求最优，要从经济，技术，社会效益等各方面去分析，计算，权衡利弊，尽量使设计效果达到最佳。
（8）人机工程原则：机器是为人服务的，但也是需要人去操作使用的。如何使机器适应人的操作要求，人机合一后，投入产出比率高，整体效果最好，这是摆在设计人员面前的一个课题。好的设计一定要符合人机工程学原理。
3.机器人控制系统方案设计
3.1 平衡机器人的工作原理
该传动系统主要是由电机，链传动系统，丝杆螺母副，弹簧及弹簧导向管组成的，如图4所示。根据传动系统图容易看出，该机构由电动机带动与电机轴相连的链轮转动，通过链条将电机的转动传递到三根不同直径的螺母丝杆运动副上，由于三根丝杆的直径不相同，造成了丝杆的轴向运动距离不同，进而实现了不同方向上的倾斜运动，通过弹簧导向管实现变阻尼的倾斜运动。丝杆盘上均匀分布有8根弹簧导管，弹簧将丝杆板与训练板连接在一起，从而将丝杆板两个方向上的倾斜运动转移到训练板，拉动训练板两个方向上的运动。
4.机器人控制系统总体方案---基于labview的控制软件设计
Labview拥有强大的界面控制编程功能。平衡机器人需要进行的一系列训练与测试，都可以用Labview软件进行仿真设计，为使用者提供简约易懂的画面指导，使机器人在操作上和心理上都更易让人接受。
4.1 平衡系统人机界面设计
根据平衡机器人的功能要求以及平衡问题出现的不同原因，人机界面进行编程设计时，需实现多种模式要求，如图5所示。
（1）迷宫控制
迷宫控制训练模式能够让病患在静态环境和动态环境迷宫中随着一可重复生成的型态移动，如图6所示。基本调节模式与稳定度极限相似。使用者可根据自身的情况，随意调整迷宫等级以创造简单或复杂的环境来操纵。由静态模式改变至动态模式会加速其康复进程。打分是以百分比为基础且等于所有击中目标数/总的设定目标数。
（7）随机控制
为了加强病患的运动神经控制与内耳前庭的训练，平衡机器人需要设置随机控制训练，如图7所示。这种训练在静态模式和动态模式下都可以进行。在静态模式中，病患可在其倾斜盖运动，移动光标让其始终保持在移动目标中。在动态模式中，病患必须同时使用臀部、膝盖与脚踝以在随机移动目标内操纵平台光标。
（8）测试模式
为了可让医疗人员量化病患在一静态或者不稳定的表面维持动态单向或双向姿势稳定度，以此来评估病患之神经肌控制，所以平衡机器人需要让病患进行平衡系统测试，如图8所示。
静态测试是用来测病患的重力中心的角度偏离能力。身体重量会在静态量测中发挥作用。人之重力中心大约为其体重的55%。当选择静态模式时，软件会提示选择您的重量，根据使用者所选的重量可提供一个适当的静态量测刻度。此模式测试用于移动障碍之基线测试，用在内耳前庭失常和整形外科病患都是理想的情况。若静态测试分数良好，患者可进步至动态测试与训练。
在动态测试模式中，病患的能力检测可从控制该平台角度的课程量化为锁住位置的变化来反应，也可计算为随着时间偏斜的程度。较大之变化程度意味着比较迟缓的神经肌反应。进一步神经肌活力状态可以从前/后与中间/侧向平台倾斜量化而获得。预期数值与比较报告可用于绘制病患表现之图表，双向比较可快速地将每一下肢间的不同做出比较。
同样根据平衡问题出现的几个因素的不同，需要进行的平衡测试有姿势稳定度，稳定度极限，运动员单脚与跌倒风险四个模式。运动员单脚与跌倒风险的测试结果都可与基准数据做比较。姿势稳定度与稳定度极限测试可在不同困难程度下得到。双向报告（以一脚站立之姿势稳定度表现与另一只脚站立之比较）可在姿势稳定度测试下的更多选择中得到。
5.结论
本文旨在设计一款能够进行训练与测试的平衡机器人，并实现对它的系统控制研究。在对国内外平衡机器人发展现状研究的基础上，结合目前平衡的一些原理及训练方法，提出了平衡机器人，并阐述了其控制系统设计的全过程。主要完成的内容如下：
