慧鱼机器人的创新实验实践研究

慧鱼机器人的创新实验实践研究

作者：冯敏亮

来源：《现代商贸工业》2017年第12期

摘要：针对合肥学院应用型办学特点，由于慧鱼机器人良好的拓展性、丰富的知识性和趣味性，慧鱼机器人已成为很多高校的创新实验实践教具。通过的初步介绍，旨在进一步探讨慧鱼机器人在应用型高校中更深入的创新实践研究。

关键词：慧鱼机器人；创新实践

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.12.090

0引言

2010年7月份，国家经过长期的深入调研和分析，颁布了《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》该纲要对于高等教育的发展规划明确了高等学校应适应就业市场和经济社会发展需求，为国家培养更多的高质量、多样化的复合型、创新型人才。合肥学院（以下简称我校）是一所在“改革中诞生，开放中成长，创新中发展”的地方本科院校，坚持“地方性、应用型、国际化”的办学定位，借鉴德国应用科学大学办学经验，围绕应用型人才培养关键要素，进行了系统改革和实践，构建了具有鲜明特色的应用型人才培养体系，为区域发展培养了大批高素质应用型人才。慧鱼机器人可以针对不同专业和不同学习阶段的学生开设有系统、有层次的创新设计开放性实验项目，旨在培养学生的独立动手、分析问题和解决问题的综合能力培养，以适应我校的办学定位。

1关于慧鱼机器人实验室

高校实验室是科学研究与实践分析的基地，是高校培养创造型人才的摇篮，学生可以通过一系列与理论学科相关的开放性实验课程学习，使学生在巩固理论知识的同时，实现理论知识和实践操作的完美结合。源于德国的慧鱼创意模型（又称慧鱼机器人）是一种技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，凭借其专业涉及面广、延展兼容性强以及小巧轻便等显著特点，很早就被引进到中国高校的实验室，通过这些年的发展，慧鱼机器人实验室的设置对于培养学生创新思维，提高学生动手能力和创新能力都具有很明显的提升作用。而且随着电子通信技术、网络技术等现代新型科学技术的飞速发展，慧鱼机器人也必将随之具有更为广阔的应用空间，依然能够在高校实验室课程教学中具有举足轻重的作用。

慧鱼机器人大体上可以归纳为以下几大构件：机械构件、电气构件、电子构件以及气动构件。机械构件主要包含一些硬塑模型如齿轮链条、蜗轮蜗杆、导轨连杆等；电气构件主要有小巧型驱动、传动马达等；电子构件主要有各类电子传感器、限位开关、微动开关、智能CPU，PLC控制板等；气动构件含一些小型的空气压缩机，用于提供驱动用的气源。学生经过对相关课题的理论分析及系统设计之后，选取合适的构件，并对构件进行有序的拼装搭接，采用图形化的PLC语言或者VB、VC等高级语言编程写入控制器中，完成设计方案的实际模型并能够成功运转，实现概念设计与应用实践的交叉融合。

2慧鱼机器人在课堂教学和实验实践活动中的应用

2.1要求学生在掌握专业理论知识的前提下，以慧鱼模型为平台，提高学生的创新思维和创新能力

理论成果要走入社会，进入工厂，必须要经得住科学实践的证明和考验，实验室课程通过其直观、清晰的教学方式，有助于学生提升和巩固理论知识的认识和了解。合肥学院机械系自从引进德国慧鱼公司的“慧鱼创意组合模型”之后，很快便建立了机械创新实验室。其主要目的是让学生在掌握机械专业理论知识的前提下，以慧鱼模型为平台，把已学习专业理论知识实践化、扎实化，并注入创新活动的基本技法，进而将创新意识、创新思维和创新技法渗透到实践活动中去。例如先通过理论知识学习机械自动化原理、机械自动化设计、机械制造、机械创新等课程，然后通过慧鱼模型在实践中使学生对典型的工业产品的结构，制造过程有一个基本的体验和认识，通过结合典型产品的制造加工过程，对学生进行基本操作技能的训练，培养学生的工程意识，实践创新精神和解决问题的能力，并为今后从事制造和设计工作打下基础。在整个慧鱼模型实践过程中我们可以了解现代工业生产先进制造技术，要求学生必须具有工程意识和综合设计能力；熟悉有关的工程术语，了解生产中的主要技术文件及生产组织管理方式；要求学生具有创新能力，能够利用慧鱼模型进行机械创新实践。学生通过反复构思、反复设计、反复拆装，利用一切可行方法进行创新，不断地试错和思维探索，学生的创新思维得到不断的启发，创新能力也得到极大的提高，从而更有利于适应社会创新型复合型人才的需求。

