初三机器人科学论文2000字

发布时间:2021-12-15
初三机器人科学论文2000字

  机器人是国家863计划的研究成果,具有全新的机械结构和先进的控制系统,在同类产品中居领先水平,是国家重点推广项目。下面是小编为大家精心推荐的初三机器人科学论文2000字,希望能够对您有所帮助。

  初三机器人科学论文2000字篇一

  让机器人助飞创新思维

  【摘 要】创新思维的提高对激发大脑功能活性,促进大脑及科学思维发展,提高创新能力具有积极意义。而青少年时期是一个创造思维和创造力发展的重要阶段,我们要敏锐地抓住学生创造思维和创造发明的萌芽,鼓励他们积极投入于创造发明活动中去。机器人实践活动可以培养学生的思维能力,开挖学生的潜能,提升学生的思考深度,从而自主合理的处理各种问题。本文就机器人活动中培养学生的创新思维能力谈一下我的具体实践和感受。

  【关键词】机器人;创新思维;创新意识

  著名科技创新者沈琨说:“真正有所作为的人不是知识渊博的人,而是那些想象力丰富的人。青少年时期是创新思维培养的最佳时期,知识能够在资料室和互联网上找到,而一旦失去培养青少年创新思维的时机,是很难找回的。”科技推动教育,知识改变命运。作为创新科技的代表,机器人在人类社会中扮演着越来越重要的角色,受其影响的领域在不断扩大,从工业走向农业、服务业;从产业走进医院、家庭;从陆地潜入水下、飞往空间;……。显然,利用机器人活动来培养学生的创新思维非常符合学生特点,这正是我们培养他们创新能力的心理基础。以下从几个方面谈谈我们通过机器人活动对学生创新能力的培养。

  1 营造氛围,蕴育创新思维

  创新既然要让思维打破牢笼,无拘无束,那么就要改变死板的课堂教学模式,让学生在轻松欢快的气氛中开始自己的创作。于是我转变身份成了学生们的朋友,有时候就是领着大家一起玩的大哥哥,很快同学们也都成了好朋友,在这样的氛围里,大家就能尽情的爆发自己的能量,放飞自己的思维。说到融洽,千万别忘了幽默,幽默是人与人之间交流不老的主题,教育也是如此,连教育家斯维特洛夫也说过:“教育家最主要的,也是第一位的助手是幽默。”在机器人的教学中,基本原理和动手内容的教学,往往使教师感到棘手,使学生感到抽象、挫折感。此时运用风趣的语言,适当的比喻或与众不同的思维,就能将繁杂化为简洁, 沉闷化为轻松,使学生在轻松愉快的气氛中孕育着创新思维。

  2 培养兴趣,保持创新动力

  兴趣对科学创造具有启动功能,当一个人对某种事物产生兴趣时,他总是积极地、主动地、心情愉快的去接触和观察研究。电脑机器人活动得天独厚的优势就是它的趣味性和神秘性,现在的学生从小就对于动画里超人,变形金钢等具有无与伦比的崇拜感,对于这些英雄,他们有着一种神秘感,不可捉摸性。因此,在课堂上通过教学来介绍这些智能机器人情况,促使学生激起强烈的兴趣自己创造自己心中的英雄,当机器人按照学生的想法动作起来时,那种激动,那种成功的幸福体验,就会把孩子们的创造欲激发了出来。

  在以往的科学教育中,由于强调对知识的掌握,使的学生的好奇心逐渐丧失。因此,要保持学生的创新意识,就要将科学兴趣的激发作为切入点,就必须首先呵护学生与生俱来的好奇心与求知欲,进而采取多种多样的方法,将这种好奇心转化为科学兴趣。如在机器人沿线走教学过程中,学生已经能够利用图形化语言程序控制机器人行走固定路线,慢慢地学习兴趣消退。这时候,笔者在机器人上面加装了一个红外传感器,并且修改了程序,使之能够自动避开障碍物行走。学生发现这种情况以后立即惊奇地叫了起来,还一个劲儿地问我是怎么做到的,孩子们的学习兴趣立即被激发出来了,个个跃跃欲试,他们带着这样的兴趣去探究、很快就利用红外传感器创造性的研究出门窗防盗报警器,风扇转速控制器等。

  3 积极训练,发展创新思维

  研究表明,系统的思维训练对青少年创新思维的提高有着极大的促进作用,发展学生的思维能力,就要进行思维训练。首先,我们每天课外活动都会安排机器人活动,临近比赛的时候,学生周末也会到校参加活动,这样在时间上保证了训练的顺利进行;其次,笔者每天都要精心备课,巧妙设计每一个环节,揣摩学生的思维习惯,让学生得到充分的锻炼,从而保证了训练的质量。

