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常德市第七中学机器人教学教室及竞赛培训教室项目设计方案
1：实验室环境设计
1.1 功能区划分
一个完善的机器人创新实验室系统将是一组集机器人教学、科技活动、科学普及为一体的全功能实验室集合。
由于机器人的教学过程更强调学生的主动性、合作性，需要更多的动手活动和师生互动，因此一般需要比较大的空间，每个班级的人数不宜过多，建议每班少于50名学生最好，有利于有序地开展教学。

一个具有完善功能的机器人实验室由以下六大主要功能区构成：
教学区——进行机器人日常教学活动
活动区——机器人活动的专用场地，及学生测试机器人的空间
组装区——提供专用课桌和工具，搭建和改装机器人
展示区——展示各种各样的机器人，以及学生自己创作的科技创新作品
储物区——存放机器人及其相关设备
小型阅览室——提供机器人相关图书供学生阅览
（可根据学校教室的实际情况进行改造）
1.2 样板实验室图片展示(具体根据学校提供的场地来设计)
第一种：

第二种：

第三种：

第四种：

第五种：

机器人的活动都是通过传感器采集外界信息而进行的，如灭火、足球项目都不能有外界光的干扰（这里指的是暖光源，如阳光、白炽灯等）。因此机器人实验室对环境的要求非常高。整个实验室必学采用遮光窗帘密封，同时要考虑场地的通风，窗帘下部分不要封死 。 磁场对机器人也有很大影响，因此实验室尽量避免使用防静电地板。
╳
窗帘：使用遮光布，窗帘要大于窗户，可有效的遮挡外界光，10.00-30.00/平方。
╳

√
√
双层
外遮光布
里绒布

√
照明：使用冷光源材料，在很多机器人竞赛规则中都有指出，同时还说明现场不能使用照相机。
╳

╳

地面：地面的平整度是最关键的要求，至于用什么材料关系不大，因为可能考虑要地面处理强、弱电的走线，一般建议使用强化地板。现在很多计算机教室使用防静电地板，在地板下金属地垄（见下图）会产生磁场对数字指南针进行干扰，一般使用架高机器人活动场地的作法，来减少对设备的干扰，因此在新建实验室中不建议使用。

