劳技课 仿生机器人 PVCBOT课程方案.docx
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劳技课仿生机器人PVCBOT课程方案
PVCBOT系列机器人
课程方案
DIY-BOT工作室
PVCBOT课程方案
一、课程概述
2.1、PVCBOT的含义
“PVCBOT”的本意就是以PVC材料作为基本结构来制作的机器人。
PVC是一种塑料，我们这里所说的PVC材料其实就是平常在网络或者电路布线时所用到的PVC线槽。
通常我们主要使用白色方形管状的PVC线槽，比较容易找得到，且价格便宜，在普通的五金商店几块钱就可以买得到很多。
虽然PVC线槽材料的硬度并不是很高，但是由于我们这里将要分享的都是比较小型甚至微型的机器人，体型小所以对材料的机械强度要求也不高，采用PVC线槽算是一种很适合的材料选择。
而且PVC线槽加工起来还很简单方便，相对于对金属材料进行加工时所需要的机床等专业设备，加工PVC线槽只是需要“大剪刀+美工刀+小锥子”的组合，用比较容易掌握的类似“手工剪纸”的方式就可以很好的完成。
另外由于这里涉及的机器人体型小，所以开展活动时所需要的场地空间不大，同时对各种器件的性能要求也没有那么高，整体成本也相对较低。
由此，我们可以认为“PVCBOT”是定位在“低成本、易实现”的一项机器人DIY活动。
2.2、PVCBOT的特点
目前，市面上的DIY机器人器材基本上是以拼装类或搭建类机器人为主，都是把现成加工好的零部件直接拼装或者搭建起来就能完成机器人的制作，这其中常见主要有两类，一类是“拼装模型”发展起来的“套件拼装类机器人”，另一类是以“乐高”为代表的“积木搭建类机器人”。
为了便于理解，下面我们把PVCBOT系列机器人与这两类机器人作对比，以此更好的来介绍PVCBOT的特点。
1、套件拼装类机器人
所谓套件拼装类机器人，是由供应商提供设计好的某一特定造型和功能的机器人的整套零部件，爱好者根据简易的图纸就能把整个机器人组装起来。
这就和拼装模型类似，只不过由模型车船换成了机器人。
套件拼装类机器人可以降低DIY机器人的难度，保证制作的效果，但对锻炼动手能力的帮助就比较有限，同时也限制了个人的创造发挥，因而套件拼装类机器人往往被看作是纯粹的模型玩具。
2、积木搭建类机器人
所谓积木搭建类机器人，是由供应商提供各种不同的通用机器人零部件，爱好者可以按照自己的创意搭建出各种不同造型和功能的机器人。
如果从DIY的角度来说，积木搭建类机器人的优点非常明显，其一方面可以降低DIY机器人的难度，另一方面也有利于个人的创造发挥。
不过，积木搭建类机器人也存在一些问题：
1）成本局限：
积木搭建类机器人由于要求能够反复组装和拆卸，所以结构设计比较特殊，而且零部件的质量要求也比较高，这样导致了器材价格的居高不下。
2）功能局限：
积木搭建类机器人所采用的各种通用零部件，其结构和功能都是事先就设计好固定不变的，即便有变化也是在有限的范围内，因而组装出来的机器人的结构和功能难免会受到一定程度的限制。
3）外观局限：
积木搭建类机器人采用的是通用设计的零部件，为了兼顾各种应用，这些零部件的形状一般都是中规中矩，而且基本上结构表面都会布满大量的组装孔或者凸起，也正因为如此最终组装出来的机器人要么造型抽象得很难看出是什么，要么就都是清一色的类似外形而缺乏个性，再要么就是“满身窟窿和疙瘩”离美观漂亮还有较大的差距。
4）其他局限：
由于积木搭建类机器人的零部件都是要重复使用的，为了制作新的机器人，要么只能把原来辛苦才组装好的机器人给拆掉，要么只能忍痛再花更多的钱买新的零部件。
特别是无法保留当时的作品，对很多机器人爱好者来说是一种遗憾。
由此可见，积木搭建类机器人一般只是适合于制作设计原型的测试及试验品，而不适合于制作最终的成果作品。
3、PVCBOT系列机器人
前面介绍了现有其他DIY机器人器材的优点和存在的问题，那么PVCBOT的情况又是如何的呢？
