1、機器人實驗室方案讓創(chuàng)新變得更簡單機器時代（北京）科技有限公司一、建設機器人實驗室的目的和意義1.1 建設機器人實驗室的現實意義機器人是一個典型的自動化系統(tǒng)，是目前世界各國進行工程訓練、教學實驗和研究的最為理想的平臺。隨著自動化技術的發(fā)展，許多創(chuàng)新的工程專業(yè)都有了共同的專業(yè)基礎課程，那就是電子電路、檢測技術與傳感器、控制原理與控制工程。可以說這些專業(yè)基礎課程是現代創(chuàng)新工程專業(yè)普遍性原理，也就是可以將其稱為現代創(chuàng)新工程之道。許多國內外的知名公司都相繼在開發(fā)各種教育與娛樂機器人，為現代創(chuàng)新工程專業(yè)教育提供共同的教育平臺，引導學生學習電子電路、檢測技術與傳感器、控制原理和控制工程等基礎課程。因此，采用

2、機器人作為計算機、檢測與控制技術的教學實驗平臺是各相關工程專業(yè)的最佳選擇，這就是我們建設機器人創(chuàng)新實驗室的目的和動因。教學常用機器人大致可以分為三大類：輪式機器人、仿生機器人和人形機器人。目前，人形機器人是世界上最為看好也是技術含量最高的一款。機器人創(chuàng)新實驗室將緊密結合主要面向大學生進行課程實驗與實踐（包括嵌入式微控制器、數電和模電、數字邏輯、工業(yè)傳感器和工業(yè)控制、基礎機器人等課程），同時照顧部分優(yōu)秀學生開展機器人創(chuàng)新競賽等要求進行建設，滿足機器人基礎創(chuàng)新課程實驗和實踐以及高級機器人創(chuàng)新競賽兩個層次的教學要求。這樣，機器人創(chuàng)新實驗室建成后，既能滿足大量學生的進行基礎課程實驗，掌握電子電路、嵌入

3、式微控制器、檢測與控制技術等工程基礎課程的內容，又能組織大量學生觀摩智能機器人平臺和部分優(yōu)秀學生代表學校參加各種創(chuàng)新競賽，激勵學生投身科技的熱情和提高學校的知名度。1.2 實訓基地建設總體目的本實驗室為電子設計，自動化、機械制造、計算機、機器人等主要工程專業(yè)的學生提供一個以機器人為實驗對象的創(chuàng)新基地，課程教學內容、方法和手段全面引進先進教學實驗模式，使學生能在“做中學、學中做”，提高學生的創(chuàng)新能力和動手能力，提升整個教學實驗水平，并不斷的擴展和延伸，使之能夠廣泛適用于各個專業(yè)教學實踐和創(chuàng)新要求。總的來說，機器人創(chuàng)新實訓基地的建設是為了達到如下目的：1.達到教育部提出的“高等教育要重視培養(yǎng)大學生

4、創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神”的創(chuàng)新教育的要求。2.與國際、國內一流大學辦學模式接軌，從單純傳授知識向培養(yǎng)學生發(fā)現問題的能力、獲取知識的能力、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)的能力轉變。3.與國際先進教學方法接軌，提倡參與式教學、體驗式學習，將轉變?yōu)榕囵B(yǎng)學生工程實踐和創(chuàng)新能力的重要實驗室。4.改革傳統(tǒng)的以驗證性實驗為主的實驗教學模式，向綜合性實驗、設計性實驗和研究性實驗轉變。5.與機器人技術發(fā)展趨勢相結合，用機器人取代傳統(tǒng)的電子、電路、單片機等分立式實驗儀器，增強實驗的開放程度和系統(tǒng)性，為學生提供一個可以發(fā)揮自己想象力、創(chuàng)造力和展現才能的空間。6.為學校參加國內、國際各種機器人大賽等提供配套的硬件和軟件支持，激勵學