√
╳
√

环境的三大要素：外界光-窗帘
内部光-冷光源
地面-平整尽量不使用防静电地板
日光灯
双层窗帘
强化地板

2：实验室产品配置
2.1产品数量及价格配置(按50个人算)
名称
说明
数量
单套价格
单套价格（元）
一、基础仿真教学机器人（单独设置一间机器人基础教学教室）
仿真软件
1：机器人仿真系统，提供了对不同型号机器人的仿真；
2：传感器仿真支持有：红外测障传感器，碰撞检测传感器，亮度检测传感器，声音检测传感器，系统时钟检测，驱动轮转角检测传感器；
3：执行器仿真支持有：驱动电机直行、转向、启动（包括差动控制）、停止等，喇叭发音，液晶显示，延时等待，变量设置及计算；
4：控制模块有：条件循环，多次循环，条件判断和永远循环；
5：传感器扩展有：地面灰度检测传感器，机器人自身电池电量检测传感器；
6：执行器扩展有：灭火风扇电机，机器人眼睛型变色指示灯；
7：环境编辑功能：设置障碍物（圆形、矩形等不同外观形状），设置各种不同地面颜色及形状，设置光源及其亮度、渐变值，设置声源及其强度、半径。
1
5500
5500
二、普及课堂教学机器人
智能机器人套件
1：控制器： 32位处理器，能支持声音音、网络通信模块使机器人真正智能化；
3：传感器：含2个光敏传感器；2个红外发射传感器（发射功率可调）、1个红外接收模块组4路碰撞传感器，可以检测8个方向 碰撞状态；
4．软件：提供有软件著作权的交互式流程图编程软件，自动生成对应的C语言代码，由浅入深的学习方式；
5：扩展能力：本体预留接口（本接口不被标配传感器占用）：7路10位AD,其中4路高速；5路DO；2路UART；1路I²C；2路PWM大功率电机接口；JATG调试接口，BUS总线扩展口；
6：驱动器：板载2路大功率电机驱动，最大驱动电流不小于4A；
7：能源：自带8.4v、1300mAH机器人专用锂电池；
8：开放性：提供控制主板电路原理图；提供主板上用的主要芯片资料；提供系统库源代码；提供用户库函数源代码；开放所有底层驱动代码；提供BUS总线定义和协议；
提供产品配套硬件使用说明书、软件使用说明书。
要求现场演示：
25
2900
72500
智能机器人技术教育套件
1：本套件组件数量不少于240个；
2：控制部分：采用32位ARM（cortex-M3）处理器、主频36M、64KDMA直接存储器、10KSRAM。控制器满足12路数字输入、12路模拟输入、12路计数输入、12路数字输出和4路可调速电机输出等元器件的同时接入。标准四芯接头，数字、模拟等传感器无需标定可自适应。控制器可采用锂电池、镍氢电池、自带外接电源供电方式；
3：结构件部分：含六面搭建立方体（点）、各种长度轴（线），多孔平板（面）；
4：连接件部分：含模拟角铁的L型连接件、模拟销钉的T型连接件、模拟垫片的A型连接件、平行连接的H型连接件；
5：传动件部分：含各种齿数的内、外、复合齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、轴承、齿轴耦合器。含钟表工艺六面体多方向传动的5：1减速齿轮箱、1：1转向齿轮箱、1：1带轴转向齿轮箱，
含驱动轮毂、轮胎、随动轮、风扇叶片；
6：传感器部分：光敏传感器、灵敏度38~66的声音传感器、10-80CM范围红外避障传感器、远红外热光源传感器、灰度传感器、磁感应传感器、接触式碰触传感器；
7：执行器部分：含12V、280转/分直流电机、6V、空载转速120转/秒的减速电机、16字符双行背光液晶显示屏、红、绿两种颜色LED灯、磁铁；
8：软件部分：提供有软件著作权的交互式流程图编程软件，自动生成对应的C语言代码，由浅入深的学习方式；与标准C语言流程图完全兼容；为简化编程逻辑软件，编程软件能实现多任务编程；
9：含下载数据线、使用手册、搭建图，软件安装光盘、项目程序案例。
经典教学实验案例：寻迹越障机器人、迷宫行走机器人、灭火机器人、碰撞避障机器人、声音启动机器人、光感闹钟机器人、手持电钻、卷扬机、雨刮器、滚筒洗衣机、齿轮传动系。
要求现场演示：1. 钟表工艺六面体多方向传动的5：1减速齿轮箱、1：1转向齿轮箱、1：1带轴转向齿轮箱
2.为了在学习过程中的调试方便，要求演示在线调试功能，实现实时对机器人的控制。
25
3300
82500

