第1周：认识机器人与LeRobot

教案

教学目标

• 理解机器人的基本组成（传感器、执行器、控制器）
• 了解LeRobot框架的功能与应用
• 完成LeRobot开发环境的安装与测试

教学时间

总时长：2小时

• 理论讲解：40分钟
• 实践操作：70分钟
• 总结与答疑：10分钟

教学内容

1. 理论部分（40分钟）
   • 什么是机器人？（10分钟）：定义、三大部件
   • LeRobot简介（20分钟）：特性、应用
   • 安装与配置LeRobot环境（10分钟）
2. 实践部分（70分钟）
   • 任务1：安装LeRobot环境（40分钟）
   • 任务2：运行示例程序（30分钟）：控制机械臂移动
3. 总结与答疑（10分钟）

教学方法

PPT展示+教师讲解+分组实践

评估方式

• 检查每组是否成功安装LeRobot环境
• 观察示例程序运行效果
• 提问：机器人三大部件分别是什么？

所需材料

• 电脑（每组1台）
• 机器人硬件（支持LeRobot，如机械臂）
• PPT课件
• 安装指南文档

教材内容

第1章：认识机器人与LeRobot

1.1 什么是机器人？

机器人是一种可以自动执行任务的机器，通常由三部分组成：

• 传感器：感知环境（如摄像头、超声波传感器）
• 控制器：处理信息并做出决策（如微处理器）
• 执行器：执行动作（如电机、机械臂）

示例：扫地机器人用传感器探测灰尘，控制器规划路径，电机驱动移动。

1.2 LeRobot简介

LeRobot是一个开源的机器人编程框架，由xAI开发。

• 特点：简单易用，适合初学者
• 支持模仿学习和强化学习
• 可控制多种机器人硬件

应用：可以用LeRobot让机械臂抓取物体，或让小车自动避障。

1.3 安装LeRobot环境

步骤：

1. 安装Python（推荐3.8+版本）
2. 安装PyTorch（支持GPU更佳）
3. 通过pip安装LeRobot：pip install lerobot
4. 测试环境：python -c "import lerobot; print(lerobot.__version__)"

注意事项：确保网络畅通，检查硬件兼容性。

1.4 实践任务

任务：运行LeRobot自带示例程序

import lerobot
robot = lerobot.connect("arm")
robot.move_to([0.1, 0.2, 0.3])

挑战：尝试修改代码，让机械臂抬高10厘米。

1.5 小结

机器人由传感器、控制器和执行器组成。LeRobot是一个强大的工具，可以帮助我们轻松控制机器人。

课后练习

1. 写出机器人三大部件的名称和作用。
2. 在家尝试安装Python，并记录遇到的问题。

课件PPT内容

幻灯片1：封面

• 标题：认识机器人与LeRobot
• 副标题：第1周课程
• 图片：机器人插图

幻灯片2：学习目标

• 理解机器人的基本组成
• 了解LeRobot的功能
• 完成LeRobot环境的安装与测试

幻灯片3-5：什么是机器人？

• 定义：机器人是能感知、思考、行动的智能设备
• 三大部件：传感器、控制器、执行器
• 视频演示：机器人工作过程（3分钟）

幻灯片6-8：LeRobot简介

• 背景：由xAI开发，基于PyTorch
• 特点：简单易用，支持学习算法
• 应用：机械臂控制、移动机器人导航

幻灯片9-10：安装LeRobot

• 步骤：安装Python、PyTorch、LeRobot
• 测试代码：import lerobot; print(lerobot.__version__)

幻灯片11-13：实践任务

• 任务1：安装LeRobot环境
• 任务2：运行示例程序
• 挑战：修改代码抬高机械臂

幻灯片14：总结

• 机器人三大部件：传感器、控制器、执行器
• LeRobot：简单易用的编程工具
• 下一节预告：Python编程基础

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