教育中人形机器人运用研讨范文

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目前世界上使用的机器人主要是工业机器人，其中一般以上是面向制造业的工业机器人，即主要用于第二产业。在进入21世纪的今天，机器人已经不再局限于工业上的应用，而应该在社会的各个行业合理利用。近年来，全国机器人大赛的举办为这些需求提供了一个平台，其中的人形机器人舞蹈大赛更是成为社会各界关注的焦点，各大、中、小学校在此项目上的参与度呈现出逐年递增。因此如何让人形机器人在教育应用上发挥其应有的作用成为了当前研究的重点和难点。

1相关研究

人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比，人形机器人具有显著的优势。而且人形机器人以与人近似的形态出现，对人类来说就不会感到特别的陌生，也不会产生排斥心理，更容易被人类所接受，所以人形机器人将可能是未来日常应用中最重要的智能机器人。人形机器人的研究起步于上世纪60年代后期，目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。1973年,加藤等人在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WAROT-1。进入90年代，人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现，从而推动了人形机器人技术的快速发展。如今，人形机器人向这两个不同的方面发展，一个是外形上与真实人类的细部特征相同的发展；另一个是功能上接近真实人类，具备和人类一样的运动能力和灵活性及对环境的判断能力。在2005年的日本爱知博览会上，就出现了多种与真人外观一样的机器人，在北京第智能机器人与系统国际会议上，我国同样也出现了这类人形机器人。现阶段应用于教育的人形机器人是由伺服电机、控制主板、锂电池、金属框架与控制主板相配套的软件组成。例如ROBOT?X人形机器人，在机器的各活动关节的配置多达17个伺服舵机，具有17个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。控制主板类似于人形机器人的大脑，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。锂电池就是人形机器人进行活动的能量。金属框架类似于人形机器人的骨骼，支撑着整个机器人。这些部件组合起来的人形机器人能在音乐的伴奏中完成起舞、行走、起卧、武术等表演，甚至还能完成翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。

2人形机器人的优势及不足

人形机器人与其它类型机器人的对比（如下表1）：表1人形机器人与其他类型机器人的对比从表中可以看出人形机器人在程序的编写、逻辑思维能力、外形、创意、动作设计方面都比其它类型机器人更具有优势。做好一个人形机器人需要很多的创意以及个性的需求，首先要设计好机器人整体框架的构建；接下来是人形机器人的动作设计，它需要设计出能够吸引注意力的动作，而且要能与音乐完美的结合；再下来就是机器人外观的设计，也需要能够吸引人的注意。这些方面都能够很好地锻炼学生的创意思维和个性的突出。另外，新课程改革更加注重的是学生的个性以及能力的发展，相比于其它类型的机器人，人形机器人在这两方面能给学生提供更好的锻炼机会。目前,许多新技术不再隶属于单一学科,而是多门学科的高度综合。人形机器人技术就是一门综合应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等学科的最新成就的技术。而人形机器人在教育中的推广能有效地激发学生的学习兴趣，有很好的趣味性和挑战性,有以下作用：1）培养学生的逻辑思维能力。编写程序是机器人教学的一个重要的内容，程序就相当于机器人的思想。学生在了解机器人的结构、工作原理和各部件功能的基础上，根据任务来编写程序。程序必须是有严密逻辑结构的，可以使机器人按照程序进行活动。可见，程序的编写为培养学生的逻辑思维能力提供了一个极佳的途径。2）培养学生分析问题和解决问题的能力。制作教育机器人是一个非常复杂的过程，涉及机器人的搭建、编程、运行和调试的反复过程。学生要学会分析问题，分析是哪一个环节出现问题。学生在分析原因的同时，也要考虑解决问题的办法，根据实际情况进行修改、调试和优化，分析出错的原因，提出解决问题的办法。3）培养学生的动手能力。机器人实践过程是一个实际动手操作的过程。机器人的搭建过程是学生手脑结合的过程，需要运用数学、物理、化学、机械、材料等方面的知识，需要学生的动手实践能力。4）培养学生的创新能力。创新能力是现在教育最常提及的一个重要内容，也是教育开展的一个重要目标。我校的参赛队伍在参加的中国智能机器人大赛上常常取得良好的成绩，与其他学校最大的区别的就是机器人的创新。我们的机器人除了自己不能生产的部件之外，从设计到制作再到编程都是我们自己解决，这就在众多相同的机器人中占有优势地位。5）培养学生的团队合作能力。机器人教学大多是以小组的形式展开，机器人的学习其实就是团队合作学习的过程。它要求团队成员团结合作，利用集体的力量来完成个人力量难以完成的问题,在实践中培养自己的团队合作能力。在高等学校中开展人形机器人的教学，进行多层次的机器人教育,既可以普及学生的机器人知识,加强机器人专业建设,又可以提高机器人的应用水平。在各级各类学校积极把机器人引入课堂,更多的中小学生得以学习机器人知识。机器人课堂教学成为中小学信息技术教育的重要组成部分。在科技创新活动方面,形成一个广大中小学生、大学生直到专业科研人员以及机器人爱好者都积极参加各级各类机器人比赛的局面。机器人不再神秘,直接走入人们的生活学习中。在这种氛围下,更多的人参与到机器人的研制与应用中去,必将促进机器人的大发展,从而促进社会的发展。

