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1、传感器在机器人上的应用 共44页PPT资料,1、战鼓一响，法律无声。英国2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是讲道理法律，也-即明示道理。爱科克3、法律是最保险的头盔。爱科克4、一个国家如果纲纪不正，其国风一定颓败。塞内加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。波洛克,传感器在机器人上的应用 共44页PPT资料传感器在机器人上的应用 共44页PPT资料1、战鼓一响，法律无声。英国2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是讲道理法律，也-即明示道理。爱科克3、法律是最保险的头盔。爱科克4、一个国家如果纲纪不正，其国风一定颓败。塞内加5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。
2、波洛克第3章传感器在机器人上的应用3.1机器人常用传感器简介3.2机器人的要求与选择3.3常用机器人内部传感器3.4常用机器人外部传感器3.5多传感器信息融合3.1机器人常用传感器简介3.1.1机器人需要的感觉能力1、触觉能力触觉是智能机器人实现与外界环境直接作用的必需媒介,是仅次于视觉的一种重要感知形式。作为视觉的补充,触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性:柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。触觉能保证杋器人可靠地抓住各种物体,也能使机器人获取环境信息,识别物体形状和表面的纹路,确定物体空间位置和姿态参数等检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称为机器人触觉传感器。1)
3、接触觉传感器2)压觉传感器3)滑觉传感器,一、传统语文教学方式的不足之处 （一）忽视学生个体差异 在小学语文教学中，忽视学生个体差异的情况比较常见。多数教师仍以教材为课程核心，依据以往的教学经验进行教学规划，这样的教学模式恰恰忽略了学生间存在的个体差异，也忽视了学生在学习中的个人感受。虽然教师全力以赴对课程精心编排，但是学生的接受情况并不理想，尽管能够让学生牢记一些语文基础知识，但并未掌握根本的语文思维。 （二）过于强求标准答案 长期以来受到应试教育的影响，小学语文教学在课程讲授上以应试标准为基础，对所有语文档案进行了标准化的规范。从语文学习的角度上分析，切实可以主导学生的思维模式构建。但是从
4、语文教育的长远发展来看，将学生全部设计成统一标准下的语文范本，也有违新课程标准对综合素质发展的观念。自古以来“文无第一，武无第二”，可以说在语文中并没有绝对统一的答案。如果教师将主观认知的标准答案强加于学生，对学生的个性化发展也十分不利。 （三）讲授方式刻板单一 小学语文教学“填鸭式”的讲授方式极为普遍。从小学生的年龄层次划分，心理学家证实这一年龄段的学生集中注意力的时间有限，通常为20分钟以内。刻板单一的讲授方式，完全可以将语文教学重点表述清晰，但是学生的接受情况却大打折扣。其根本原因在于学生的注意力并未被教师所吸引，在教师传授的内容上没有找到兴趣点，进而导致听课不集中的实际情况。如果长此以
5、往，很容易造成学生的厌学心理，参与语文教学活动的积极性也会有所下降，过于消极的学习情绪，必然导致语文学习效果不尽如人意。 二、新课程背景下小学语文教学提升成效的策略探析 （一）重塑语文教学观念 应试能力是考核学生基本语文素养的评价方式，但并非完全能够评估学生的语文素养。而标准答案切实存在于填空题或者选择题中，但语文作文和语文阅读中是否真的存在标准答案是所有教师应当反思的问题。当前语文教育从教学成效上建设长远发展的基础，需要首先从教学观念上发生转变。尊重个体间客观存在的差异，注重个性化的发展路径，也是新课程标准的侧重点。因此语文教师不能仅停留在自身主观判断学生的语文答案是否标准，而应当从侧面完全
