师:同学们好,今天我们将一起学习小学三年级广州版综合实践活动劳动教育第五单元第二课时——机器人的设计与制作。请大家准备好本节课需要用到的工具。接下来,我们看一下本节课的活动目标,请大家认真阅读。温馨提示,本节课同学们开展的活动,请在老师和家长的指导下完成,确保安全。
上节课,我们了解了人工智能第一代、第二代的发展,还知道机器人种类繁多,能为人类生活提供便利,服务于各个领域。在我们周围,已经有了很多不同类型的机器人,像工业机器人、农业机器人、医用机器人、军用机器人、科学探索机器人、排险救灾机器人、服务机器人、娱乐陪伴教育机器人、家用机器人等等。相信同学们对智能机器人都很感兴趣。
有一天,小严兴奋极了,因为妈妈带他来到一间机器人餐厅,餐厅里各种各样的机器人深深吸引了小严。让我们跟着小严一起去看看吧。
生:大家好,今天我们来到机器人餐厅,听说这里的厨师和服务员都是由机器人担任的,一起去看看吧。机器人餐厅的工作都由机器人承担,真方便呐。我也想设计和制作出一个机器人呢。
师:机器人餐厅确实很有趣,同学们一定也很感兴趣。那让我们一起来试试开展设计制作机器人的实践活动。请同学们讨论一下,设计制作机器人需要哪些方法和步骤呢?人们在设计机器人的时候,通常会根据需求去设计机器人的外形和功能。大家看,设计师从动物身上得到启发,利用动物的特性设计出了仿生机器人。比如,根据苍蝇的样子设计出苍蝇机器人,它能混入昆虫世界采集、传输各种数据,让我们深入了解昆虫世界的奥秘。当我们想了解海底世界的奥秘时,就仿照螃蟹、鱼类设计制作出机器人,让它们能在海底自由活动。
我们每个人对机器人的要求不同,会让它帮助我们完成各种不同的工作。那么,你想设计一个具有什么功能的机器人,它会在怎样的环境下为你提供服务,又会帮你完成什么任务呢?这是我们首先要思考的问题。让我们一起来听听下面这些同学对设计有什么设想吧。
生:因为我们学校的传统文化是茶,我们希望把茶和现代机器结合起来,用机器人完成泡茶、端茶、奉茶的工作,既能把茶平稳地端到客人面前,又不会让客人久等。
生:我想设计一个交警机器人,它戴着蓝色的帽子,左手拿着警告牌,右手拿着指挥棒,看起来十分专业。它可以代替警察指挥交通,让警察晚上能好好休息。
师:听了这些同学的想法,相信你们脑袋中也有构思了吧。在你的构思中,想到了哪些机器人的功能呢?赶快跟小伙伴交流一下各自的想法,说不定会有意想不到的收获哦。小严同学也想设计一款机器人,他兴高采烈地来到商场,想去书店找一些有关机器人的书籍做参考。我们来看看他又遇到什么难题了吧。
生:小严想找到商场里的书店,便找问路机器人帮忙。机器人热心地告诉他具体路线,可小严自己找不到路线呀。他请求机器人带他去,可机器人不能离开指定地点,这该怎么办呢?
师:在使用机器人的过程中,我们要多留意哪些功能使用起来不太方便,或者对我们帮助不大。我们可以在原来的设计基础上增加一些功能,让机器人能更好地满足人们的需求,为人们服务。小千同学今天很高兴,他家迎来了一位新成员——扫地机器人,把他家打扫得干干净净。让我们一起来分享他的喜悦吧。
生:最近我们家新买了一个扫地机器人,它可以把家里打扫得干干净净,即使我们不在家,它也能根据设定好的时间和程序打扫家里的每一个角落。不过我想把它改造一下,让它可以顺利跨过门槛,就不用在厨房里乱跑,把自己累坏了。
师:扫地机器人真勤快,可它也有一点点缺陷。我们能不能帮助小千修改一下机器人的功能,使它更好地为小千家服务呢?在原有机器人的基础上,动动脑筋改进一些功能缺陷,这也是我们可以思考的问题。
想好了设计机器人的功能,我们就要思考机器人在怎样的环境中工作,它需要怎样的外形为工作提供便利,再根据需要设计机器人的外形。下面的介绍或许能给你们一些启发。医用机器人精致小巧,能完成精细工作;引导机器人一般都搭载大屏幕,用以展示信息;水下机器人要有能在水中自由行动的外形;清洁机器人一般都是圆形设计,便于清扫;陪伴机器人一般都有可爱的人或动物外形,声音温柔可人;教育机器人一般都有类人或类物的可爱外形;递送机器人一般上层都有可放置物品的托盘;排险救灾机器人应根据不同特殊工作环境的特征,设计不同的外形。
对功能和外形有了初步构想后,我们还要思考机器人整体或各部分所使用的材料。生活中或者工业生产中,我们经常会看到样式繁多的机器人,它们在特定场合承担不同工作。材料的使用会影响到机器人的美观性、耐用性,甚至是安全性。设计人员在选择使用何种材料时,往往会综合多种因素,比如是否易于清洁、好维修、重量大小、设计制造的成本等等。常用的制造机器人的材料有以下这些:钢铁这种坚固的金属适用于经受恶劣条件的机器人;铝材容易成型并且更轻,可提供足够的耐用性;橡胶具有柔软的特性,可使机器人既栩栩如生又更安全;耐火隔热材料,能阻挡高温对机器人的伤害,适用于消防机器人;耐蚀材料可保护机器人的外表不被化学物品侵蚀,常用于排险救灾机器人;合成纤维可在苛刻的环境中保护机器人外部的敏感部件;可生物降解材料在完成任务后自动分解,人类将不必寻找和检索机器人,还不会产生垃圾伤害地球。