相对来说它是否能够做到扬长避短呢？
下面我们将从多个方面来具体介绍PVCBOT的情况：
制作：
PVCBOT强调最基础的纯手工DIY，除了一些电子零件和通用器材之外，大部分都是需要自己动手制作的，尤其是主体结构更是需要自行剪裁和搭建，相对于拼装或搭建类的机器人而言这样虽说增加了一些制作难度，但却能真正锻炼动手能力，同时也有利于个人自主的创意发挥。
外观：
PVCBOT在保证性能效果的基础上，更追求外观造型上的美感。
由于不会受到通用零部件的限制，PVCBOT可以根据造型和功能的需要进行灵活的设计制作，因而外形上能够做得比较漂亮，这一点比起很多搭建类机器人抽象的造型或者奇特的外形来说，确实是强了不少的。
成本：
PVCBOT采用比较便宜的PVC线槽作为基础材料，各种零部件也采用普通的器材，因而开展活动的总体成本就低了很多。
也因为PVCBOT所需的器材价格低廉，因而完成的作品都不需要拆卸，能够作为具有纪念意义的成果保留下来。
教程：
PVCBOT提倡循序渐进的学习方式，教程设置上也是力求完整详尽，不仅仅介绍制作，也分析原理，所以对比其他拼装或搭建类机器人来说，即便单个机器人的制作难度提高了，但假如从连续一系列的机器人项目来看，实际上却是大大降低了学习的门槛。
器材：
为了让大家比较容易的做好DIY活动开展的准备工作，PVCBOT机器人项目尽可能使用常规的器件，每个人都可以根据教程说明自行准备器材，即便确实是因为条件受限无法自己备齐材料的，也可以按照自愿原则到DIY-BOT.NET社区的商城以较低的价格购买相应的器材。
开源：
为了集思广益更好的发挥广大机器人爱好者的集体智慧以促进机器人DIY活动的发展，PVCBOT系列机器人的项目以及教程采取完全开源的方式进行分享，除了当前出版的系列教程书籍之外，任何人都可以免费从DIY-BOT.NET社区的PVCBOT专题网站上获得更多详细的资料，以此促进大家的沟通与交流，一起学习共同进步。
以上介绍的是PVCBOT系列机器人的基本情况，那么在PVCBOT在DIY活动组织方面又是怎样的呢？
众所周知，传统的机器人教学器材由于价格昂贵，通常一个单位只能是采购少量的几套提供给学生仅在课堂上共享使用，学生在课外就没有条件再延续相关学习，比较容易打击学生的积极性。
而与其他比如音乐、美术等较容易看得到成果的兴趣爱好相比，学生课堂上制作的机器人无法带回家，家长也不了解情况，所以有可能导致机器人制作这样的爱好不容易得到家长的理解和支持，一定程度上也就影响了机器人DIY活动的推广与普及。
PVCBOT的教程除了有详尽的制作过程之外，也有通俗易懂的原理分析，再加上低成本的配套器材，可以说PVCBOT是非常适合于引入作为学校教学或者培训活动的科技制作课程的。
尤其是相比其他机器人教学器材动辄几千甚至过万的价格，PVCBOT活动在节约经费投入方面的优势是非常明显的，这使得每个学生都可以自己准备器材，每个学生都可以自行制作并拥有属于自己的机器人。
由此可见，PVCBOT不仅是适合于个人爱好者入门学习制作机器人的一个良好途径，同时也是学校或者科技机构组织机器人DIY活动的一个良好载体，能够对科技创新活动的推广与普及有着积极的促进作用。
二、课程安排
“PVCBOT”系列的机器人种类繁多，为了便于教学，我们精心挑选了几款有代表性的机器人作为课程教学的项目，按照项目的制作工艺、机械结构、电路原理等特点分别定义了不同难度，并按照循序渐进的原则划分为初级、中级、高级三个阶段的课程。
课程中除了培养学生的动手能力，还通过介绍每款机器人的运动方式、驱动机理、电路原理等科普、物理知识，让学生将理论与实践相结合，寓教于乐。
课程列表：
阶段
序号
项目
难度
课时
结构
机械
电路
初
1
【0号L】晒太阳的甲虫--光能振动机器人
★
★
★
0.5
2.5
2
【0号DC】机器昆虫--振动机器人
★★
★
★
1
3
【0号C】暴走臭虫--振动机器人
★