6、理解学生的行文逻辑或者表述观点，才能够真正评判学生的语文知识是否达到新课标的教育要求。在此标准之上，根据学生个体间的客观差异，采取针对性的教学模式，以学生视角设计语文教学方案，才能吸引学生注意力，进而达到提升语文教学成效的初衷。 （二）重视人本教学理念 课堂气氛融洽，学习氛围高涨，才能构建良好的学习环境，在这样的学习环境中，语文教学成效才能稳步提升。但语文教师却以刻板单一的教学手段作为讲授方式，那么课堂环境对语文教学的支撑力必然有所下降。因此，要解决学习环境的问题，其根源需要解决教学手段的问题。需要教师采取人本教学的理念，重视学生的个性化发展，采取多元化的教学模式，吸引学生的注意力。当学生将所
7、有注意力集中在教师讲授的知识点上，其理解效果、掌握情况、参与程度都会有所增加，进而真正提高语文教学的实际成效。一方面，需要教师了解学生的个体情况，掌握学生的语文基础，以及思想变化，进而规划个体差异的教学方案，引导所有学生的注意力。另一方面，需要根据课程进度与学生的掌握情况作出具体判断，再针对所有学生规划适合阶段性开展的语文教学内容。从而全面提升所有学生的语文基础，并在此之上进一步加强语文教育，达到学习成效的全面提升。此外，教师应当已改以往命令式的语气，采取温婉易于学生接受的词语，从而塑造自身的亲和力，才能形成语文教学的向心力。而且在教学中也会拉近与学生之间的距离，形成有效沟通的方式，指导学生进
8、行改进也会得到学生的认同，那么语文教学的成效提升也指日可待。 （三）创设自由学习空间 提高语文教学成效并非朝夕之间，而是一个较为漫长的过程。小学语文教师需要做好长期计划，而重点在于从时间和空间上拓展学生的语文学习时间，进而完善自身的语文知识结构，提升语文学习成效。这样的方式也是语文教学提高成效的重要手段，更加是一种长效机制。创设自由的学习空间，可以让学生充分利用自主学习时间，规划自身的学习计划，从而以自我主观为导向，选择更加适合自身发展的学习内容。在这样的学习过程中，?W生自主学习动机被深度挖掘，而且能够全面契合新课标对于个性化发展与创新发展的实质要求，对于学生的语文学习成效提升具有根本的促进
9、作用。而教师在引导学生进行自主学习的阶段，需要引导学生学会充分利用学习时间，掌握学习技巧，只有学生的学习动机和原则性没有偏差，教师都要予以鼓励和支持，进而保证学生的学习热情，促进语文知识学习的主观能动性，也就能够从实质上提升语文知识累积与进步的可能。 （四）拓展语文教材内容 语文教材是统一的，语文课本是规范的，学生个性化发展与创新能力的培养，在语文教学中不能单从时间上进行扩充，更加要从内容上进行拓展。为学生提供更多更为丰富的学习资料，是所有小学语文教师的教学任务。一方面，教师需要根据学生特点，推荐学生课外读物，丰富学生的学习资料，以及针对性更强的学习内容。另一方面，教师需要根据本班所有学生的具
10、体情况，进行一定的分析与判断，结合多数学生的特点与不足，订阅报刊资料或者在网络中选取优秀例文作为学生的课外读物。此外，教师为学生提供学习资料的同时，也可以引导学生自行收集学习资料，那么教师需要为学生拓展的是学习资源。教会学生自己查找能够对自身学习有所帮助的学习资料，将比教师推荐的学习资料更加适用，从而在学习成效上也会得到全面提升。 新课程标准的核心是“以人为本”。“以人为本”突出表现在促进学生的全面发展,它不仅包括文化素养的发展、基本技能的发展,更重要的是学生的道德品质的发展。学生通过初中阶段的学习生活,初步学会做人,在一定程度上能适应社会生活,不断形成科学的世界观、人生观、价值观。新课程标准
11、实施以后,学校德育状况又如何呢? 一、初中学校德育现状 1.德育概念的界定 德育就是教师创造良好的学生进行道德学习的环境条件促进学生良好行为习惯的养成,这是德育的本质,也是“德育”概念的内涵。至于“德育”概念的外延,根据农村初中教育的实际情况应该包括五个方面:政治教育、思想教育、品德教育、法纪教育、心理教育。我们可对不同层次的学生,予以这五个方面的教育。 2.在学校内我们经常会看到学生的种种表现 (1)乱扔垃圾现象普遍。(2)乱写滥画现象严重。(3)追逐打闹现象也很普遍。(4)顶撞老师,辱骂同学。(5)不珍惜自己的物品,不能妥善管理自己物品的现象接连不断。 这不得不引起我们的思考,学生的道德素
