《普通高中课程指南和语文等学科课程标准（2017年版）》教材〔2017〕7号

高中阶段教育是学生个性形成、自主发展的关键时期，对提高国民素质、培养担当民族复兴大任的时代新人，具有特殊意义。普通高中课程是实现高中阶段育人目标的重要载体，体现着国家意志，在落实立德树人根本任务中发挥着关键作用。

《普通高中课程指南和语文等学科课程标准（2017年版）》之“普通高中通用技术课程标准” 新增设了《机器人设计与制作》课程。机器人是当今发展迅速、应用广泛且技术高度综合的现代技术产品。本模块旨在帮助学生深化对人机关系的认识，体会机器人设计与 制作中软硬件协调、系统控制及路径规划的思想及方法，增强机械技 术、电子技术、控制技术、计算机技术等的综合运用能力。 本模块由“机器人结构与传动机械”“机器人感知与传感器”“机 器人控制器”“机器人控制策略”四个单元组成。

教学内容要求

（1）阐述机器人的产生过程、应用现状与发展历史，理解机器人 三定律的内容和含义，并结合实例分析机器人与人类及环境的关系。

（2）理解机器人的基本构成、典型结构和应用背景，说明自由度 的内涵，区分机器人的感知、控制、驱动等环节，学会拆卸、组装机 器人的基本方法。

（3）正确分析常见连杆传动装置的结构及其应用，并根据需求设 计和制作简单的连杆装置。计算简单的齿轮传动比，按照装配图样安 装和调试简单的齿轮装置。学会机器人机械结构的初步设计方法。

（4）理解机器人的基本感知功能，掌握传感器感知外部环境信息 的基本原理和方法，通过比较和分析了解机器人常用传感器的种类和 特点。

（5）根据机器人的功能要求选择、安装与调试传感器。

（6）结合实际案例说明机器人路径规划与运动控制开发的常用控 制器种类，了解控制器软硬件开发过程，理解一种控制器的基本组成 及工作过程。

（7）设计一种机器人控制器的最小系统硬件，掌握控制器与传感 器接口电路、执行装置驱动电路的设计方法。

（8）理解机器人路径规划和运动控制的概念和功能，掌握机器人 常用路径规划和运动控制的设计方法。

（9）熟悉一种用于机器人路径规划和运动控制的计算机编程语言 及其调试环境，掌握编制计算机程序实现机器人路径规划和运动控制的方法，并完成程序调试和程序下载。

教学策略  

可采取组织学生实地参观或观看视频等方式，了解机器人的工作 过程，体会机器人与人、机器的关系；可提供几种不同类型的机器人 平台，指导学生进行拆卸和组装，在拆装过程中，让学生分析机器人 的机械结构特点和动作协调性要求，理解机器人机械结构的设计方 法；可采用观察日常生活中常见的传感器，分析其工作原理，借助认 识人类自身的感觉器官获取外部环境信息的方法，加深学生对传感器 在机器人设计中重要性的认识；可通过为机器人设置不同的功能要 求，指导学生选择合适的传感器；可通过机器人运动实例说明机器人 路径规划和运动控制的含义、必要性和实用性；从简单到复杂地讲解 机器人实例，说明路径规划和运动控制的程序设计方法，通过机器人 运动程序例程，指导学生从简单模仿例程、修改例程到编制新的例 程，强化学生理解路径规划和运动控制的计算机程序的编制、调试和 下载等基本技能；可借助控制芯片及外围电路设计最小控制系统，利 用控制器的A/D（模拟/数字信号转换模块）、D/A（数字/模拟信号 转换模块）、DIO（开关量输入、输出模块）等接口通道，完成传感 器信息采集、处理和执行装置的驱动设计；学会采用仿真软件对控制 系统进行仿真；可借助硬件设计案例和软件例程分析，指导学生从简 单到复杂、从模仿设计到自主设计，完成机器人控制系统硬件和软件 设计。 项目任务提示 可对轮式、双足、多足等不同类型机器人进行拆卸、组装、改进 设计和运行，也可以开展灭火、取球、竞速、搬运等不同功能机器人 的设计和调试项目。

学业要求

 通过本模块的学习，学生能理解机器人三定律的内涵，了解机器 人对人类生活的影响，体会机器人与人、机器的关系；能理解机器人 基本组成和典型结构，掌握轮式机器人、足型机器人基本工作原理； 能拆卸、组装机器人；能根据机器人的感知需求合理选择传感器，至 少能实现机器人的避障、寻迹、光控、声控、加速、减速、匀速等功 能中的任意四项；能结合案例分析，理解机器人路径规划和运动控制 的典型任务，掌握机器人路径规划和运动控制的计算机程序设计、调 试、下载方法，实现至少一种机器人的路径规划和运动控制任务；能 结合案例分析，完成最小控制系统的软硬件设计，利用控制器的A/D、 D/A、DIO设计完整的机器人的传感器信息采集、处理和执行驱动； 能撰写机器人设计书。