Power tech仿生机器人与物理教学

轩洪波+万钟

Power Tech仿生机器人活动是一种模仿生物运动方式进行创意制作的活动，要求利用小型直流电机为动力，通过简单的机械传动，做出仿生运动方式的机器人。不同作品仿生的基本要求不同，如“万兽之王”要求能够像老虎一样四脚行走，“机械战鼠”要求像袋鼠一样跳跃前进，“虫虫危机”要求像毛毛虫一样蠕动爬行，“蚂蚁雄兵”要求能够像蚂蚁一样爬行，“龙猫巴士”要求像巴士一样四轮前进。仿生机器人比赛方式主要包括：直线竞速、拔河、接力、好汉爬坡、绕圈、翻滚等。

Power Tech 仿生机器人活动对培养学生“好思考、喜思考、乐创作、肯创作”的良好思维习惯能起到很大的作用。创意制作要求在3个小时内，将电动机、齿轮、木板、木棍加工成仿生机器人，并且必须独立完成制作，然后用自己制作的机器人进行规定的项目比赛。主办方提供比赛的材料包——木板、电池盒、电动机、冰棒棍、齿轮组、螺丝等。参赛选手可以自带锯子、锤子、钳子等基本工具，不能使用电动工具，如图所示。

Power Tech仿生机器人活动中的一些技术问题，与中学物理学习息息相关，牵涉到力学、机械学等，当然也包括美学。比如学生在训练过程中经常会发现，机器人行走一段距离之后就会自己停下来，分析发现这主要是在行走过程中，机器人关节上的螺丝帽因为摩擦力将关节锁死，对于这个问题采用防锁死螺帽或使用塑料管代替螺帽就能够解决；在调试机器人的过程中，常常发现机器人拿在手里运转自如，而将机器人放在赛道上就不走了，这个问题看起来复杂、影响因素比较多，但是将这一类问题归纳分析，发现这还是与物理机械结构密切相关的问题。主要是机器人的活动关节制作工艺不够精细，如关节处孔不垂直、关节处摩擦力过大、传动连杆不平行等，都可能导致问题的出现。利用机器人拔河视频作为摩擦力教学课题引入，课堂教学气氛十分热烈。

Power Tech仿生机器人活动是对学生综合实践能力的考验，从工具的使用到机器人的制作，很好地弥补了物理课堂实践的不足，而且对激发学生的学习兴趣意义重大，将物理知识融汇于机器人培训中，会对学生学习物理起到事半功倍的效果。