12、养为什么这么欠缺?学校德育的实效性又体现在哪里呢?造成这种现象的原因有哪些呢? 二、初中学校德育现状产生的原因分析 1.独生子女的家庭教育失衡引起的学生德育欠缺 现在学生中多为独生子女,他们在家庭中往往处于“中心”地位,家庭中,他们是被绝对保护的,不让受凉不让受热,饮食上不能多吃又不能少吃,家庭的一切行动都围绕着“小苗苗”在转。这样长此以往就形成了独生子女的一些不良习惯:不爱劳动,怕吃苦;比吃比穿,爱花钱;纪律散漫,目无他人;揭发别人,保自己;遇难退缩;真伪不辨;不自尊。不良习惯一旦形成,很难矫正。 2.单亲家庭对子女的教育缺失导致的学生德育素养不足 现在单亲家庭越来越多,这种家庭严重影响了孩
13、子的身心健康。孩子缺乏父母双亲的关爱,形成了孤僻、自我封闭、自卑、顽劣不能自控的性格特征。所以,单亲家庭对子女教育的缺失是学生德育素养较弱的一个原因。 3.学校德育的功利化倾向导致的德育实效性降低 随着我国改革开放的不断深入,世界经济信息全球化的不断发展,各国各民族的不同文化思想不断碰撞,人们的人生观、价值观也在不断地向多元化方向发展。而有远见卓识有一定经济能力的家长顺应时代的要求,在培养下一代方面,对幼儿少儿要求多元化发展,参加各种培训,极尽家长之能势,促使自己的孩子尽可能多地掌握各种基本技能,对初高中孩子则希望进高效能的学校学习深造,希望自己的孩子的学业成绩尽可能优秀,进名牌大学。在这种大
14、背景下,为了生存,学校的教育呈现出了功利化倾向,无论是校长还是中层干部,无论是年级组长还是普通教师,不得不降低了学校道德教育的育人功能,而注重追求高分数、高成绩的应试教育。这是导致学校德育实效性降低的一个因素。 4.社会关注学校教育的功利化视角和过分关注学生权益的误导,导致德育的实效性受到影响 在上述提到的社会大环境不佳的情况下,社会对学校的评价存在严重的功利化色彩,社会对学校评价时不看学生的品德素养如何高尚,主要看学校的“升学率”的高低,看学生“考试成绩”的高低。这就加强了学校教育的功利化倾向。 然而当学校和学生以及家长发生了冲突的时候,无论是媒体还是公众又把关注的焦点放在了学生的利益是否受
15、到损害上,而不是学生的长期的德行发展上,这就促使学生和家长关注自己的权益而忽视了学生良好品德的形成。这也是导致学校德育实效性降低的一个原因。 三、初中德育的对策 1.学校要转变德育观念,改变德育方法,使道德教育回归生活,让学生在活动中在生活中感受德育、体验德育,形成良好的道德品行 (1)学校要改变“重智轻德”的观念,把德育放在学校教育的首位,使学生形成学会做人、学会生存、学会学习的良性循环 如下图根据美国心理学家马洛斯的需要层次理论,人的需要分为七个阶段,需要层次由低级向高级发展。在教学过程中,学生只有满足了他们的基本需要,才能安心学习,积极地去学习。所以把学生的德育放在首位,抓好了学生的道德
16、品质教育,就很容易达到学生的智育目标,这是相辅相成的。 (2)在内容的安排上,从学生本位出发,螺旋式上升,循序渐进逐步发展 人的道德是在为人处世中体现出来的,这就决定了做人教育的内容应贴近学生生活,应针对学生日常生活中存在的道德问题进行教育。学生的生活范围是随着年龄增长,由家庭扩展到学校,继而扩展到社会的。他们常常会产生一系列道德上的困惑,例如:“如何处理和父母的关系?”“如何发展与同学的友谊?”“如何与异性交往?”这些问题如果能够得到正确解决,其道德素质就会不断得到提高。道德教育以学生现状为出发点,以社会需要为目标,这就决定了内容的安排必须体现螺旋式上升的原则。 (3)在方法上改变以往说教式
17、、灌输式的教育方法,让学生在活动中体验生活,形成良好的道德品质 长期以来,学校把一些“假、大、空”的道德体系灌输给学生,事实上学生一旦遇到真实的生活,往往无所适从。譬如,教师在课堂上讲到如果小偷到一位同学家里行窃,这时只有他一个人在家,我们来给他出出主意,他该怎么办?学生们肯定会说要奋不顾身地冲上去,同小偷搏斗,最终将小偷抓住。老师在总结的时候,肯定会表扬学生的勇敢,强调遇到坏人坏事要敢于作坚决的斗争,但在表扬的同时也要考虑到真实的情况。而事实上,我们的学生在实际生活中遇到这样的情况由于缺乏生活体验往往不知所措,这在新闻报道中屡见不鲜。杜威指出:教育并不是一种“告诉和被告知的事情”,而是一个主