三、高级竞赛机器人（单独设置一间机器人竞赛活动教室）
电教足球机器人
一、控制器部分*1：
（1）SUPARM内核，主频120MHZ，1MFLASH，128KRAM,可存储3个万条语句的程序，能在控制器上设置和调整参数，具有U盘功能；
（2）2.4英寸触摸式彩色显示屏，点阵式显示，带背光，能显示字符、汉字、图形。上、下、左、右四个触碰 按钮；
（3）模拟数据采样速度≥1250万次/秒；
（4）控制器自带电池种类检测，保护电池过放；
（5）内置式三轴陀螺仪。（平衡掌握）；
（6）内置无线模块，（在线调试、机器人之间通讯）
7）内置声音传感器、蜂鸣器。（声音控制、发音）；
（8）6路最大电流的数字信号输出；22路高速模拟信号输入通道；5路485扩展总线接口；
（9）可扩展视频、图像采集传感；
（10）无线下载、USB下载（配线）。
二、运动控制部分*1：
（1）3路最大电流20A的电机输出；
（2）耐压≥28V；
三、传感器部分：
（1）红外测距传感*4,(检测机器人和围板距离)；
（2）11通道探测复眼*2,(检测发光足球)；
（3）指南针*1（检测方位）
四、执行机构部分：
（1）所有传感器数据采集后，在触摸屏上有显示（数字或图形），可软件更改；
（2）电机*4；
（3）轮胎*2
五、能源部分：
（1）锂电池供电*1；
（2）配可充不同电压的平衡充电器和电源适配器*1；
六：整机架构；（以2013年竞赛规则为准）
（1）环氧树脂玻纤板底盘，对抗能力强；
（2）金属铝合金机箱。
（3）底盘设计采用独特的持球弧度设计，将对抗力转化为对机器人的下压力，提高机器人进攻力量。
要求现场演示：1.控制器内置三轴陀螺仪
2.控制器之间的无线通讯功能
4
10950
43800
电教篮球机器人
（进攻机器人）
一、控制器部分*1：
（1）SUPARM内核，主频120MHZ，1MFLASH，128KRAM,可存储3个万条语句的程序，能在控制器上设置和调整参数，具有U盘功能，超级省电；
（2）2.4英寸触摸式彩色显示屏，点阵式显示，带背光，能显示字符、汉字、图形。上、下、左、右四个触碰 按钮；
（3）模拟数据采样速度≥1250万次/秒；
（4）控制器自带电池种类检测，保护电池过放；
（5）内置式三轴陀螺仪。（平衡掌握）；
（6）内置无线模块，（在线调试、机器人之间通讯）
（7）内置声音传感器、蜂鸣器。（声音控制、发音）；
（8）6路最大电流的数字信号输出；22路高速模拟信号输入通道；5路485扩展总线接口；
（9）可扩展视频、图像采集传感；
（10）无线下载、USB下载（配线）。
二、运动控制部分*2：
（1）2路最大电流20A的电机输出；
（2）耐压≥28V；
（3）左右电机输出电压压差≤0.2V。
三、传感器部分：
（1）探测距离10-80CM红外测距传感（PSD）*5(检测机器人和围板距离)；
（2）180度全方位探测复眼，11通道，抗干扰*2,(检测发光篮球)；
（3）地面灰度传感，高灵敏，抗外界光线干扰*4（检测篮球场地）。
四、执行机构部分：
（1）所有传感器数据采集后，在触摸屏上有显示（数字或图形），可软件更改；
（2）电机采用1000转速的，耐压28V以上的385电机*5；
轮胎采用直径50MM，宽18MM的高耐磨胎*4；
（3）直流电机*1。
（4）大力矩伺服电机*1。
五、能源部分：
（1）21V2200mAH锂电池供电*2；
（2）控制器和电机共用同一电池，连续工作时间长、方便易用；
（3）配可充不同电压的平衡充电器和电源适配器*1。
六：整机架构（以2013年竞赛规则为准）
（1）环氧树脂玻纤板底盘，对抗能力强；
（2）2分、3分投篮装置；
（3）金属铝合金机箱。
（防守机器人）
一、控制器部分*1：
（1）SUPARM内核，主频120MHZ，1MFLASH，128KRAM,可存储3个万条语句的程序，能在控制器上设置和调整参数，具有U盘功能，超级省电；
（2）2.4英寸触摸式彩色显示屏，点阵式显示，带背光，能显示字符、汉字、图形。上、下、左、右四个触碰 按钮；
（3）模拟数据采样速度≥1250万次/秒；
（4）控制器自带电池种类检测，保护电池过放；
（5）内置式三轴陀螺仪。（平衡掌握）；
（6）内置无线模块，（在线调试、机器人之间通讯）
（7）内置声音传感器、蜂鸣器。（声音控制、发音）；
（8）6路最大电流的数字信号输出；22路高速模拟信号输入通道；5路485扩展总线接口；
（9）可扩展视频、图像采集传感；
（10）无线下载、USB下载（配线）。
二、运动控制部分*1：
（1）3路最大电流20A的电机输出；
（2）耐压≥28V；
（3）左右电机输出电压压差≤0.2V。
三、传感器部分：
（1）探测距离10-80CM红外测距传感（PSD）*2(检测机器人和围板距离)；
（2）180度全方位探测复眼，11通道，抗干扰*2,(检测发光篮球)；
（3）地面灰度传感，高灵敏，抗外界光线干扰*4（检测篮球场地）。
四、执行机构部分：
（1）所有传感器数据采集后，在触摸屏上有显示（数字或图形），可软件更改；
（2）电机采用1000转速的，耐压28V以上的385电机*3；
（3）轮胎采用直径50MM，宽18MM的高耐磨胎*3。
五、能源部分：
（1）21V2200mAH锂电池供电*1；
（2）控制器和电机共用同一电池，连续工作时间长、方便易用；
（3）配可充不同电压的平衡充电器和电源适配器*1。
六：整机架构（以2013年竞赛规则为准）
（1）环氧树脂玻纤板底盘，对抗能力强；
（2）22CM，2KG,3轮式；
（3）金属铝合金机箱。
2
19500
39000
四、创新及展示机器人
类人机器人
1．套件组成:模块化可重构套件，包括控制器，不少于18个机器人专用舵机，传感器模块、电源（充电器/外接电源）、下载线、产品配套客户使用说明书、产品配套光盘；至持支少26种实例，其中人形3种；
2．控制器:采用AVR ATMega 2561为控制器主芯片；5个AX系列电机接口； 6个5Pin双向I/O扩展接口；串口下载，调试、通讯一体化调试器；带状态指示灯和交互式操作按钮；
3．电机:最大扭矩16KG.CM，速度59rpm;控制精度0.29°；总线式机器人专用舵机，多个电机之间串联数字式通讯；带温度、位置、速度、加速度、扭矩、电流等反馈功能，支持上位机软件实时读取；带过流、过温保护功能；支持360°无限旋转，可作为普通直流电机使用；
4．传感器:1个两轴陀螺仪传感器；1个红外测距传感器；2个红外测障传感器；
1个遥控套件（RC-100+ZIG-110+ZIG-100）；
5．软件系统:具有图像化机器人集成开发环境，支持行为控制编程、动作编程（在线编程），两者交叉编译执行，程序编写、编译、下载调试一体化开发环境；
6．服务:提供组装指南；提供典型实例搭建教程和控制代码，以图片为主，并包含电缆连接示意图。
提供标准搭建项目图册的项目有（螃蟹、狗、蝎子、恐龙、六足蜘蛛、海龟、挖掘机、大脚怪、智慧车、寻线车、距离液位器等）
要求现场演示：1.人形机器人项目
2.仿生机器蝎子
2
17000
34000
比赛耗材
(电池4块\电机10个\传感器6个\场地纸1块\足球4个、指南针1个)
1
16000
16000
合计
　293300.00元