★
★★
1
中
4
【18号】叠行者--尺蠖小车
★★★
★★★
★
2
6
5
【12号】索道游者--吊绳攀爬机器人
★★★★
★★★★
★
2
6
【14号】机械狗--四足爬行机器人
★★★★★
★★★★★
★
2
高
7
【26号】机械蝎子--单路线控机器人
★★
★★
★★★
2
8
8
【25号】沿墙走的老鼠--巡边小车
★★★★
★★★
★★★
3
9
【7号】疯狂的小强--避障小车
★★★★
★★★★
★★★
3
合计
16.5
2.1、初级教程
2.1.1、PVCBOT【0号】晒太阳的甲虫--光能振动机器人
●
简介：
本项目是一个太阳能驱动的振动机器人，由于造型为一只虫子，加上其背上披着黑色的太阳能电池板就像甲壳一般，所以我们又称之为“晒太阳的甲虫”。
●难度：
结构★机械★电路★
●课时：
1
●详情：
http:
//www.diy-
2.1.2、PVCBOT【0号】振动机器昆虫
●
简介：
本项目是一组振动机器人，这些机器昆虫的本质原理其实都是一样的，不过采用了不同的外形装饰之后，它们就变身成为截然不同的机械物种了。
●难度：
结构★★机械★电路★
●课时：
1
●详情：
http:
//www.diy-
http:
//www.diy-
http:
//www.diy-
http:
//www.diy-
2.1.3、PVCBOT【0号】暴走的臭虫--振动机器人
●
简介：
本项目是一个振动机器人，即以偏心摆锤马达的震动效果作为挪动的动力，算是一种非常简单的BEAM机器人。
整个造型就像一只臭虫，由于振动时接近狂飙一样的不规则运动方式，所以起名为“暴走的臭虫”。
●难度：
结构★机械★电路★★
●课时：
1
●详情：
http:
//www.diy-
2.2、中级教程
2.2.1、PVCBOT【18号】叠行者--尺蠖小车
●
简介：
本项目是一个有着奇特行动方式的机器人，其模仿的是一种被称为“尺蠖”的小虫爬行。
所谓尺蠖（huò，与或同音），也就是那种把身体曲成弓形后再伸展开来爬行的小虫。
孔子所说的“尺蠖之曲，在于伸也”也就是指的这种小虫。
●难度：
结构★★★机械★★★电路★
●课时：
2
●竞赛：
比较制作的工艺；比较前进的速度。
●详情：
http:
//www.diy-
2.2.2、PVCBOT【12号】C版索道游者--吊绳攀爬机器人
●
简介：
本项目机器人主要是模仿灵长类动物在吊绳攀爬时的运动方式，攀爬在树枝上或者是吊在绳索上，是依靠双手攀住树枝或者绳索，然后通过双臂交替向前抓握来实现移动的。
本项目机器人的造型类似一只猴子，所以又称为“机械猴”。
●难度：
结构★★★★机械★★★★电路★
●课时：
2
●比赛：
比较制作的工艺；比较攀爬的速度（包括水平吊线、15度斜角吊线）。
●详情：
http:
//www.diy-
2.2.3、PVCBOT【14号】C版机械狗--四足爬行机器人
●
简介：
本项目介绍的为四足机器人，外形结构上像一只小狗，所以称之为机械。
●难度：
结构★★★★★机械★★★★★电路★
●课时：
2
●比赛：
比较制作的工艺；比较爬行的速度。
●详情：
http:
//www.diy-
2.3、高级教程
2.3.1、PVCBOT【26号】机械蝎子--单路线控机器人
●
简介：
本项目是一个最简单的线控机器人，采用的是单路双通道有线控制器，虽然只能实现最单一的前后运动，不过配合上专门的造型设计以及特殊的操作控制手法，倒是能够在较大程度上模仿一只张开双钳、翘起尾钩发动攻击的大蝎子。
●难度：
结构★★机械★★电路★★★
●课时：
1
●详情：
http:
//www.diy-
2.3.2、PVCBOT【25号】沿墙走的老鼠--巡边小车
●
简介：
本项目是一个既简单又有趣的巡边机器人，它可以自主的沿着墙壁的边缘行走，这和老鼠的行为很像，为此再加上专门的造型设计，俨然一只在黑暗中偷偷摸摸的狡猾老鼠。
●难度：
