走近機(jī)器人

前言

　　近年來(lái)，隨著科技教育理念的更新，我國(guó)中小學(xué)生的科技活動(dòng)發(fā)生了重要的變化。從內(nèi)容上看，日益從單純的知識(shí)和技能的傳授轉(zhuǎn)向?qū)茖W(xué)方法、科學(xué)精神和技術(shù)創(chuàng)新能力的關(guān)注；從形式上看，日益從傳授和訓(xùn)練類活動(dòng)轉(zhuǎn)向體驗(yàn)和探索類的活動(dòng)；從途徑上看，日益從課內(nèi)外、校內(nèi)外相互割裂的狀況轉(zhuǎn)向課內(nèi)外和校內(nèi)外相結(jié)合。這些轉(zhuǎn)變對(duì)全面提高我國(guó)青少年的科學(xué)素養(yǎng)，使他們盡快成長(zhǎng)為適應(yīng)知識(shí)社會(huì)需要的創(chuàng)新型人才具有重要的意義。然而，以上轉(zhuǎn)變的實(shí)現(xiàn)還受到科普和科技教育資源缺乏以及高水平師資力量短缺的制約。在資源方面，我國(guó)中小學(xué)校的科技活動(dòng)長(zhǎng)期采用“師傅帶徒弟”的經(jīng)驗(yàn)主義模式，缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也沒(méi)有規(guī)范的教學(xué)指導(dǎo)用書(shū)和配套的工具器材；在師資力量方面，我國(guó)還缺乏一支專業(yè)化的科技活動(dòng)教師隊(duì)伍，絕大部分科學(xué)學(xué)科的教師只是關(guān)注知識(shí)的傳授和訓(xùn)練，忽視科學(xué)方法和技術(shù)創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。　　值得欣慰的是，在一些辦學(xué)條件較好和辦學(xué)理念先進(jìn)的學(xué)校中，在以科技教育為重點(diǎn)的校外科技教育機(jī)構(gòu)中，活躍著一批長(zhǎng)期致力于組織和指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科技活動(dòng)的科技輔導(dǎo)教師。他們是特定科技項(xiàng)目的“發(fā)燒友”，每個(gè)人都有令人嘆服的獨(dú)門(mén)絕活；他們是學(xué)生科技活動(dòng)的“引路人”，每個(gè)人都有技藝超群的得意門(mén)生。為了更好地發(fā)揮這些科技輔導(dǎo)教師的作用，北京師范大學(xué)科學(xué)傳播與教育研究中心和北京市教育委員會(huì)體育美育處在科技教育新理念的指導(dǎo)下，組織北京市校外教育單位和中小學(xué)長(zhǎng)期從事科技活動(dòng)輔導(dǎo)的優(yōu)秀教師、相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家、工程師和工藝師等，對(duì)當(dāng)前中小學(xué)校開(kāi)展的各種科技活動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)行了細(xì)致的分析和梳理，編寫(xiě)了這套《新科學(xué)探索叢書(shū)》?！　∵@是一套適用于中小學(xué)生開(kāi)展科技活動(dòng)的新型科普?qǐng)D書(shū)，包括神秘的宇宙、航天圓夢(mèng)、地球探秘、奇妙的生物、電子控制技術(shù)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、生活萬(wàn)花筒、模型總動(dòng)員等8個(gè)系列，每個(gè)系列將推出5～10個(gè)分冊(cè)。每個(gè)分冊(cè)約包含12～20個(gè)課題，可用于一個(gè)學(xué)期的中小學(xué)科技活動(dòng)選修課教學(xué)。為滿足科技活動(dòng)課教學(xué)的需要，每個(gè)課題都以教學(xué)設(shè)計(jì)的形式編寫(xiě)，包括引言、閱讀與思考、實(shí)踐與思考、檢測(cè)與評(píng)估、資料與信息五個(gè)組成部分。