5、生投身工程科技的熱情和提高學校的知名度。對于學生結束學業(yè)后走上工作崗位更好的適應市場需求奠定基礎，對于學校招生也起到一個助推作用。1.3 機器人實訓基地建設思路 面向全體學生，主要以模塊化教育機器人為主要對象的基礎創(chuàng)新教育實訓，在認識和學習機器人結構原理的過程中結合教師講授形成系統(tǒng)化的認識，將所學到的機械、電路、信號、檢測、控制、軟件與系統(tǒng)等課程的內容融會貫通，理論聯系實踐，建立工程自動化機器和自動化系統(tǒng)的概念，理解學習相關理論知識，讓理論知識與實際工程實體緊密結合。在這個基礎上，加以相關的課程設計的定向實訓課程，配套相應的教材和技術服務，真正結合學校的教學工作，最大限度的發(fā)揮實訓基地的作用。

6、1.4 教學方式可參照每年的多次機器人大賽比賽規(guī)則，在老師的引導下學生自主設計開發(fā)程序、源代碼、外觀模型、電路板等，符合大賽規(guī)則的前提下不斷地演練，這樣有助于學生鎖定學習的目標，在競爭中取得勝利。中國的機器人行業(yè)起步比歐美和日本都要晚，要想取得突破性的進展首先得從高校做起，逐步的推廣到中小學，壯大我國的機器人行業(yè)的接班人。單片機的應用極為廣泛，在教學用機器人上作為主控制部分，可加載各種傳感器進行學習，如聲音傳感器、光感傳感器、紅外傳感器、黑白巡線傳感器、觸碰傳感器等等。學生還可以對機器人的外觀進行再設計，根據個人的需要對機器人改裝和創(chuàng)新設計。機器人實驗室可提供計算機專業(yè)，自動化專業(yè)、機械設計專

7、業(yè)等工科院系的學生進行實踐學習，在機器人比賽中需要懂得編程、電子電路的學生參與編排調試和講解機器人的一些基本動作概況。我們公司可提供機器人套件，這樣便于學生學習組裝機器人更好的了解機器人構造，對于電路、電子等各部分都會有更加全面的認識，在維修機器人的時候也會得心應手。比賽的目的是促進學習，學習的目標是取得比賽更好的名次，綜合的實踐有助于提高學習的樂趣和擴大知識面。二、探索者機器人實驗室概述2.1 探索者機器人實驗室的定位l 專業(yè)課程教學與綜合實踐基地 （專業(yè)課程教學、綜合實驗）l 大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地（創(chuàng)新課程、創(chuàng)新項目、創(chuàng)新競賽）l 大學生機器人科技競賽基地（走出去，參加各類機器人科技競賽

8、）l 大學生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)基地（創(chuàng)意、動手、成果推介、能力培養(yǎng)）l 新型產學研示范基地（建立學校與企業(yè)在技術、產品、人才上的橋梁）2.2 機器時代的核心優(yōu)勢熟悉創(chuàng)新的每一個環(huán)節(jié)l 與高校、科研院所合作研發(fā)高端機器人項目l 與科技展館合作開展機器人互動活動l 與產業(yè)界合作提供科技產品產業(yè)化支持l 建立網絡互動平臺，與用戶緊密交流機器人技術l 設立機器人教學課程，為用戶提供全方位的服務2.3 “探索者”機器人創(chuàng)意組件教學思路 “探索者”機器人創(chuàng)意組件結合了機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、控制、人工智能和造型技術等眾多的先進技術。精心設計的金屬結構件能完成幾乎所有的機械結構搭建，實現幾乎全部的傳動方式

