探索者机器人实验室方案-大学版

机器人实验室方案让创新变得更简单

机器时代（北京）科技有限公司

一、建设机器人实验室的目的和意义

1.1 建设机器人实验室的现实意义

机器人是一个典型的自动化系统，是目前世界各国进行工程训练、教学实验和研究的最为理想的平台。随着自动化技术的发展，许多创新的工程专业都有了共同的专业基础课程，那就是电子电路、检测技术与传感器、控制原理与控制工程。可以说这些专业基础课程是现代创新工程专业普遍性原理，也就是可以将其称为现代创新工程之道。许多国内外的知名公司都相继在开发各种教育与娱乐机器人，为现代创新工程专业教育提供共同的教育平台，引导学生学习电子电路、检测技术与传感器、控制原理和控制工程等基础课程。因此，采用机器人作为计算机、检测与控制技术的教学实验平台是各相关工程专业的最佳选择，这就是我们建设机器人创新实验室的目的和动因。教学常用机器人大致可以分为三大类：轮式机器人、仿生机器人和人形机器人。目前，人形机器人是世界上最为看好也是技术含量最高的一款。

机器人创新实验室将紧密结合主要面向大学生进行课程实验与实践（包括嵌入式微控制器、数电和模电、数字逻辑、工业传感器和工业控制、基础机器人等课程），同时照顾部分优秀学生开展机器人创新竞赛等要求进行建设，满足机器人基础创新课程实验和实践以及高级机器人创新竞赛两个层次的教学要求。这样，机器人创新实验室建成后，既能满足大量学生的进行基础课程实验，掌握电子电路、嵌入式微控制器、检测与控制技术等工程基础课程的内容，又能组织大量学生观摩智能机器人平台和部分优秀学生代表学校参加各种创新竞赛，激励学生投身科技的热情和提高学校的知名度。

1.2 实训基地建设总体目的

本实验室为电子设计，自动化、机械制造、计算机、机器人等主要工程专业的学生提供一个以机器人为实验对象的创新基地，课程教学内容、方法和手段全面引进先进教学实验模式，使学生能在“做中学、学中做”，提高学生的创新能力和动手能力，提升整个教学实验水平，并不断的扩展和延伸，使之能够广泛适用于各个专业教学实践和创新要求。

总的来说，机器人创新实训基地的建设是为了达到如下目的：

1.达到教育部提出的“高等教育要重视培养大学生创新能力、实践能力和创业

精神”的创新教育的要求。

2.与国际、国内一流大学办学模式接轨，从单纯传授知识向培养学生发现问题

的能力、获取知识的能力、创新与创业的能力转变。

3.与国际先进教学方法接轨，提倡参与式教学、体验式学习，将转变为培养学

生工程实践和创新能力的重要实验室。

4.改革传统的以验证性实验为主的实验教学模式，向综合性实验、设计性实验

和研究性实验转变。

5.与机器人技术发展趋势相结合，用机器人取代传统的电子、电路、单片机等

分立式实验仪器，增强实验的开放程度和系统性，为学生提供一个可以发挥自己想象力、创造力和展现才能的空间。

6.为学校参加国内、国际各种机器人大赛等提供配套的硬件和软件支持，激励

学生投身工程科技的热情和提高学校的知名度。对于学生结束学业后走上工作岗位更好的适应市场需求奠定基础，对于学校招生也起到一个助推作用。

1.3 机器人实训基地建设思路

面向全体学生，主要以模块化教育机器人为主要对象的基础创新教育实训，在认识和学习机器人结构原理的过程中结合教师讲授形成系统化的认识，将所学到的机械、电路、信号、检测、控制、软件与系统等课程的内容融会贯通，理论联系实践，建立工程自动化机器和自动化系统的概念，理解学习相关理论知识，让理论知识与实际工程实体紧密结合。在这个基础上，加以相关的课程设计的定向实训课程，配套相应的教材和技术服务，真正结合学校的教学工作，最大限度的发挥实训基地的作用。

1.4 教学方式

可参照每年的多次机器人大赛比赛规则，在老师的引导下学生自主设计开发程序、源代码、外观模型、电路板等，符合大赛规则的前提下不断地演练，这样有助于学生锁定学习的目标，在竞争中取得胜利。中国的机器人行业起步比欧美和日本

都要晚，要想取得突破性的进展首先得从高校做起，逐步的推广到中小学，壮大我国的机器人行业的接班人。

单片机的应用极为广泛，在教学用机器人上作为主控制部分，可加载各种传感器进行学习，如声音传感器、光感传感器、红外传感器、黑白巡线传感器、触碰传感器等等。学生还可以对机器人的外观进行再设计，根据个人的需要对机器人改装和创新设计。机器人实验室可提供计算机专业，自动化专业、机械设计专业等工科院系的学生进行实践学习，在机器人比赛中需要懂得编程、电子电路的学生参与编排调试和讲解机器人的一些基本动作概况。

我们公司可提供机器人套件，这样便于学生学习组装机器人更好的了解机器人构造，对于电路、电子等各部分都会有更加全面的认识，在维修机器人的时候也会得心应手。

比赛的目的是促进学习，学习的目标是取得比赛更好的名次，综合的实践有助于提高学习的乐趣和扩大知识面。

二、探索者机器人实验室概述

2.1 探索者机器人实验室的定位

●专业课程教学与综合实践基地（专业课程教学、综合实验）

●大学生创新能力培养基地（创新课程、创新项目、创新竞赛）

●大学生机器人科技竞赛基地（走出去，参加各类机器人科技竞赛）

●大学生就业、创业基地（创意、动手、成果推介、能力培养）

●新型产学研示范基地（建立学校与企业在技术、产品、人才上的桥梁）

2.2 机器时代的核心优势——熟悉创新的每一个环节

●与高校、科研院所合作研发高端机器人项目

●与科技展馆合作开展机器人互动活动

●与产业界合作提供科技产品产业化支持

●建立网络互动平台，与用户紧密交流机器人技术

●设立机器人教学课程，为用户提供全方位的服务

2.3 “探索者”机器人创意组件教学思路

“探索者”机器人创意组件结合了机械、电子、传感器、计算机软硬件、控制、人工智能和造型技术等众多的先进技术。

精心设计的金属结构件能完成几乎所有的机械结构搭建，实现几乎全部的传动方式，配合以高性能的ARM7 LPC2132 32位控制器，9种常用传感器，多个伺服电机，方便验证机器人机构的运动特性，并可以完成大纲规定的大多数数字/模拟电路、单片机、检测技术等方面的实验，贴近日常教学。C语言、流程图、便携式三种编程方式，方便不同程度，不同需求的用户选择使用。独创的便携式编程方式，让用户可以在不便使用电脑的环境，或仅需要简易编程的情况下顺利完成对机器人的程序设定。

多学科穿插融合，鼓励动手，鼓励创新的教学思路，将为学生提供一个前所未有的动手操作平台，通过对机器人机构的不断地设计、组装、调试、拆卸，给予学生广阔的发挥余地，激发学生的学习热情和创新意识，沿着“学习——实践——总结——创新”的道路不断发展。使学生能够广泛适用于机械、机电一体化、电气工程、自动化工程等方向的就业需求。而巧妙的机械结构和高性能、多种类电子部件、软件平台的结合，可设计出独创的智能机器人，完成具有深层开发性质的研究课题，并为教师和学生提供良好的软硬件平台。