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乐高创意机器人教程(中级 上册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载

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乐高创意机器人教程(中级 上册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载

书名:乐高创意机器人教程(中级 上册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:隋金雪,邢建平

出版社:清华大学出版社

出版时间:2016-04-01

书籍编号:30293885

ISBN:9787302431572

正文语种:中文

字数:93000

版次:1

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

乐高创意机器人教程(中级 上册 10~16岁)pdf/doc/txt格式电子书下载











内容简介


本书为青少年机器人创新教育课程,以乐高机器人套件为教具,主要围绕机械结构展开,给孩子最初的科学创新启蒙教育。主要内容包括机器人与科技、奇妙的几何结构、杠杆的应用、高级天平、机械与齿轮、变速箱、冠状齿轮、齿条与转向、蜗杆、锥齿轮、综合结构、摩擦力、重力与重心、挤压机、自平衡,共15课。


本书适用于初中(10~16岁)机器人创新教育,也适用于社会机器人创新教育培训机构选用,更适合作为广大家长朋友给孩子进行创新教育的指导用书。



青少年iCAN+创新创意实践指导丛书


编写委员会


主 编:邢建平


副主编:隋金雪 陈言俊


编 委:朱瑞富 刘传河 陈桂友 朱振成 王军 刘其彬 于文越


本书编写人员:隋金雪 邢建平


本书其他编写人员:王志翔 韩冰 邓鸿宇 刘海锐 田南南 雷友凤 任宪华

序 iCAN+梦想的力量


2006年夏天,我从美国回到北京大学,为了解决高科技专业学生的就业问题,机缘巧合在无锡与企业一起发起了国际大学生iCAN创新创业大赛,致力于探索以物联网为代表的高科技领域的创新,并促成了温家宝总理2009年提出的“感知中国”物联网中心落户无锡。iCAN还引领成就了中国物联网领域发展的许多人和故事。目前,国际大学生iCAN创新创业大赛已成为国际iCAN联合会、教育部创新教学方法指导委员会、全球华人微纳米分子系统学会联合主办的一项国际范围年度创新赛事,是教育部质量工程支持项目。从诞生于中国的一个区域性、地方性赛事发展成为国际性比赛,并成为最具影响力的全球消费类电子展CES的官方合作展评活动,每年全球有数以万计的大学生、教师、志愿者曾经参与到iCAN活动中,通过iCAN赛场,传递Yes,iCAN的精神,让每个人找到内心深处的自信,从心底迸发出一股强大的力量,让更多年轻人做出自己的原创性作品,走上创新创业之路!


2015年,iCAN走过了八年创新创业的历程,进入iCAN 2.0时代,恰逢李克强总理提出“大众创业,万众创新”,中国迎来了创新创业的大浪潮,无数人在创新创业的路上挥洒着汗水,编织着梦想。无意之中,我们iCAN创新创业又成为走在总理工作前面的事业,得到了国家领导人的重视,刘延东副总理曾2次莅临iCAN活动现场,对大赛进行指导,数十位国内外院士、知名学者,数百家著名企业、专家、投资人成为iCAN活动的志愿者和赞助方,在数以万计的iCAN支持和志愿者中,有一位教授非常重要,他就是山东大学的邢建平老师。


认识邢建平老师,纯属偶然。七年前的一个深夜,意外收到了来自山东大学的一封邮件,邢老师在信中谈到他对中国当今教育的一些思考以及愿意承担iCAN创新竞赛山东赛区工作的想法。不久我去了趟济南,从此我与邢建平老师成为iCAN志同道合的同路人、iCAN事业合作伙伴。邢老师积极工作、善于思考和善于组织的特点成就了山东大学、山东赛区的发展,很快邢老师被推选为iCAN全国组委会执行副主席,成为我最好的搭档和帮手。我们也一起努力,辗转于国内、国外的企业和学校,共同打造堪比“中国好声音”的中国乃至世界最公平、最富创造性的创新创业比赛。


隋金雪老师则是三年前通过其指导带领山东工商学院的大学生队伍参加iCAN创新创业大赛时结识的,大家有着共同的教育理念和价值观,如今也成为iCAN同一个战壕里的老友了。“上下同欲者胜”,事实上,在邢老师、隋老师的带领下,iCAN山东赛区连续几年成为发展最迅速、参加人数和队伍最多、取得成绩最好的赛区了。