9、，配合以高性能的ARM7 LPC2132 32位控制器，9種常用傳感器，多個伺服電機，方便驗證機器人機構的運動特性，并可以完成大綱規(guī)定的大多數數字/模擬電路、單片機、檢測技術等方面的實驗，貼近日常教學。C語言、流程圖、便攜式三種編程方式，方便不同程度，不同需求的用戶選擇使用。獨創(chuàng)的便攜式編程方式，讓用戶可以在不便使用電腦的環(huán)境，或僅需要簡易編程的情況下順利完成對機器人的程序設定。多學科穿插融合，鼓勵動手，鼓勵創(chuàng)新的教學思路，將為學生提供一個前所未有的動手操作平臺，通過對機器人機構的不斷地設計、組裝、調試、拆卸，給予學生廣闊的發(fā)揮余地，激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)新意識，沿著“學習實踐總結創(chuàng)新”的道路

10、不斷發(fā)展。使學生能夠廣泛適用于機械、機電一體化、電氣工程、自動化工程等方向的就業(yè)需求。而巧妙的機械結構和高性能、多種類電子部件、軟件平臺的結合，可設計出獨創(chuàng)的智能機器人， 完成具有深層開發(fā)性質的研究課題，并為教師和學生提供良好的軟硬件平臺。三、產品模塊說明3.1 機械套件 結構件30種，可搭建數百種基本機械結構，擴展功能強大。3.2 電子套件閃動傳感器 可感受光線晃動，如人手擺動，30cm內有效。光強傳感器 可感受光線強弱的變化，光線弱時觸發(fā)，正常室內燈光不觸發(fā)。聲控傳感器 可感受聲響，2m外正常拍手聲響有效。避障傳感器 可感受紅外物體的靠近，5cm以內距離有效。黑標傳感器 可識別1cm以上寬

11、度的黑色標記，3cm以上深度懸崖。觸碰傳感器 可感受物體的觸碰。觸須傳感器 可感受物體對觸須的觸碰或大幅度晃動。震動傳感器 可感受機身的震動。姿態(tài)傳感器 可感受機身傾斜，80度以上有效。 3.3 伺服電機2種伺服電機（180度旋轉和整周旋轉）3.4 微控制器ARM7 LPC2132 32位芯片控制器；3.5 便攜式編程器 便攜式編程器。用戶可以通過它對控制器上端口設定、錄入指令，并模擬觸發(fā)執(zhí)行。適用于簡單的端口、傳感器、執(zhí)行機構測試，以及不便攜帶電腦的環(huán)境。3.6 編程環(huán)境C語言編程用戶可從網絡上下載免費的ARM7 C語言編譯器，編寫C語言代碼并刷寫到芯片中。Robottime Explore

12、r動畫式機器人開發(fā)平臺支持基于流程圖的圖形化編程，用圖形化、可視化的方式給機器人編程，同步生成C語言代碼，在后臺編譯、并下載到機器人控制器上執(zhí)行；3.7 配套資源DVD光盤一張， “探索者”機器人創(chuàng)意組件說明書 ， “探索者”機器人創(chuàng)意組件訓練手冊。 四、配套實驗課程示例提供配套教材“探索者”機器人創(chuàng)意組件訓練手冊，由淺入深，引導學生從機械原理入手，逐步完成一系列機器人實驗實驗一 機構認知與分析實驗實驗目的：通過雙足機構的組裝和觀察學習，了解連桿、偏心輪、齒輪等機構的組合方式分析其運動變換功能，了解其運動特點和實際應用；加深同學們對常見各類機構的基本類型和用途的理解。 實驗二 機構運動簡圖測繪

13、實驗實驗目的：從原理方面表達機構的組成和運動性質，以便進行機構的分析和設計。它是了解、分析現有機械的手段，也是新機械運動方案設計的工具。通過實驗就要初步掌握從實際機械測繪為簡圖的方法，機構自由度計算及結構分析方法；掌握機械系統(tǒng)工作循環(huán)圖的繪制方法。提高科學抽象的能力。實驗三 基于機構組成原理的機構仿真設計實驗實驗目的：加強學生對機構組成原理的認識，進一步了解機構組成及其運動特性，為機構創(chuàng)新設計奠定良好的基礎。增強學生對機構的感性認識，培養(yǎng)學生的工程實踐及計算機操作能力；了解進行機構仿真設計時應注意的事項；完成從運動簡圖設計到實際結構設計的過渡。培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設計的能力。實驗四 機構運動