18、动的和建设性的过程。事实表明:只有能发挥学生主观能动性的方法才是有效的教育方法。因此,寻求能发挥学生主体作用的方法就显得十分重要。 (4)在组织形式上,突破“思品”的学科本位,整合班队活动、团队活动、体育活动、综合实践活动和思品课程以及各学科的力量,进行多方位的德育体验,实现学生的全面发展 初中义务教育阶段设置的综合课程思想品德(79年级)是德育工作的主渠道、主阵地,但是也有一定的局限性,没有哪一门课程能包打天下,实现所有的德育目标。课程之间的协调与合作是整体发挥德育功能,全面实现德育目标的必然要求。如科学(79年级)课程培养的目标就强调:培养学生良好的科学态度、情感与价值观,使学生初步认识科
19、学的本质以及科学、技术与社会的关系,形成保护自然的意识和社会可持续发展的意识,培养社会责任感。历史与社会(79年级)强调:帮助学生树立正确的人生信念和社会理想,使他们能够正确面对人生和社会发展的各种问题,成为社会主义中国的合格公民。 班主任则应该根据本班的实际情况以主题班会或参与社会实践活动等形式,将初中阶段学生应该形成的品质分成11个主题开展道德教育。这11个主题是:自尊自信,重识自我;胸怀大志,自立自强;热爱生命,关爱他人;合作互助,互利共赢;以诚待人,善解人意;善于交往,乐于沟通;明辨是非,鉴别真伪;胸怀全球,保护家园;学会负责,勇挑重担;亲近师长,孝敬父母;11遵纪守法,懂法护法。每个
20、主题按实际情况可以确定具体的小课题进行教育。使学生的道德素质不断得到提高,为学生的全面发展打下最坚实的基础。 2.学校要加强与家庭的联系,充分利用信息化手段建立与家庭联系的双向机制,使学校教育和家庭教育进行有效地补充和延续 班主任通过书信联系、家访和家长会的方式多和独生子女家庭的家长沟通,使他们转变观念,改变不正确的教育方式,使家校的教育形成一致性。班主任也可以建立班级管理博客,和有条件的家长及时沟通,邀请家长共同参与班级管理,使老师和家长的同事关系维系得更加紧密,有利于孩子的道德教育。 3.学校要加强与社会的联系,获得和开发较广泛的课程资源,使学生积极地参与社会实践活动,让学生在良好的德育氛
21、围中健康成长 为了使本课程的教学更接近现实的社会生活,使学生能广泛地接触社会、了解社会,从中获得生动、多样的直接经验,德育课的课程资源就不能仅限于传统意义上的教材,而要充分开发与利用校内外各种课程资源。为此,学校要加强与周边社区、厂矿、医院、福利院、政府等部门的联系为学生参与社会实践活动创造条件。请求各地教育行政部门在教学资源的配备、课程资源的开发与利用方面给予支持和帮助。有关的政府机构,特别是教育、宣传部门应对课程资源的开发利用作出统筹协调,使各地的博物馆、教育基地、图书馆、实验室、纪念馆、文化宫、自然和人文景观、各种社会组织和政府机构等都成为学习的场所,为学生的学习提供便利条件。,第3章传
22、感器在机器人上的应用3.1机器人常用传感器简介3.2机器人的要求与选择3.3常用机器人内部传感器3.4常用机器人外部传感器3.5多传感器信息融合,3.1机器人常用传感器简介3.1.1机器人需要的感觉能力1、触觉能力触觉是智能机器人实现与外界环境直接作用的必需媒介,是仅次于视觉的一种重要感知形式。作为视觉的补充,触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性:柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。触觉能保证杋器人可靠地抓住各种物体,也能使机器人获取环境信息,识别物体形状和表面的纹路,确定物体空间位置和姿态参数等检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称为机器人触觉传感器。1)接触觉传感器
23、2)压觉传感器3)滑觉传感器,、力觉能力力觉传感器是机器人最基本,最重要的一种,也是发展比较成熟的传感器。没有力传感器,机器人就不能获取它与外界环境之间的相互作用力从而难以完成机器人在环境约束下的各种作业。3、接近觉能力接近觉传感器是机器人用来控制自身与周围物体之间的相对位置或距离的传感器。用来探测在一定距离范围内是否有物体接近、物体的接近距离和对象的表面形状及倾斜等状态。它一般都装在机器人手部,起两方面作用。接近觉一般用非接触式测量元件,如霍尔效应传感器、电磁式接近开关、光学接近传感器和超声波式。4、视觉能力视觉信息可分为图形信息、立体信息、空间信息和运动信息视觉传感器获取的信息量要比其它传