  例如,在机器人活动《驾驶员考试》课堂设计中,采用“任务驱动”的方法,让学生自己想、自己试、自己完善、自己探索。笔者设计了两个考试任务――“定点停车”和“弧度转弯”,“定点停车”是本节课的重点,就是让学生通过编程,控制机器人走定长直线。“弧度转弯”需要运用机器人转弯的知识,为少数学有余力的小组提供探索的空间。同时先选好的两名学生作为本次活动的主考,采用分散活动、分散打分的形式进行,由主考深入到各个小组中去评分,这样能有效提高课堂活动效率,使学生有更多的机会用于研究和调试,也保证了课堂氛围活而不乱。这样,任务的设计既要有难度,保持一定压力,又不能让学生绝望,学生通过冥思苦想,相互合作,最终解决困难,完成对创新思维的一次完整训练。

  4 鼓励合作,提升创新思维

  思维是个人的,但又是集体的,现在越来越多好的创意是通过团队的合作来完成的,单靠个人的力量是不可想象的。因此,在创作的过程中要鼓励学生将自己的思维融入团队的思维当中,产生“1+1>2”的效果。

  机器人活动有得天独厚的优势,因为拼装、程序设计、调试的一个复杂过程,有时候靠单个人很难完成某些任务,需要多人合作才能使任务进行下去。在活动中笔者常常强调,我们大家是一个团队,每个活动小组又是一个小团队,一个人的创意毕竟是有限的,不妨大家交流一下拿出最佳的方案。比如徐建良同学做了一个四足爬行机器人,可长时间解决不了机器人有前进动作但原地踏步的问题,于是贾明润同学动手卸掉了作为四肢的传统铁片,转而用一个硬铁丝作为四肢,并且作为脚的尖端向后弯曲,这样一来不但靠尖端支撑能向前行走,而且还可以跨过一定高度的障碍物。如此一来,团队协作精神帮助了任务的完成,从侧面提升了创新思维,达到了一个团体的高度。

  5 多元评价,保障创新思维

  为了充分提高学生创新能力,最大限度的调动学生积极性,充分发挥学生的主体地位,在机器人教学活动中我们实行了自我评价、过程性评价和终结性评价、分层评价四者相结合的做法。我们充分发挥网络的作用,制作了一个多元化网络评价体系,分为课堂表现、任务完成、优秀奖励、比赛成绩等项目,让学生自我管理,每次活动完后学生都能够总结出自己的表现和收获,再利用《机器人活动评价表》的形式进行总结和反思,看看你又能动手做出什么了,让学生在成长的过程中时刻见证自己的创新能力的提高。

  同时借助学校科技节活动,将学生的创新成果,例如灭火机器人、足球机器人、人型机器人等在全校范围内展示,让活动成员得到同学和老师的赞扬,获得成就感。其次,积极参加区、市、省的机器人比赛,屡获佳绩,“威海市第一名、山东省一等奖”,这样极大地增强了学生的自信心和荣誉感,为今后创新能力的继续提高打下了坚实的基础。

  电脑机器人活动对广大青少年学生的创新思维的提高效果是显而易见的,同时也开阔了他们的眼界,挖掘了他们的潜力,培养了动手能力,最重要的是他们坚信不管什么困难都可以通过自己的创意来进行改善。也许不远的将来,真正的变形金刚就会出自他们的手中……

  初三机器人科学论文2000字篇二

  浅谈水下机器人三维视景仿真

  【摘 要】水下机器人的三维视景仿真是仿真技术在水下机器人发展与研发过程中具有重要作用。提出利用3dmax软件构建水下机器人的三维仿真模型,利用ogre引擎和vs2008编程环境进行实时驱动和人机交互的控制,实现水下机器人的运动控制。

  【关键词】水下机器人;视景仿真;运动模型;ogre0.引言

  发展海洋是新时代的必然趋势,水下机器人对海洋开发、海洋调查测绘及相当多水下作业都有举足轻重的作用。水下机器人系统的研究和开发中,仿真技术可以缩短其研制周期、提高研发质量和减少经费,避免因系统故障时导致其丢失的严重后果。三维视景仿真技术广泛应用于军事、航海、航空航天、游戏及医疗等领域,是集图形学、图像处理、模式识别、网络等计算机技术高度发展的一门综合性技术。

  3dmax与ogre(open-source graphics rendering engine)是近年来得到迅速发展的嵌入windows三维模型仿真技术。它性能卓越,api具有良好的可移植性。本文通过3dmax建模和ogre 3d引擎作为仿真平台,及qt设计窗口,在visual studio2008环境下完成仿真。