（1）从力学角度和生理角度分析了平衡对于人体的重要性以及一些影响平衡能力的因素。分析比较了观察法、量表评定法以及平衡仪评定法，最终选择了平衡仪评定法来支持平衡机器人的评定。接着从安全性、经济性、有效性、创造性、整体性等方面强调了平衡训练系统设计时要遵循的一些基本原则，最后比较了传统静态平衡训练法、Bobath平衡训练法以及平衡仪训练法的优缺点及适用范围，最终选择平衡仪训练法作为平衡机器人的训练方案。
（2）平衡机器人控制方案的设计。从保持稳定性、实现不同的平衡训练模式、保持安全性、心理上易于接受四个方面提出了对平衡机器人的设计要求。明确了平衡机器人需要实现的一些功能，完成了机器人的建模，并介绍了平衡机器人的工作原理方式。对MATLAB、C#以及LabVIEW这些可以进行界面控制的软件进行了分析，比较了它们的优缺点，最终选择LabVIEW作为的界面编程软件。
（3）根据平衡机器人需要进行的训练及测试任务，利用LabVIEW对它的人机互动界面进行了编程设计与仿真分析，实现了对机器人界面的控制。并对几种训练及测试模式作出了详细的分析说明，让患者根据自身状况选择合适的康复训练。
参考文献
【关键词】机器人；准确制孔；技术研究
都知道在机器人实施制造的过程中，装配连接的效果会间接影响机器人的使用年限，但在机器人使用全部事故总数中，结构性的破坏事故通常占所有事故的 22%～23%。有关数据显示，机器人机体磨损失效的70%在结构关联部位，而且其中 90%的磨损开裂出现在连接孔部位。而且，机载成品体系在产生事故之后可以用新产品替换，因此，机器人结构元件的使用年限决定于机器人的综合性价比。
一、背景
我国机器人在自动打孔技术方面的研究比较迟，当前还没有一套成熟运用的自动打孔设备。从二十世纪九十年代开始，国内一些企业承担了民用小配件的装配任务。国外的企业要求运用自动钻铆机配置才能确保其配备质量。所以，国内部分机器人制造公司连续从国外引入先进的自动钻铆机设备。
二、制孔技术存在的问题
（一）装配联接技术落后
装配联接技术落后是个问题。工业机器人可以模仿人的肢体动作，依据设定的流程，工作人员需要实现轨迹与其他目标的抓取[1]。操作工具与搬运工件的自动化也是考虑的范围之列。而且在工业应用中，通过计算机的监控器实施对机器人行为和动作的控制。由于受到计算机设置的监制器的控制，因此机器人在控制自身运行过程中，选择类型程序就显得至关重要。假使运行程序改变了，机器人的行为就会发生紊乱，所以，我们能够利用程序的改变来调节机器人开展不同的任务，这样就不需要重新规划硬件设备。
（二）没有实现数字化铆接
当然，如果没有实现数字化铆接，那么制孔技术的应用就会出现问题。数字化铆接技术在80年代后期被引入机器人制造行业之后，极大的提升了机器人制造技术的弹性。这就是实现应用数字化铆接技术的好处 [2]。而且机器人粘合材料整合系统也需要数字化铆接技术的保证，机器人元件的搬运也是其应用的表现之一。不难看出，机器人之所以表面精致是因为机器人的测验体系实现了数字化的铆接。毋庸置疑，这一点是非常重要的。证明当代机器人的规划已经完成了数字化，其开展应用脱机编码程序系统使得机器人能够通过各部件的数据模型及时显示情况，并利用脱机编程体系产生数控铆接链条，实施所有构件的铆接信息化，对机器人制造的数字化产生重要意义。而且今后的制孔技术一定会向着大体系行进，其信息的数字化网络化将会使各种设备有机的统一起来。
三、制孔技术的解决对策
（一）建立制孔系统坐标
建立制孔系统坐标的措施非常有效。第一，提供激光追踪仪测验方案和身姿调适算法，同时利用实验的具体操作过程与计算方法把全局坐标系进行准确定位，这是关键。工具体系在整个坐标系下的定位是非常关键的，会对机器人元件正确调姿发生影响。大家知道工业机器人的路径规划和避障分析是至关重要的[3]。这就要求工业机器人的身体姿势一定要做到位。而且要关注误差补偿，能够建立好各组成服务装置与部分坐标体系的适应联动机制。看到其间转换关系的重要性。
（二）利用激光跟踪仪准确测量
