電話:17663985847
郵箱:[email protected]

新聞資訊

高校機器人控制技術成果案例——哈爾濱理工大
哈爾濱理工大學--- 機器人控制技術
課程建設緊緊圍繞 “將以教學為主的教學型大學,逐步建成較高水平的教學研究型大學”的辦學定位,結合“以學科建設為龍頭,以教學工作為中心,以科學研究為支撐”的發展戰略,為滿足培養自動化專業多元化人才的需求,課程團隊一直對課程的教學內容和教學體系進行不斷的探索和改革,主要措施和成果如下:
1、以國外先進教材為基礎,合理規劃整合課程內容,使學生對機器人的全面內容更易于整體掌握;并采用案例化教學方式,加深學生對課程的消化理解。
《機器人控制技術》是一門集機器人機構、數學建模、運動學及其控制和傳感器等技術為一體,多學科交叉融合的課程,授課內容多而雜,課程體系建設是一個難題。
本課程是從運動學建模、分析、運動規劃、電機驅動及 其編程控制等,結合自行研制開發的實際教學機器人樣機,對機器人進行系統講解;綜合了運動控制技術、機電一體化技術、傳感器技術、微機原理與接口技術、C語言及其編程等多門課程及其相關知識;通過本課程的學習可使學生進行簡單的機器人系統設計和分析。
同時,結合自行研制開發的SCARA型機器人進行貫穿整個課程的案例式教學,對該機器人從運動學建模、運動學分析、運動規劃、電機驅動及其編程控制等分別以實際案例進行系統講解,并結合實驗教學使學生從機器人實體和實際工程上對其進行消化理解。
2、建立全方位的實踐教學體系,培養學生主動參與能力;依托學院大學生電子協會、機器人協會組織學生課外科技活動,培養創新型人才將課程的實驗教學與學生的科技活動、開放性及創新型實驗相結合,建立一套全方位的實踐教學體系,課程團隊每位教師均參與開放、創新型實驗和課堂相關實驗教學,結合科研提高學生的機器人控制設計能力和水平,培養學生的創新能力和創新意識。依托學院大學生電子協會、機器人協會和各個班級成立的科技小組,豐富學生課外科技活動,讓他們參與課程團隊相關的科研項目,培養學生的創新意識、能力和合作精神。同時,帶動全院學生對機器人課程的學習興趣,起到以點帶面作用。另外,鼓勵學生積極參與大學生“挑戰杯”、“電子設計大賽”等科技創新大賽,并取得豐碩成果,學生們通過這些實踐鍛煉也提高了就業競爭力。
3、自主研發的教學機器人為本課程提供了原型和支撐,自主研制的運動控制單元對機器人提供了底層的運動控制技術,實現了科學研究支撐教學的發展戰略課程團隊自主研究開發的SCARA型教學機器人作為本課程各相關章節講授的實際樣機模型,使得學生在本課程學習中始終有一個具體的參照模型,也使得學生對機器人這樣一個高科技的復雜產品有了更形象和具體的認識。尤其是結合此機器人進行的3個實驗有效地實現了理論教學、實踐教學和科學研究的有機結合,學生對機器人既有了更深的感性認識,也提高了對機器人的學習興趣。課程團隊始終堅持貫徹教學和科研緊密結合的原則,本課程所有實驗設備完全自主研發。獲省科技進步二等獎的市攻關項目“一種通用型智能運動控制單元的開發研究”,及國家專利“基于專用運動控制芯片開發的運動控制器”和“基于數字信號處理和專用運動控制芯片運動控制器”的成果已應用于本課程的實驗中,為使學生深入理解運動控制系統及C語言編程控制、機器人運動學分析及控制兩個實驗及其相關教學內容提供有力支撐。
4、引進國外先進教材與自有特色教材建設并舉,完善精品課程資源建設
