关于乐高机器人

吴昊 胡博

摘要：智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响将会非常巨大。如果现在的在校学生具备了这方面的素质，将来可以更容易适应各种技术革新，在未来信息时代获得成功。乐高机器人是目前国内比较热门的机器人。本文介绍它的应用。

关键词：乐高；机器人

自20世纪中期工业机器人的出现开始，机器人逐渐走进人们的生活，代替从事各类机械化工作。如今，机器人技术广泛应用与工业、农业、医疗、建筑、军事等各个领域。研究计算机技术的发展历程，机器人技术未来实现全面普及。截止到目前，机器人技术在教育领域的应用范围还十分局限，所谓的教育机器人多是用来作为数字化的益智玩具，或是用于基础教育课程的实验载体。

机器人技术综合运用了仿生、机械、电子、造型、计算机硬件和软件、传感器等众多前沿科技。尽管机器人无法完全替代教师，但是却能作为辅助教师教学工作的重要手段。机器人能够协助教师完成课堂辅助性或重复性工作的教育机器人，降低教师的工作压力和劳动强度，比如可以收发考卷、朗读课文等重复性、固定性高的工作任务。

机器人辅助教育简称 RAE（Robot Assisted Education），大多仅限于对机器人相关的基础知识进行教育，一般结合用于演示或是实验的教学机器人来开展机器人课程教学。而机器人辅助教育可以理解为将机器人应用于教学过程，辅助教师完成教学任务，与学习者交流互动，实现个性化教学的目的。机器人本身具有实际操作能力，多种教学信息可通过各种传感器来输入和输出，完全有能力在课堂上开展现场教学，包括演示、师生互动、教学评价等。

机器人还可以在危险的环境下完成教学任务，如：具有危险性的化学实验教学、火灾救生教学等工作任务。在机器人辅助教学过程中，机器人可以担任教师，完成教学活动的各个环节；也可以担任教师助手，针对每个学生的自身情况来制定学习计划；还可以作为学习伙伴，配合并引导学生完成规定的教学任务。

机器人技术与人工智能技术正在颠覆性地改变着许多行业和领域。工业机器人、娱乐机器人、家庭机器人、水下机器人、农业机器人、医疗机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世，并以飞快的速度向实用化迈进。

表1是教育机器人在不同学习阶段的定位不同。在小学、中学和大学的不同阶段，机器人的角色定位是不同的，小学阶段是工具，比如乐高机器人作为学生学习的辅助工具，初中是学生的合作伙伴，初中的学生有自己的思维方式了，需要的是学习中的伙伴，这时常用 的是人形机器人，在大学阶段，机器人可以作为导师出现在学生中，这时也可以用动物型机器人来作为学习工具。

在欧洲，丹麦乐高公司是全世界最大的玩具公司之一，充分看到了教学机器人这个巨大市场，率先开发了智力风暴系列教学机器人。

智力风暴系列机器人有硬件和软件两部分，硬件包括各种齿轮、电动机和传感器等，软件则提供代码，可编程控制机器人的行为，以及对颜色、光等产生反应。系列机器人的象积木一样按照自己的想法搭建不同的机器人，可以快速方便地构造出自己想要的机器人。

乐高机器人最初是为孩子设计的一个高级玩具，然而出乎设计者预料的是它已经广泛地应用于大学和成人之中，如控制机器人弹奏钢琴，搭建了一个魔方終结者，制作了一个自平衡乐高机器人，只用两个轮子就可以保持机器人的动态平衡，和设计了一个基于视觉导航的乐高机器人。

拼装方面乐高机器人提供了最大的灵活性，设计者可以像搭积木一样按照自己的意愿搭建出任意的外形和结构，机器人外形基本是不可改变的，但是在扩展传感器和比赛用配件方面提供了一定的灵活性通用依耐特机器人的拼装灵活性最差，几乎是不可改变的。

程序下载方面乐高机器人要方便一些，程序下载使用红外接口，使用时需要一个接在电脑上的红外适配器而后两者使用电脑串口来下载程序，需要一根通信电缆连接线。

程序编写方面乐高机器人使用图形模块连线的方式，简单直观，易于中小学生学习和使用，可以采用图形编程方式也可以直接采用语言编程方式，提供了很多底层库函数，编程也较容易通用依耐特机器人使用的是语言编程，可供使用的库函数很少，编程相对较烦琐。

由此可见，乐高机器人是相对不错的教育用机器人，从有利于中小学生学习信息技术、电子技术的观点来看，乐高机器人的全模块化、积木式连接方式比较有利于学生想象力和创造力的培养，但并不利于学生深入学习掌握机械电子技术和信息技术通用依耐特机器人的传感器和控制器直接暴露在机器人外表，给学生一个直观的印象，较有利于学生的学习和掌握，机器人由于其完全公开的电路原理图和指导手册，能让学生更加深入地学习掌握模拟和数字电子技术、计算机技术、编程技术等。