利用激光跟踪仪准确测量是最有效的对策之一。因为所有机器人生产制造商共同渴望的目标就是提高机器人的性能、加强机器人构造的强度、减少机器人的生产成本[4]，同时这样能够使机器人的制造质量获得很大提高。应该明白跟踪仪测验机器人是否能够实现工作身体姿势的调整将会直接影响激光跟踪仪测试的准确度。它主要依赖刚姿矫正变换理论，这个理论说明，当代机器人的规划已经完成了数字化，其开展应用脱机编码程序系统使得机器人能够通过各部件的数据模型及时显示情况，并利用脱机编程体系产生数控铆接链条，实施所有构件的铆接信息化，对机器人制造的数字化产生重要意义[5]。这便是建立基础坐标系的有益之处。而且在多刚体中间创建一类姿势转换手段，是机器人的制孔技术实施的有效保障。当然也是为了能够处理好很多服务装置的联动关系，在关键部位的坐标系间创建联系是有可能的。我们能够从机器人精确制孔体系的创建过程中学习，并且从应用实例中获得有益经验。
四、结语
本文分析了机器人打孔工艺质量的影响因素，并对工艺参数实施了优化处理，获得了一些相对比较积极的研究成果，可是在研究过程中存在的问题依然突出，有待我们进一步探讨。我们一定不能放弃这方面的研究，仍要戒骄戒躁，继续努力。后期的研究分析任务能够从如下方面展开论述，诸如通过有限元仿真数据分析获取机器人自动打孔体系的模态，如果暂时没有实施验证性测试，当然可以在未来的研究中对机器人打孔的稳定性做出进一步阐明。例如我们知道机器人在实际的制造当中会有多种形态，其形态的可靠性与模态也会不同，所有这些，都是本文叙述的内容。
参考文献：
[1]冯晓波.机器人准确制孔技术研究[硕士学位论文].[J].浙江：浙江大学，2012.
[2]邹方.飞机装配迎来机器人时代.航空制造技术，[J].2010，24：34～37.
[3]李少波，陈翔鹏.自动钻铆技术的应用和无头铆钉安装.[J].航空制造技术，2010，9：50～52.
[4]Russell Kevin， Ed and John Inman. ONCE（One Sided Cell Drilling System，[J] SAE 2012，01：2626.
【关键词】中小学机器人，机器人教育，发展趋势
1引言
当今全球基础教育正发生巨大变革，知识成为学习的载体而不是目标，机器人教育正是体现这一教育思想的最佳方式之一。《2007年全国中小学机器人教学研讨会会议纪要》的与会人员经过交流研讨会达成共识，提出机器人教育的目标应是“提升学生的信息素养和技术素养，培养学生的创新精神和实践能力，促进学生德、智、体、美全面发展”。近几年各种形式的青少年机器人活动也逐渐的得到学校和社会的重视，基于中小学机器人的各种竞赛和培训蓬勃发展，因而基于中小学机器人教育的一系列研究也越来越多，本文基于湖南第一师范学院科研项目“中小学机器人教育教师培训与实践教学研究”，通过检索近年关于机器人教育研究的文章，对目前我国中小学生机器人教育研究展开综述，并对其未来的趋势进行展望。
2机器人教育简介
2002年湖南师范大学教育技术系的彭绍东教授对机器人教育进行了明确的定义，其定义如下：“机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。”并进一步提出了在对该定义的理解中值得注意的几个问题：“机器人教育有理论和实践两大领域。理论方面，机器人教育有自身的理论基础与基本理论，能形成相对独立的学科理论体系与方法体系。实践方面，机器人教育是指以机器人为主要教学内容或教学工具而开展的教学活动，这些活动是在具体实践的过程中逐步完成的。开展机器人教育有两大目的：一是优化教与学的效果；二是优化教师与学生的劳动方式。机器人教学有五种基本形式：机器人学科教育、机器人辅助教学、机器人管理教学、机器人（师生）事物、机器人支持教学。机器人教育强调人工智能技术的应用，是信息技术教育的新发展；机器人教育的普及将引起人类教育的重大变革”。