两年前的一天,邢老师提出了iCAN+青少年创新创意大赛的设想,青少年是国家的未来,青少年的创新就是万众创新之本,良好的综合创新能力培养必须从青少年开始。如何能够将iCAN这种理性且富有创造力的思维、活动模式向大众普及,更希望发挥高等教育的优势,与中小学校和青少年“手拉手”,从教育的源头培养、引导、改变中国的基础教育生态现状和环境,青少年需要“北斗”星光指引其理想之梦的拓展实施。尽早学习、实践和掌握了科学创新思维和系统科研方法的青少年,才是灵动的未来中国和世界的创新领导者。


习近平总书记说:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力,也是中华民族最深沉的民族禀赋。在激烈的国际竞争中,唯创新者进,唯创新者强,唯创新者胜。”“少年智则国智,少年强则国强。”为此,邢老师和隋老师在山东几年前就开始进行探索和尝试,他们在大学里率先开设了创新通识核心课程,例如科研方法与训练导论、物联网创新课程设计、单片机创新设计等,大胆进行课程改革,摒弃“一本书”主义,开展与赛训相结合、启发式教学、方法式引导、过程化实战、项目团队制、导师小组制、校企间互动、一张纸考试等,收到了很好的效果,学生们的学习兴趣和效果均有很大改观,很多学生明确了目标、发现了兴趣、找到了方法、塑造了自信。为加强创新教育科普工作,两位老师在济南、烟台举办了多期面向青少年的科技夏令营、特训营活动,自己设计课程,并亲自授课和指导学生们的实践活动,指导孩子们画简历、查资料、读论文、做实物、编软件、写专利、微视频、路演秀等,谆谆教导、耐心细致,反映出他们是极具博爱之心的好老师,真正引导孩子们去掌握和运用创新式解决问题的方法论和工具集,还具体启发、指导了10多支青少年队伍参加活动和比赛,最终推选了5支队伍参加当年大学生国赛,其中邢老师作为指导老师的1组青少年队伍项目“远程宠物喂食器”获得了大学生组全国二等奖的好成绩,让我们看到了中国青少年灵动的希望,也日渐明确了青少年素质教育改革的方向、内容和策略。十分巧合的是,当年度国际大学生iCAN创新创业大赛全球总决赛中,获得全球总冠军的也是日本的一支中学生青少年队伍(2015年该项目获得了日本首相奖),他们战胜了来自全球二十多个国家的大学生队伍。这更加深了我们对于青少年创新创业教育的思考和关注,为了国家和民族的进步,我们决定作为iCAN 2.0时代的重要举措,开始筹备中国(国际)青少年iCAN+创新创意大赛,由我担任名誉主席,邢老师担任主席,希望他成为青少年喜欢的iCAN+“董浩叔叔”,旨在为青少年提供一个全方位展示自己创新能力的平台,让更多的青少年在iCAN的舞台上相互交流、共同进步。

前言


机器人课程是一门综合性学科,包括机械结构、能源动力、智能控制三大方面的知识,适合青少年学习。本书注重理论知识与动手实践相结合,强调创新性和趣味性。以主题活动为主线,并将其贯穿于整个理论教学和实践过程中;以机械结构为主要内容,构建反思、延续生活,用有限的零件创造无限的可能。


机器人课程旨在开拓学生思维,培养学生的探索精神,让大脑动起来,充分发掘青少年的创造潜能,提高解决实际问题的综合能力。本书的课程以风靡世界的乐高机器人套件为教具,为课程的开展提供了强劲的动力,给课堂带来无限的可能。只要你有想法,就可以动手实现。


本书独创的青少年机器人创新教育体系,让孩子们在玩乐中学习,开拓思路,动手动脑;在接触知识的同时,动手搭建积木,并且亲身探究、验证所学的知识,保证每节课的知识当堂吸收,并能举一反三。经过本书创新教育体系的学习,学生的动手能力、自主学习能力、合作探究能力会大幅提高,并且具备参加青少年科技竞赛的能力。机器人创新教育课程可以帮助每一个孩子激发兴趣、启迪思维、点燃智慧火花,并提供成长动力。


目前,全国百万青少年机器人爱好者通过各种形式进行机器人的高科技竞技和工程研究活动。青少年机器人活动已经成为一项综合多种学科知识和技能的科技活动。孩子们通过计算机编程、工程设计、动手制作与技术构建,结合自己的日常观察、积累,寻求最完美的解决方案,发展创造力。通过本书的学习,让孩子们认识到:任何问题都不是只有一种解决方法,灵活的思维方式才是解决问题的关键。

第1课 机器人与科技

1-2

主要内容 设计机器人所需知识与工具

知识探索


机器人由哪些部分组成?