內(nèi)容概要

　　《走近機(jī)器人：發(fā)展篇》的內(nèi)容設(shè)計(jì)符合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，由淺入深，從簡(jiǎn)單的機(jī)械搭建，到結(jié)構(gòu)和機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)，再到機(jī)器人的簡(jiǎn)單制作，可作為小學(xué)生機(jī)器人學(xué)習(xí)的教學(xué)材料。《走近機(jī)器人：發(fā)展篇》的教學(xué)目標(biāo)可分為三個(gè)維度。　　知識(shí)技能　　了解機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)、產(chǎn)生背景，機(jī)器人研究和應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展方向。知道機(jī)器人的組成、工作原理及機(jī)器人傳感器的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)實(shí)例了解什么是程序，并能在老師、同學(xué)的幫助下操作教學(xué)機(jī)器人，編寫(xiě)簡(jiǎn)單的程序控制機(jī)器人完成簡(jiǎn)單的任務(wù)，如機(jī)器人行走、唱歌、避障等。了解機(jī)器人給人們的生活和生產(chǎn)帶來(lái)的變化和影響?！　⊥ㄟ^(guò)實(shí)際操作，體會(huì)機(jī)器人的工作原理。在動(dòng)手操作中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和綜合運(yùn)用知識(shí)技能的能力，形成圖形化的思維過(guò)程。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，了解通信技術(shù)和傳感技術(shù)在其中的應(yīng)用，掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法?！　B(tài)度情感　　培養(yǎng)進(jìn)一步了解和研究機(jī)器人的興趣。　　《走近機(jī)器人：發(fā)展篇》每單元分為“閱讀與思考”“實(shí)踐與思考…檢測(cè)與評(píng)估”“資料與信息”“提示與答案”五個(gè)部分。這五個(gè)部分可以很好地引導(dǎo)學(xué)習(xí)聯(lián)系實(shí)際，構(gòu)建知識(shí)體系，并在反思的基礎(chǔ)上加深理解，是一個(gè)科學(xué)的動(dòng)手做的學(xué)習(xí)過(guò)程?！　　蹲呓鼨C(jī)器人：發(fā)展篇》的編寫(xiě)單位是北京市西城區(qū)青少年科技館。西城區(qū)青少年科技館是北京市最早一家擁有區(qū)級(jí)學(xué)生機(jī)器人活動(dòng)的校外機(jī)構(gòu)，該館每年舉辦的機(jī)器人創(chuàng)意競(jìng)賽活動(dòng)在全區(qū)青少年中具有廣范的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在西城區(qū)青少年科技館還在繼續(xù)與大學(xué)研究機(jī)構(gòu)合作制作和設(shè)計(jì)更新的適合各個(gè)年齡特點(diǎn)的機(jī)器人展品。　　為了使《走近機(jī)器人：發(fā)展篇》內(nèi)容更豐富、形式更活潑，書(shū)中采用了一些珍貴的圖片，由于種種原因，我們沒(méi)能與部分圖片的著作權(quán)人及時(shí)聯(lián)系上，懇請(qǐng)各位見(jiàn)書(shū)后能與我們聯(lián)系，我們將依照國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及時(shí)付酬。在此也特別感謝各位對(duì)我們的理解和支持！

書(shū)籍目錄

第一單元　走進(jìn)機(jī)器人世界第二單元　機(jī)器人的組成第三單元　大力鉗第四單元　伸縮器第五單元　快速旋轉(zhuǎn)第六單元　奇妙變速第七單元　靈活上升第八單元　省力搬運(yùn)第九單元　快速滑行第十單元　迅速提升第十一單元　智能大巴第十二單元　智能旗桿第十三單元　機(jī)器貓第十四單元　機(jī)器蟲(chóng)第十五單元　太空飛行器第十六單元　小丑表演第十七單元　神奇小畫(huà)家第十八單元　新手臂

章節(jié)摘錄

　　18世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期，人們對(duì)齒輪進(jìn)行了大量的研究，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展。1733年法國(guó)數(shù)學(xué)家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用漸開(kāi)線作為齒廓曲線。19世紀(jì)出現(xiàn)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)，解決了大量生產(chǎn)高精度齒輪的問(wèn)題。1900年，普福特為滾齒機(jī)裝上差動(dòng)裝置，能在滾齒機(jī)上加工出斜齒輪，從此滾齒機(jī)滾切齒輪的技術(shù)得到普及，展成法加工齒輪占據(jù)壓倒性優(yōu)勢(shì)，漸開(kāi)線齒輪成為應(yīng)用最廣的齒輪?！　?899年，拉舍最先實(shí)施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年，美國(guó)的懷爾德哈伯最先提出了圓弧齒廓的齒輪，1955年，蘇聯(lián)的諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深入的研究，圓弧齒輪得以應(yīng)用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開(kāi)線齒輪易于制造，有待進(jìn)一步改進(jìn)?！　↓X輪一般由輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓組成。輪齒簡(jiǎn)稱齒，是齒輪上每一個(gè)用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對(duì)齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩個(gè)相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開(kāi)線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓；分度圓是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。　　齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等來(lái)分類。齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開(kāi)線齒輪較容易制造，因此在現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開(kāi)線齒輪占大多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。

編輯推薦

　　創(chuàng)新設(shè)計(jì)　　每個(gè)人都對(duì)機(jī)器人充滿著各式各樣的神奇幻想。《走近機(jī)器人：基礎(chǔ)篇》結(jié)合小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，融合理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的科學(xué)方法，講解機(jī)器人、機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)，和大家一起進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)器人的制作，并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系、建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)反思思維的形成。你想親手制作一個(gè)人機(jī)器人嗎？趕快翻開(kāi)這本機(jī)器人的入門(mén)教材吧！

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