机器人实验室规划方案.ppt

天津职业技术师范大学 ;建设背景;建设背景 ;;1、初步目标（1-6个月）：实验室整体设备补充完成后，通过专业技术人员的培训，教师对机器人设备的使用和开发过程熟练掌握。然后，教师通过自主学习和公司技术支持，深入掌握相关教学内容，达到可以开课的程度。并完成相关实验课的大纲、教案，完成开课的教学条件准备，在此阶段将我校实验室初步建成一个具有实验设备教材基本齐全、教学实验正常进行的初级实验室。 ;2、深层次目标（1-8个月）：第一学期课结束以后，第一批学生结课，在提升工科课程学习积极性、以兴趣来引导学生学习、让学生实践简单的工程任务三个方面取得良好效果；部分学生通过单片机开发、传感器应用、编写程序、编纂开放式实验报告和总结等教学形式，接受了类似于工作单位任务的培养，为找工作积累实用的相关实践经验，在此阶段，实验室已经形成一个设备完善、学科体系建立，学生熟练操作掌握，具有一定科研能力，教师撰写论文的深层次发展阶段。 ;3、成熟目标：（3-6个月）教师可以根据经费、人力情况，开展机器人设计、机器人舞蹈、机器人擂台赛、家庭服务机器人比赛和足球机器人比赛等课程竞赛，在这个过程中争取产生优秀作品。同时，可以考虑选拔优秀的、动手能力强的学生，组织参加国家级的机器人竞赛。前期以舞蹈赛、机器人武术擂台赛等难度较低的竞赛为主，部分优秀学生可以进入研究课题，并陆续发表科研论文。在此阶段，将我校实验室建成一个集教学、实验、科研、机器人竞赛为一体的成熟实验室，在整个天津市职业院校中成为拥有强大实力、首屈一指的知名实验室。 ;4、终极目标：（6-12个月）教师通过优化授课资料、授课经验、实验经验和科研钻研等，可以自主设计、研发、制造、创新一部分机器人项目，并且总结教学、实验和科研成果，申报成果奖，发表相关论文，并争取获奖，选择一批优秀教师发表一些高水平科研论文。部分学生在教师指导下，也可以自主设计一些小型竞赛机器人，并以该机器人设备为平台，参加挑战杯竞赛、机械设计大赛、亚马逊机器人挑战赛、Robocup赛事等，力争获得奖项，在此阶段，将我校实验室建设成为一个具有自主设计、研发、制造和创新能力的高级实验室，争取在全国职业类院校的机器人实验室中成为领头者，甚至在全国的高校里面，成为特色鲜明，影响力较大的实验室。;;第一步：选择一个1000平米左右的实验室，将实验室分为基础实验区，创新实验区和竞赛实验区，各区根据标准要求进行装修和基础设施的摆放。购买具有核心竞争力的机器人，选3台六自由度机械臂、3台服务机器人、3台智慧臂、3台智慧移动平台、2台智慧全向移动平台、10台变结构模块化套件安排在基础实验区，选2台服务机器人、3台六自由度机械臂和1台智慧全向移动平台、2台服务机器人、1台智慧移动平台， 10台变结构模块化套件安排在创新实验区，选1台智慧移动平台、1台智慧全向移动平台、5台足球机器人、1台服务机器人安排在竞赛实验区，选择6个专业老师，每两个老师负责一个实验区。;第二步：邀请专业技术人才对老师进行培训，建设科学合理的教学体系，将实验操作与理论学习优化搭配，配套操作实验室、实验课件、实用教材、授课讲稿以及课程体系安排和教学。;第三步：按照难易程度，进行有步骤、有条理、层次分明、重点突出的课时安排： 1、大一第一学期：给学生安排模块化运动套件，让学生掌握组装模块小车的拆卸方法、单片机的控制原理、基于传感的小车运动控制算法和简单的图形化编程，培养学生的对机器人认识的初步能力。 2、大一第二学期：给学生安排智慧移动平台和智慧全向移动平台，让学生能够理解基于PC的控制原理和编程，熟悉两轮差动、四轮差动、三轮全向、单轮驱动算法等运动控制理论，了解室外基于激光的特征导航、惯性导航、多种传感器相互融合等，更深层次地去理解人工智能。 ;3、大二第一学期：安排智慧臂和六自由的机械臂，让学生弄懂机械臂的正反解运算、复杂PID控制、虚拟运动仿真软件的编程、移动平台与机械手臂兼容协作、多台机械手臂协作任务等， 4、大二第二学期：配置智慧伺服单元和智慧伺服关节单元，让学生了解舵机和电机的特点、区别和应用条件；明白减速的原理和电机驱动的原理、熟悉掌握模块机械臂的组装搭建方法和开发编程，能够通过关节自行搭建机器狗、机器蛇、双足机器人并编写相应的程序。;5、大三第一学期：安排服务机器人，让学生理解服务机器人的自主定位与导航、深入了解激光雷达SLAM技术构建地图的原理、摄像头的识别和机械手臂的抓取、基于步态的移动跟随、基于肢体和语音的人机交互等：全面理解服务机器人的开发编程和复杂控制。 6、大三第二学期，配置足球机器人，了解基于网络和视觉的多机协作，让学生实际参与到应用中，留出空间，让学生组织参加足球机器人的比赛，实现从理论到实际的结合;第四步：通过以上对学生合理的课时安排，组织一支专业的教学科