机器人可以完成哪些工作?


制作机器人最重要的是什么?

机器人的发展


机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自20世纪60年代初问世以来,经历40年的发展,已取得长足的进步。

1-1

工业机器人在经历诞生、成长、成熟期后,已成为制造业中不可缺少的核心装备。约75万台机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。

聪明机器人诞生:通过语言教机器人完成任务

1-3

Baxter是机器人大师鲁尼·布鲁克斯的又一件作品。它是有两条能够自由活动的手臂的机器人,长着一张平板的脸,脸上的卡通眼睛还会转动。


最重要的是,Baxter内置了一套开源机器人操作系统ROS。这是硅谷全面提供机器人应用开发包的公司“柳树车库”开发的系统。你既可以给它编程,也可以像教孩子做事一样,通过动作和语言教机器人完成任务。

机器人的类型


仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等不同用途的特种机器人纷纷面世,而且以飞快的速度向实用化迈进。

41419

1-4

现实版“瓦力”——Jibo

1-5

提起机器人,总觉得它们离我们还很遥远,还只存在于《机器管家》《终结者》《机器人瓦力》这样的电影里。2014年,社会机器人的奠基人之——Cynthia Breazeal女神出手,在Indiegogo众筹平台上推出一款家用机器人——Jibo。

1-6

这款受用户和投资人喜爱的Jibo是一台社会机器人。它能够识别用户的需求,并据此做出相应的反应,还能与人互动。

生活与科技


智能机器人是科技发展的产物,它在人们的生活与工作中将得到越来越广泛的应用。


机器人领域极具综合性,设计开发人员需要具备物理知识、基本的计算机知识、编程技能、数学思维以及智能控制理论知识,等等。


机器人可以帮助人们完成很多繁重的工作,还可以陪伴人们娱乐。


想一想,怎样才能自己制作一个机器人呢?


从RoboCup看机器人发展:未来就在眼前


RoboCup(Robot World Cup)是指机器人世界杯赛,是当前国际上级别最高、规模最大、影响最广泛的机器人赛事,由RoboCup国际联合会主办(总部设在日本东京,正式注册在瑞士伯尔尼,是一个国际性的研究和教育组织)。其主要目的是通过提供一个标准的、易于评价的比赛平台,促进MAS(Multi-Agent System)和DAI(Distributed Artificial Intelligence)的研究与发展,最终目标是经过50年左右的研究,使机器人足球队能够战胜人类足球冠军队。

1-11

中国参赛代表团在RoboCup历届比赛中表现突出。在2000年澳大利亚墨尔本举办的第4届比赛中,中国科技大学蓝鹰队参加了仿真组比赛,成为我国历史上第一支进入RoboCup世界杯赛决赛阶段的队伍,被国外媒体称为“中国机器人足球比赛的开拓者”“精彩的表现令人惊叹!”。之后,中国代表队在各届比赛中越发奋勇。

1-12

比赛只是一个平台,更重要的是通过比拼,加强交流和学习,促进科学发展,推动技术进步,培养更多人才。


制作工具


制作一个功能强大的机器人,需要用到哪些制作工具呢?首先,要运用零件设计机器人的外形。

1-13

其次,想让机器人自动运行,只有机器人的身体是远远不够的,还需要让它拥有思想,要给它编写程序。

1-14

EV3软件

这是一款图形化的编程软件,专门针对中小学生开发。它功能强大,易学易用。

第2课 奇妙的几何结构

2-2

主要内容 机器人结构中的几何学

知识探索


你知道二维与三维的区别吗?


机器人需要用到什么结构?


怎样的结构才稳定?

立体图形


在同一个平面内的几何图形是平面图形。比如,下图左侧的二维码就是平面图形,也称为二维图形。


各部分不在同一平面内的几何图形是立体图形。如下图右侧由一个或多个面围成的图形。它可以存在于现实生活中,也叫三维图形。

2-1

我们通常见到的结构都是立体图形。

几何机器人

几何机器人有别于传统的仿人形两足、四足、多足、蛇形,以及轮式、履带式等广义机器人。
它的特征是具有

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