结构★★★★机械★★★电路★★★
●课时：
2
●比竞赛：
比较制作的工艺；比较巡边转圈的速度（包括内圈速度、外圈速度）。
●详情：
http:
//www.diy-
2.3.3、PVCBOT【7号】疯狂的小强--避障小车
●
简介：
本项目是一个具体有避障功能的小车，所谓“避障”即避开障碍物，也就是遇到障碍物时会转弯掉头。
当前机器人可以在一个狭窄的空间里快速的来回乱窜，所以给它外号叫疯狂的小强。
●难度：
结构★★★★机械★★★★电路★★★
●课时：
2
●比赛：
比较制作的工艺；比较持续避障的时间。
●详情：
http:
//www.diy-
三、经费预算
1、公共
以下为公共要集中准备的器材，即整个活动只要配备一套即可。
类别
项目
单价（元）
数量（套）
金额（元）
备注
工具
小钢锯（含备用锯片）
10
1
10
锯整根线槽（实体五金店采购）
热风枪／大功率电吹风
100
1
100
拆卸热熔胶粘贴的结构
合计
110
2、小组
以下为团队小组所需要准备的器材（建议每5个学生为一个小组）。
类别
项目
单价（元）
数量（套）
金额（元）
备注
工具
DIY-BOTKit工具箱--焊接工具包
22
1
22
106
共用
DIY-BOTKit工具箱--DIY小手电钻
25
1
25
DIY-BOTKit专用线槽剪刀
12
1
12
DIY-BOTKit热熔胶枪/胶棒
12
1
12
DIY-BOTKit简易实验电源
10
1
10
便携式工具箱
25
1
25
器材
PVC线槽，横截面24*14mm，长4米（到实体五金店采购）
5
3
15
25
备用
PVC线槽，横截面39*19mm，长4米（到实体五金店采购）
10
1
10
合计
131
3、个人
以下为每个学生所需要准备的器材。
类别
项目
单价（元）
数量（套）
金额（元）
备注
器材套件
1
【0号L版】晒太阳的甲虫--光能振动机器人
9
1
9
146
每人配1套
2
【0号DC版】暴走的臭虫--振动机器人
11
1
11
3
【0号C版】暴走的臭虫--振动机器人
7
1
7
4
【18号B版】叠行者--尺蠖小车
17
1
17
5
【12号C版】索道游者--吊绳攀爬机器人
20
1
20
6
【14号C版】机械狗--四足爬行机器人
20
1
20
7
【26号】机械蝎子--单路线控机器人
19
1
19
8
【25号B版】沿墙走的老鼠--巡边小车
22
1
22
9
【7号A版】疯狂小强二代--避障小车
21
1
21
个人工具
DIY-BOTKit工具箱--五金工具包
29
1
29
54
便携式工具箱
25
1
25
合计
200
本次以X个学生的标准进行总体的经费预算：
类别
项目
单价（元）
数量（套）
金额（元）
备注
公共
公共工具
110
110
1
小组
工具
106
131
X/5
5人一组
器材
25
个人
器材
146
200
X
工具
54
合计
附录：
1、DIY-BOTKit工具箱——焊接工具包
名称
数量
用途
1
电烙铁
1把
焊接
2
烙铁架
1个
烙铁支架
3
焊锡丝
1卷
焊料
4
焊锡膏
1盒
助焊剂
5
松香
1盒
助焊剂
6
高温海绵
1块
清洁烙铁头
2、DIY-BOTKit工具箱——五金工具包
名称
数量
用途
1
尖嘴钳
1把
弯折、拧螺母
2
剪刀
1把
剪材料
3
美工刀
1把
切割
4
镊子
2把
夹小零件
5
螺丝刀
1把
拧一字螺丝
6
螺丝刀
1把
拧十字螺丝
7
锥子
1把
打孔
8
锥子
1把
打孔（扩孔）
9
直尺
1把
量尺寸
10
502胶水
1瓶
快速粘贴
11
强力磁铁
1枚
粘住小零件
3、DIY-BOTKit工具箱——DIY小手电钻
4、DIY-BOTKit——专用线槽剪刀
5、DIY-BOTKit——热熔胶枪/胶棒
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