2.2在慧鱼模型的平台基础上进行实践教学创新

慧鱼创意组合模型需要科学的拼接方式，并具有良好的拓展性，各高校实验室不断开发出了一系列的慧鱼工业模型产品，例如智能物流机器人，智能拆卸机器人、智能洗车系统、自由度机械手、智能硬币分离系统、包裹翻转机、智能综合仓储加工系统等经典模型。它巧妙的利用若干种类的慧鱼标准化构件和良好的兼容性和拓展性，精确、生动的模拟了各种复杂的工业化生产设备和流水线，这些工业系统可以用于学生在大学期间进行生产实习、毕业实习、认知实习、课程设计、毕业设计、学生第二课堂等实践活动，在慧鱼模型的平台基础上学生能够自主设计、自主实习、自主实践创新。

2.3通过参加全国机械创新设计大赛使学生在知识综合应用能力、工程意识、团队协作能力等方面得到锻炼

自2004年开始举办至今的全国大学生机械创新设计大赛是国内培养学生工程实践能力和综合素质效果显著的大学生竞赛项目之一。该创新设计大赛吸引了包括清华、北大、浙大等一流名校在内的全国各大高校喜欢思考和动手操作的学生们积极的投入参与，锻炼了当今学子们亲自动手创作能力、团队协作配合能力和综合设计实践能力，为优秀人才的培养提供了广阔的平台。

我校是从2008年开始参加机械创新设计大赛，参加比赛近十年，不仅丰富了学生的课外生活，而且提高了他们的专业素养，锻炼了学生各方面能力。全国机械创新大赛分为实物组和慧鱼组两个组别，分别进行选拔，按一定比例进入全国总决赛。本届比赛我校有3件作品参加了全国过机械创新设计大赛慧鱼组的比赛，其中“高效硬币分离机”作品获得一等奖，“全能包装机”和“硬币分离专家”获得二等奖。实物组也有3件作品进入了参加了安徽省大学生机械创新大赛比赛，其中“硬币清点包装一体机”作品获得安徽省一等奖，并进入全国总决赛获得了国赛一等奖。该作品融合了慧鱼组“高效硬币分离机”和“全能包装机”机械和电子的技术优势。我校自2007年以来也一直举办每年一次的校级机械创新大赛，今年正在举办第十届机械创新设计大赛，在这次的机械创新设计大赛中，学生先进行初期的作品设计，进行各种方案的论证，在比赛后期的选拔中计划以慧鱼实验室为平台，利用慧鱼模型来验证各种方案和设想，经过多次的实践和修改，最终拿出一个最优作品。

每一个作品都是从方案的提出到设计完成，从模型的初步搭建到不断改建，从改进型的模型到系统方案的更新设计，这是一个不断循环反复的过程，每一步都能感受到学生不断思索，不断创新的积极意识和思想。慧鱼模型的智趣性和易于操作性充分调动了学生们的主观能动性，激发了学生内在的原动力，培养了学生的创新思维和创新能力。

3慧鱼机器人创新实验实践研究

按照学院的办学定位和市场需求，在人才培养模式和课程体系设置等方面，不断进行改革和创新，在注重基础、拓宽专业口径的同时，强化专业能力培养，尤其重视对学生实践能力和创新精神的培养，逐步形成了自己的专业特色。慧鱼模型汇聚了工程实践中各种典型的模型，是集教学、实践、研究、比赛于一体的综合平台。它对课程体系的实践效应如图1。

参考文献

[1]慧鱼机械创新设计实验指导书[Z].北京：北京中教仪人工智能科技有限公司，2012.

[2]杨红涛.慧鱼模型在机电类创新型人才培养中的应用[J].科技信息，2010，（20）.

[3]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究，2011，（6）：515.

[4]司文慧.应用慧鱼模型实现创新性开放实验的模式探索[J].科技信息，2014，（13）：4041.