实验室土木装修预算
序号
设备名称
数量
单价
型号要求
总价格 （元）

计算机
20台
3500
运行程序、编译软件快速流畅
70000

教室安防改造
2
10000
安装防盗网、防盗门、报警装置
20000

笔记本电脑
2台
6000
现场调试机器人
12000

移动硬盘
2个
750
1T 存储大量教学视频
1500

U盘
2个
200
32G
400

无线路由器
2台
450
10/100M/1000M
900

讲台
2张
2000
2400×700×1050（mm）
4000

液晶投影机、银幕
2套
18000
3000流明，150寸
36000

作品陈列柜
6个
2000
存放仪器或工具
12000

学生工作台
20张
1800
带电源插座，可拼装
36000

教师座椅
2张
200

200

学生座椅
40张
80

3200

空调器
2台
7500
大3P
15000

室内装修

不能使用防静电地板
20000

窗帘、灯光

要求双层能隔外界光线干扰
要求使用冷光源
15000

照相机
1
8000
要求能全高清摄像功能，有长焦距
6500

打印机
1
1100

1100

工具箱
8
300
活动板手、电熔胶枪、万用表、镊子、螺丝刀、美工刀、螺丝刀、电烙铁等
2400

机器人活动场地
3
3000
(灭火\足球\基础练习场地)
9000

工具车
1
400
不锈钢、双层、万向轮带刹车功能
400

电子白板
2
8000
定位技术：电磁感应技术；板面:一体化嵌入式板面技术。高强度、低反射材料，高抗磨损；板面对角线：209cm(82"）；智能技术：手触式按钮HIKey(12按键）互动板面：166cm宽x127cm高x1.9cm深； 有效面积：159cm宽x120cm高；分辨率：4096x4096；处理速度：240点/秒； 传输接口：USB接口，无需外接电源
8000

配件及软件
若干

电机等耗材、灰度测试卡、充电器、锂电池、软件

图书资料柜
1
1200

1200

总价格

机器人实验建设成立后，可满足50人左右的普及开课以及组织者2个足球机器人队伍、2个篮球机器人队伍参加由电教馆组织的“全国中小学电脑制作活动”中的机器人竞赛、中国人工智能机器人竞赛等竞赛，也可以开发学校的校本课程，作为科技特色校园的典范。
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