  首先配置好vs2008和ogre开发环境,主要是一些插件和动态链接库,定义ogre将要使用的资源,选择并设置渲染系统。通过初始化使用一些资源,并用这些建立一个场景,启动渲染循环。

  1.仿真的一般流程

  通常我们先用软件creator、3dmax、photoshop和auto cad等画出一维、二维及三维的仿真图形库。一些特殊的如仿生鱼水下机器人建立时图形仿真时用到了自由变形计轴变形及其他样条曲线理论的支持完成。到最后显示的视景仿真一般都是通过vega或者opengl再通过visual studio编译执行写好的虚拟现实代码等来实现仿真,而且3d仿真大都需要进行碰撞检测。为了设计窗口的方便可能运用mfc或其它工具来设计人机交互窗口,最终形成一个完整的仿真系统。

  2.模型的建立

  通过3dmax所得到的水下机器人三维模型。

  根据国际水池会议推荐,建立固定坐标系(惯性坐标系)和运动坐标系(附体坐标系)上图的水下机器人也将按此坐标系[1]。

  由于完整的六自由度运动方程具有极强的非线性和耦合性,所以需要我们进行解耦进而进行求解。对于方程的简化与求解大多数专家并没有给出,不过我们通常根据不同的水下机器人的形状等特点来适当减少式中的未知量及个数,一般将各方向的运动都简化为平面运动。简化得到的方程式不但有的时候能让我们更容易的得到未知量来实现仿真,而且对于水动力系数等得求解也简单的多。三自由度、五自由度及六自由度的操纵性方程是最常见的,有的为了方便甚至直接简化为一维的线性方程,再通过一些其他的算法来趋紧真实的结果。

  水动力模型相对复杂,最简单就是力、力矩对速度、加速度、舵角等的一阶偏导数即线性流体水动力导数。这里就不诸一列举各项研究所用的水动力方程,水动力系数的选取与获得现在一般是通过经验公式、拖曳实验及cfd技术。其中拖曳实验应该是最准确的,但是它也受到实验环境及未知因素的影响。cfd技术已经被张赫等人验证了其具有一定的准确性[2]。

  其中附加质量及附加质量所形成的力及力矩经常被放到质量矩阵里面。张赫也提过用面缘法来对惯性水动力系数进行估算。张晓频采用现有的比较成熟的商业流体力学软件fluent模拟潜水器的粘性绕流流场,模拟阻力试验、斜航试验和平面运动机构(pmm)试验,求解操纵性水动力系数。建立多功能潜水器六自由度运动的数学模型,编写仿真程序,预报其操纵性能[3]。

  带有均衡潜伏系统的数学模型的建立,推进器的推力模型,舵的水动力系数模型及升降系数模型,海流模型、海浪模型及带缆的数学模型等。这些模型有的时候对仿真系统的仿真结果影响不大,有的时候却是起到主要影响作用,因此我们要视情况而定以达到仿真的最佳效果。梁宵构建了舵、翼、桨联合操纵的微小型水下机器人运动仿真系统,讨论pdce运动控制系统结构及主要组成部分并通过外场试验来验证其可行性及可靠性[4]。

  3.视景仿真的应用

  不论我们研究什么理论到最后都要进行试验的验证,仿真就是为了使得试验更简单,更直观,风方便,甚至可以做到一些现实中无法做到的假设试验。

  张赫过定常流动和非定常流动这两种情况进行不同试验形式的模拟计算,在得到模拟结果的同时,给出相应循环水槽试验结果,最后做出对比结果的分析。其中定常运动包括模拟直航试验和模拟斜航试验,非定常试验包括模拟平面运动机构进行的五种操纵性试验。最后在结论分析中对上述三种数值计算方法进行了总体的比较和分析,并由试验结果给出了用于建立潜水器空间运动方程的各个系数。为了我们的研究需要,可以发挥我们自己的想象合理的去做仿真试验,会得到意想不到的好处与突破创新。

  4.结论

  建立了动力学模型,研究了对象的水动力性能,得到运动方程所需的水动力、重力、浮力、推进器作用力等,并在此基础上建立了以推进器为主要操纵方式的运动仿真系统,对水下机器人的运动完成视景仿真,得到视景仿真的效果图。我们不但可以做不同的试验来获得水下机器人的操纵性能、适航性及受力变化情况,还可以此来对其进行结构上分析与设计。之后我们还可以将水下机器人的高度智能化进行视景仿真来验证与设计。还可以对某些重要的系数进行参数识别的仿真实验,还要继续加强视景仿真的真实性,来适应需求更高的仿真。 [科]

  【参考文献】

  [1]贾欣乐,杨延生.船舶运动数学模型.大连海事大学出版社,1999.

  [2]张晓频.多功能潜水其操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文,2008.

  [3]长航程潜水器操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文,2009.