24、感器获取的信息量多得多视觉传感器把光学图像转换为电信号视觉传感器摄取的图像经空间采样和模数转换后变成一个灰度矩阵,送入计算机存储器中,形成数字图像,5、听觉能力(1)特定人的语音识别系统(2)非特定人的语音识别系统6、嗅觉能力主要采用了三种方法来实现机器人嗅觉功能:在机器人上安装单个或多个气体传感器,再配置相应处理电路来实现嗅觉功能。研究者自行研制简易的嗅觉装置采用商业的电子鼻产品,如 A Louth用机器人进行的气味识别研究,3.1.2机器人传感器分类1、内部传感器内部传感器是用于测量机器人自身状态的功能元件。具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量:速度、加速度、角速度等运动量还要倾斜
25、角和振动等物理量2、外部传感器用来检测机器人所处环境及状况的传感器。一般与机器人的目标识别和作业安全等因素有关。具体有触觉传感器、视觉传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器,听觉传感器等。,传感器分类确定位置或角度位置检测传感器任意位置或角度内部传感器速度和加速度运动检测传感器速度和角加速度姿态传感器触觉传感器力觉传感器接近觉传感器外部传感器听觉传感器c平面视觉传感器嗅觉传感器C立体温度传感器,3.2机器人传感器的要求与选择3.2.1机器人与传感器的关系传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置,是机器人获取信息的窗口。用传感器采集信息是机器人智能化的第一步;其次,如何采取适当的方法,将多
26、个传感器获取的环境信息加以综合处理,控制机器人进行智能作业,则是提高机器人智能程度的重要体现3.2.2选择机器人传感器应考虑的因素1.成本2.重量3.尺4.输出类型5.接口6.分辨率7.灵敏度8.线性度9.量程10.响应时间11.可靠性12.精度和重复精度,3.3常用机器人内部传感器3.3.1机器人的位置检测传感器令1)检测规定的位置,常用NFF两个状态值。这种方法用于检测机器人的起始原点、终点位置或某个确定的位置。给定位置检测常用的检测元件有微型开关、光电开关等。规定的位移量或力作用在微型开关的可动部分上,开关的电气触点断开(常闭)或接通(常开)并向控制回路发出动作信号。令2)测量可变位置和
27、角度,即测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。常用的有电位器、旋转变压器、编码器等。其中编码器既可以检测直线位移,又可以检测角位移,1.光电开关光电开关是由ED光源和光电二极管或光电三极管等光敏元件,相隔定距离而构成的透光式开关。光电开关的特点是非接触检测,精度可达到0.5mm左右(1)漫反射式光电开关T遮断型(2)镜反射式光电开关(3)对射式光电开关(4)槽式光电开关反射型(5)光纤式光电开关反射镜反射型几种光纤式光电开关,2.编码器编码器可分为光电式、磁场式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。其中光电式编码
28、器最常用。光电编码器分为绝对式和增量式两种类型增量式光电编码器:结构简单、体积小、价格低、精度高、响应速度快、性能稳定等优点,应用更为广泛,特别是在高分辨率和大量程角速率/位移测量系统中,增量式光电编码器更具优越性Z相信号缝隙A相、B相缝隙主刻度盘A光敏元件发光元件指示度盘光电式增量编码器结构图光电编码器的输出波形图,41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。阿卜日法拉兹42、只有在人群中间，才能认识自己。德国43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。玛丽佩蒂博恩普尔44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。贝多芬45、自己的饭量自己知道。苏联,