(1)[美]Saeed B. Niku著的《機器人學導論》其內容系統性強,作為本課程主教材。尤其是主要章節后面均有供學生對本章內容進一步消化理解的設計項目,在具體講解時我們將該設計項目選定為我們自行研制開發的SCARA型教學機器人,在此基礎上進行課程講解,使學生對高科技含量很高的機器人有一個常規的理解,提高學習興趣;
(2)Mckerrow出版的《Introduction to Robotics》在機器人結構建模上有其獨到之處,尤其是對機械結構理解能力較差的自動化專業學生的具有易讀性,因此在機器人結構建模講解上主要參照本書的D-H坐標系建立一章;
(3)課程進行了貫穿全部教案的“SCARA機器人”運動學建模、運動學分析求解、運動規劃、驅動控制及其計算機編程控制的案例式教學,使學生課堂教學有如身臨機器人現場的感覺;
(4)最終目標使得學生不但對機器人熱愛、了解,更為主要的是可進一步對其進行實際設計和編程控制;
(5)在上述各項工作基礎上,積極籌備已列入高等教育出版社出版計劃《機器人控制技術》教材的編著工作。
《機器人控制技術》已評為校級精品課程,課程團隊完成了精品課程總體規劃、建立了精品課程網站,制作了多媒體課件、電子講義等現代化的教學資源,實現了教學文件、教學錄像、習題庫、試卷等的上網發布,還建立了網上答疑系統。這一系列精品課程建設成果不僅為學生提供了現代化的教學手段,使學生能隨時瀏覽教學內容,也為學生自主學習提供了條件,取得了良好的教學效果。
5、科研與教學相互促進,共同提高
(1)課程團隊自主研究開發了兩自由度運動平臺、三自由度直角坐標機器人、SCARA型機器人及六自由度關節機器人。所開發產品由于其開放特色對相關大學本科教學水平評估做出了貢獻。
(2)結合課題組承擔的獲得省科技進步二等獎課題開發的運動控制器成功地應用于2、3、4、6自由度教學機器人,使學生易于從底層對運動控制進行理解。
(3)上述運動控制器還成功地應用于課程團隊教師承擔的在加拿大上市公司的玻璃鋼管纏繞機控制系統中,科研經費近600萬元,并申報多項專利和相關科研課題。
(4)課程團隊也結合上述運動控制研發基礎對國產先進的固高運動控制器進行改進,實際生產中取得良好效果;還將國外先進的翠歐、PMAC、研華運動控制器在課中進行系統介紹,使得學生畢業時能很好適應工作需要。
(5)課程團隊教師與加拿大合作開發的水輪機葉片修復機器人獲加拿大國際發展署樣板項目,項目負責人獲政府友誼獎并參加了國慶觀禮;以該合作項目為基礎申報并獲準了兩個科研項目。
(6)課程團隊教師結合基于傳感器技術的機器人作業申報并獲準1項863項目、3項省部級科研項目和2項863開放實驗室基金課題。
6. 本門課程建設帶動了一個專業模塊方向課程的整合建設;研究成果成功轉化,實現了教學資源的共享和輻射
在上述相關工作基礎上,與本課程同一個專業模塊方向的機電一體化技術、運動控制技術兩門課程建設也隨之得到了促進;同時,與本課程密切相關的C語言程序設計、單片機原理及應用、微機測控接口技術也得到進一步深化理解;通過本課程這些相關課程內容得到了有機結合;這些工作使得本課程、也包括本專業模塊方向深受學生的歡迎。
課程團隊的研究成果通過技術轉讓,由哈爾濱科利達智能控制有限公司進行銷售和維護,使SCARA教學機器人行銷全國,目前已在成都電子科大、廣州農業大學、東北林業大學、武漢科技大學及沈陽航空航天學院等多所高校應用于教學中;系列教學平臺被清華大學、哈爾濱工業大學、東北林業大學、南昌航空航天學院等院校采用,成果的轉化和成功應用,使課程的實驗教學設備被廣泛使用,資源得到共享,在國內的占有率和影響力不斷提高。
 

青島天聚智能科技有限公司 版權所有 魯ICP備09005893號

6号码复式三中三多少组