2006年王海芳在其硕士论文中指出：“机器人教育不仅是把机器人当作学习对象，而是要将其作为提高学习综合、灵活运用知识的能力的工具，使其成为培养学生创新精神和实践能力的有效载体和重要途径。机器人教育是为了使学生更好的适应未来信息时代的要求，培养智能时代国家、名族发展所需的竞争人才，是一种应时展而兴起的教育。机器人为信息技术教育提供了更为先进的教学资源，为信息教育带来了新的前景，机器人教育是应技术的进步对信息技术教育的发展。
3国内外研究现状
在国外，机器人教育一直是个热点：早在 1994 年美国麻省理工学院（MIT）就设立了“设计和建造 LEGO 机器人”课堂（Martin）。这是在大学开设的机器人课程。麻省理工学院提供的机器人课堂主要有两类，一类是指整个学期中开设；另一类是在麻省理工学院的独立活动期间开设的。独立活动期开设在课堂没有设定的课堂安排，主要是学生在规定的时间内完成相关的项目就可以了，并且部分课堂的参与也是自愿的。学生可以根据自己的需要选择性的参与课堂学习来补充知识。在课堂上教学主要是以项目学习和研究性学习的形式开展的。因此其教学设计的流程主要是以研究性学习和项目学习形式展开的。它的教学设计是灵活的。美国基础教育领域中的机器人教育主要有以下几种形式：一是机器人技术课程；二是课外活动，类似我国的综合实践活动课堂；三是机器人主题夏令营等定期活动等。
在美国，机器人厂商是机器人教育的一个隐形推动者。美国教育者在进行机器人教学设计时，更注重培养学生如何对项目和时间进行管理、信息如何获取、资源如何分配、团队合作以及解决问题等信息科学素养。这是值得我国教育研究者学习和借鉴的。
日本机器人的产业化发展己经走在了欧美国家的前面。虽然起步晚，但是日本高度重视机器人教育和机器人文化的普及。在日本，几乎每所大学都进行高水平的机器人研究以及机器人教学。每年定期举行针对不同年龄阶段学生的各种不同层次的机器人设计和制作大赛。一般在大学开设的课堂内容包括以下几个模块：电子控制、应用变量的高级编程设计、机械结构、工程设计、项目管理，团队合作，工作能力等。在中小学一般开设：机器人概述、编程设计基础、科学探究、问题解决等内容。但是，在中小学中并系统的规划机器人教育课程。
我国自2000年北京景山学校在国内率先开展中小学机器人课程教学以来，机器人教育在中小学活得了迅速发展。2003年4月，教育部颁布的《普通高中技术课程标准》中，首次在“通用技术”科目中设立“简易机器人制作”木模块。2004年12月11日-13日中国教育学会中小学计算机教育专业委员会在云南昆明市召开“中国教育学会中小学计算机教育专业委员会中小学机器人教学学组”成立大会和“首届全国中小学机器人教学研讨会”。2007年11月30日至12月2日中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会在湖北宜昌市召开了《2007年全国中小学机器人教学研讨会》。
张秀杰在《中小学机器人教育课堂教学设计研究》一文中，通过对机器人教育课程及课堂进行了分析，从课堂的目的及内容两方面入手，将机器人教育课堂分成两种类型，将中小学机器人教育课堂分为知识型课堂和竞赛型课堂，分别研究两种课堂的特点和教学设计过程。另外，通过分析，发现了机器人教育课堂及竞赛中存在的问题，及对其进行课堂教学设计的必要性。然后，分析了适合机器人教育开展的 FLL 的特点以及其教学的独特性，梳理了其课堂教学设计原则与流程。在此基础之上，分别整理出了机器人教育知识型课堂及竞赛型课堂的教学设计流程方案。
刘琼在《中小学机器人教育模式设计与应用研究》一文中，围绕中小学机器人课程的知识点-红外避障传感器，运用“四位一体”中小学机器人教育模式，对该课程内容、教学活动、教学管理手段以及课程评价体系进行设计，并且针对课程实践结果通过问卷调查的形式进行了数据搜集，对数据中存在的一些问题进行了分析。
王同聚在《“微课导学”教学模式构建与实践――以中小学机器人教学为例》一文中，针对中小学机器人课程实操性较强的特点，结合目前“微课”研究热点，在分析“翻转课堂”和“研学后教”两种教学模式的基础上，吸取其精华部分，重新构建了以“微课”和“研学案”为载体的“微课导学”教学模式，在移动学习、在线学习和微时代背景下为实操型课程构建了一种新型的教学模式。