14、方案創(chuàng)新設計實驗實驗目的：加深學生對機構組成理論的認識，熟悉桿組概念，為機構創(chuàng)新設計奠定良好的基礎；利用“機構運動方案創(chuàng)新設計實驗臺”提供的零件，拼接各種不同的平面機構，以培養(yǎng)學生機構運動創(chuàng)新設計意識及綜合設計的能力；訓練學生的工程實踐動手能力；基于機構組成原理的拼接設計實驗；基于創(chuàng)新設計原理的機構拼接設計實驗；課程設計、畢業(yè)設計中的機構系統(tǒng)方案的拼接實驗；課外活動（如機械設計大賽）中的機構方案拼接實驗。實驗五 機器人程序控制及應用實驗實驗目的：了解機器人平臺的運動控制原理，加深對機電一體化系統(tǒng)的理解。了解機器人平臺的結構及工作原理。熟悉機器人平臺的運動控制指令，掌握機器人平臺的編程及操作。掌

15、握機器人平臺對外部設備的控制。了解機器人的工作原理，掌握機器人的編程及操作過程,為進一步研究和應用機器人奠定基礎。實驗六 結構行程協調實驗實驗目的：通過對仿生四足結構的運動分析，進一步掌握仿生四足結構的步態(tài)特征；通過對各結構點的繪制，鞏固結構簡圖的畫法，和零件測繪的知識；掌握運動行程的計算方法，學習仿生結構的運動優(yōu)化設計。實驗七 小型機器人創(chuàng)意設計與制作實驗實驗目的：通過對小型機器人的設計及機械系統(tǒng)整體的布局、機構的裝配與調整，使學生對機器人的機械系統(tǒng)有一個整體的認識與了解。了解機器人的設計思路，學會從已有結構和自然界汲取設計靈感。實驗八 機電綜合控制實驗實驗目的：通過對ARM的使用，使工業(yè)自

16、動化控制系統(tǒng)的自動化程度提高，并能實現計算機管理；通過對實驗組建的系統(tǒng)進行編程，提高學生在編程過程中對實物運動的理解能力，使其所編程序能夠結合實踐，保證其可用性；通過對實際系統(tǒng)的編程，提高學生的編程能力和應用能力；通過各組所編程序的聯機，鍛煉學生的協調能力和綜合利用能力，并對聯機過程中出現的故障及不協調部分有分析和解決的能力。五、實驗室設備配置主要儀器設備名稱規(guī)格型號單位數量產品配置單價總價探索者機器人創(chuàng)意組件高級版A3001臺12ARM7主控板3個舵機24個結構件386個傳感器21個輸出模塊7個編程手柄1個7.4v鋰電池3個機械零件1206個裝配工具4個數據線29根訓練手冊、說明書、光盤1套 總計六、公司介紹機器時代（北京）科技有限公司自成立以來，始終以理念先進，結構優(yōu)化，節(jié)能環(huán)保的機器人產品為研究方向，以傳播獨特的創(chuàng)新設計方法為目標，致力于中國的機器人教育普及。為科技館、高校等社會團體提供機器人展品與機器人研發(fā)的項目服務，開發(fā)了上百種機器人產品。 機器時代致力于民族機器人技術。我們的機器人業(yè)務包括：面向高校教學、創(chuàng)新教育的機器人產品及解決方案；面向中國機器人教育普及的機器人產品及方案；面向科技館的機器人展品及互動項目方案；智能機器人玩具的研發(fā)與設計。 機器時代根據客戶的需求認真思考，為您提供包括產品、參考教學體系、技術支持、培訓等全系列服務，為中