3目前存在的问题

人形机器人的发展相对于其它类型的机器人而言起步较晚，在技术上还不成熟，受到的重视不够，发展模式存在着一定的弊端。

3.1人形机器人的发展还处在初始阶段，技术不成熟世界上广泛使用的机器人主要是工业机器人，而且都是面向制造业的工业机器人，从而导致了人形机器人的发展相对较迟。而且各国在人形机器人的发展上各有不同，例如日本在人形机器人的行走方式上相对较为关注从而其发明出来的人形机器人的行走是相当不错的，而且由于日本在电子方面的发展较为先进，生产出来的机器人在感应上也相对的成熟。而美国一直注重智能机器人和军用机器人的研究，研发出多种功能强大的智能机器人和军用机器人，从而导致人形机器人发展的方向不同。而且各国发展的人形机器人在各方面上都存在着一定缺陷。

3.2没有引起教育届的广泛重视，缺乏宣传和引导随着科技的不断发展，机器人开始步入小、中、高校。在许多的大型机器人比赛上参加的比赛队伍也越来越多。但是，由于受机器人的价格、平时的维护等多方面因素的影响，机器人教育并没有得到大力的推广，而且许多学校也只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。从当前实物机器人课堂教学的开展情况来来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是：学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。但是，现在举办的比赛大部分都是以大学生为主流，中、小学生参加的相对较少。并且目前只有浙江、上海、江苏等极少数的地区和学校将实物机器人纳入了正规课堂教学。

3.3思维定势，沿袭车型的发展思路，穿新鞋走老路人形机器人现在受许多家公司青睐，正在被研究开发新的机型来适应市场。然而由于人形机器人沿袭了车型的发展思路还是出现了与其相同的问题：产品缺少规范，品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低，适应于不同学段的性能价格比高的产品很少，特别是对学校而言，开展人形机器人课堂教学初期投入较高，持续费高，难以长期发展。这些存在的问题需要各界关注，避免走上以前的老路，应该开辟出一条能够让人形机器人这么一个有着巨大潜力的项目发展下去的道路。

4总结

通过以上的分析，本文认为人形机器人在教育中的应用有利于学生各方面能力的发展。虽然在现阶段，人形机器人的普及应用还存在着诸多方面的困难，但是这些不足会随着科技的发展、政府和教育机构的重视而逐步被改进的。在现阶段，教育各界都应该重视、积极参与这一领域的发展，这样才能使人形机器人在教育中发挥其应有的作用，从而使更多的学生因此而收益。