在《中小学机器人教学中_微课_的制作与应用研究》中，王同聚把“微课”和“中小学机器人教学”两个当前研究热点结合在一起，通过研究得出以下结论：在中小学机器人教学中开展“微课”资源的制作和应用研究是一个全新的课题，目前没有现成的案例可供参考和借鉴。在中小学机器人教学中潜心研究微课的制作和应用既是一种挑战，也是一种机遇，机遇与挑战并存，特色与创新共进，机器人微课应用模式的创新也是未来中小学机器人教育和微课发展的一个重要研究课题。只有解决了中小学机器人教学中微课设计开发的技术门槛，提升了中小学机器人课堂教学的质量，并把“微课导学”教学模式在机器人教育中加以创造性地应用和升华，在中小学普及机器人教育的春天就可以早一天到来，微课的发展前景将会更加美好。
王娜在硕士论文《如何在中小学进行机器人教育教学》中，通过对国内中学机器人竞赛开展情况的研究，结合其所在学校机器人教育课程的开展情况，得出以下结论：智能机器人课程的内容决定了它与信息技术课程的关系是比较紧密的。当前我们的课程设置中没有智能机器人课程计划，怎么办？可以把智能机器人课程包含在信息技术课程计划中，通过压缩信息技术课程课时，适当删减和调整信息技术课堂教学内容，来完成一定量的智能机器人课堂教学。从近两年的信息技术教学反馈来分析，在开设智能机器人课程前后，学生对常规信息技术知识的掌握没有下降，应用能力反而大大加强了，表现在对实际问题的分析与理解更准确、深入。
4面临主要问题和发展趋势
卢燕，赵晓声在《中小学机器人教育的现状与对策》一文中，提出当前形势下，阻碍中小学机器人教育发展的几个问题：1.教育行政部门的激励机制不够完善；2.课程标准和评价机制缺失，机器人教学难以走进课堂；3.没有统一的机器人教材，机器人产品各自为政；4.机器人竞赛的价值导向存在误区。
张琪，李杭州在《中小学机器人教育的问题与对策》中指出中小学机器人教育及竞赛存在的一些问题：
1. 缺乏统一的技术层次结构；
2. 评价体系不完善；
3. 教具昂贵，不利普及；
4. 过度产业化，呈现出垄断性和封闭性；
5. 地区发展水平不均衡；
6. 教师水平参差不齐，缺乏综合知识，而且受到了职称评定等问题的困扰；
7. 机器人竞赛项目设定和规则制定缺乏科学的技术层次规划。
尽管存在一些问题，对中小学机器人教育的研究仍然比较火热，中小学机器人教育的发展趋势主要有以下几个方向：虚拟教育机器人的研究；校本课程与立体化教材的开发；机器人教学评价系统研究；智能机器人教学研究；中小学机器人教学中“微课”的制作与应用研究；机器人兴趣小组教学课程设计等。
任何新事物的发展和成长都需要漫长的过程，中小学机器人教育也是如此。中小学机器人教育的发展不仅受社会经济条件的制约，更与全社会的教育价值观（应试教育为主的教育体制）和教育发展的自身规律紧密相关。
参考文献：
[1]彭绍东.论机器人教育（上）[J].电化教育研究，2002（6）：3-7.
[2]张国民.虚拟机器人在中学教育中的应用研究[D].浙江：浙江师范大学，2009.
[3]王海芳.中小学机器人指导教师培训模式研究[D].上海：华东师范大学，2009.
[4]张秀杰.中小学机器人教育课堂教学设计研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2013.
[5]刘琼.中小学机器人教育模式设计与应用研究[D].河北：河北师范大学，2012.
[6]王同聚.“微课导学”教学模式构建与实践――以中小学机器人教学为例，中国电化教育，2015（2）：112-116.
[7]王同聚.中小学机器人教学中_微课_的制作与应用研究，中国电化教育，2014（6）：107-110.
[8]王娜.如何在中小学进行机器人教育教学[D].吉林：东北师范大学，2010.
[9]卢燕，赵晓声.中小学机器人教育的现状与对策.中小学信息技术教育，2011（11）：35-37.
购物车(0)