校企合一機(jī)器人教具的開(kāi)發(fā)與制作項(xiàng)目的研究

黑龍江 李紅 武傳寶

校企合一機(jī)器人教具的開(kāi)發(fā)與制作項(xiàng)目的研究

黑龍江 李紅 武傳寶

國(guó)內(nèi)外大量職業(yè)教育實(shí)踐證明，校企合一是促進(jìn)職業(yè)教育持續(xù)健康發(fā)展，培養(yǎng)高技能人才的有效途徑。通過(guò)校企合一聯(lián)合開(kāi)發(fā)機(jī)器人教具，可提高學(xué)生的綜合實(shí)踐技能，節(jié)約企業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)雙贏。

職業(yè)教育；校企合一；機(jī)器人教具

我們擬通過(guò)機(jī)器人教具的開(kāi)發(fā)與研究，體現(xiàn)我?！靶Ｆ蠛弦?，產(chǎn)學(xué)一體”，不僅為更好的開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)，為其他學(xué)科教學(xué)方面和校企合作的研究提供借鑒，而且探索了研究性學(xué)習(xí)模式的新理論、新方法和新途徑，對(duì)我校應(yīng)用型本科教育的理論和實(shí)踐進(jìn)行探索和發(fā)展提供依據(jù)。通過(guò)校企合作，學(xué)生參與教具制作節(jié)省了資金。同時(shí)通過(guò)校企合作的開(kāi)展，探索出應(yīng)用型本科教育在提高學(xué)生自主探究能力、實(shí)踐能力方面的原則和策略，構(gòu)建了與之相適應(yīng)的應(yīng)用型學(xué)習(xí)新模式，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力，拓寬了學(xué)生的視野。

一、國(guó)內(nèi)外概況

關(guān)于在校企合作中體現(xiàn)應(yīng)用型教育模式的研究，在國(guó)內(nèi)外都是比較廣泛的，但在機(jī)器人教具的制作與開(kāi)發(fā)中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力這方面的研究，在國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有，國(guó)外則研究較早。美國(guó)、英國(guó)、日本等一些國(guó)家經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)較早，也較為普及，他們重視機(jī)器人學(xué)科教育對(duì)高科技社會(huì)發(fā)展的作用和影響，已在信息技術(shù)課與課外科技活動(dòng)中開(kāi)設(shè)了有關(guān)機(jī)器人的課程內(nèi)容。我國(guó)在高校中開(kāi)展機(jī)器人活動(dòng)已有些年頭了，但在校企合作，讓學(xué)生參與開(kāi)發(fā)和制作機(jī)器人方面并不多見(jiàn)。

機(jī)器人教具的開(kāi)發(fā)和制作是素質(zhì)教育和應(yīng)用型教學(xué)的最佳載體。我們擬通過(guò)“校企合作，機(jī)器人教具的制作與開(kāi)發(fā)”這一課題的研究，為我校節(jié)約資金，為更好地開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)，為其他學(xué)科教學(xué)方面的研究提供借鑒，也為我校探索應(yīng)用型教學(xué)模式提供了依據(jù)。

二、項(xiàng)目的應(yīng)用前景、學(xué)術(shù)價(jià)值

《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》（國(guó)發(fā)[2005]35號(hào)）和《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高技能人才工作的意見(jiàn)》（中辦發(fā)[2006]15號(hào)）等文件不僅指出了高技能人才培養(yǎng)工作的重要性和緊迫性，而且更體現(xiàn)了要大力推行建立高技能人才校企合作培養(yǎng)制度，充分發(fā)揮教育資源在培養(yǎng)高技能人才方面的作用，探索校企合作的持續(xù)發(fā)展機(jī)制，實(shí)現(xiàn)互惠互利、合作共贏。

在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)提高學(xué)生專業(yè)技能，使學(xué)生在C語(yǔ)言和C51單片機(jī)等專業(yè)技能方面有較大的提高，為日后求職打下良好的專業(yè)技能基礎(chǔ)。

本研究中機(jī)器人的設(shè)計(jì)是以AT89S52單片機(jī)為核心控制器，輔以其他必要的模擬電路和數(shù)字電路組成。通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、遙控、機(jī)械傳動(dòng)、傳感器感測(cè)技術(shù)以及I/O接口通信技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)機(jī)器人的軟硬件，在壁障算法中，采用基于模糊邏輯的冗余度機(jī)器人壁障算法，利用模糊規(guī)則自動(dòng)調(diào)整壁障控制參數(shù)，一方面，使機(jī)器人在最短的時(shí)間內(nèi)做出快速回避反應(yīng)，提高了系統(tǒng)的智能性；另一方面，算法中利用動(dòng)力學(xué)控制代替了未知控制，減少壁障過(guò)程中由于速度突變引起的關(guān)節(jié)沖擊力，提高了系統(tǒng)使用壽命。

依據(jù)這些技術(shù)通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目的研究和探索，完成校企合作模式中機(jī)器人教具的開(kāi)發(fā)與制作，為其他學(xué)院校企合作以及壁障機(jī)器人教具產(chǎn)品的制作提供一定的參考價(jià)值，并具有一定的推廣價(jià)值。

三、研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)

1.研究?jī)?nèi)容

實(shí)現(xiàn)壁障機(jī)器人教具的設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)壁障機(jī)器人教具的主要組成部分，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、紅外壁障等，基于模糊邏輯的冗余度機(jī)器人壁障算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則，使學(xué)生熟練使用AT89S52單片機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)、Protel技術(shù)，提高自身的綜合實(shí)踐動(dòng)手能力。

2.研究目標(biāo)

充分發(fā)揮教育資源在培養(yǎng)高技能人才方面的作用，加強(qiáng)“雙師型“教師隊(duì)伍建設(shè)，解決傳統(tǒng)理論教學(xué)所帶來(lái)的弊端，學(xué)生參與實(shí)際項(xiàng)目，切實(shí)提高綜合技能，實(shí)現(xiàn)校企合作，實(shí)現(xiàn)互惠互利、合作共贏。

四、研究工作基礎(chǔ)

1.研究方法

（1）校企合作：資源整合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，解決機(jī)器人軟硬件設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中存在的問(wèn)題；

（2）文獻(xiàn)法：查閱大量的國(guó)內(nèi)外模糊理論、關(guān)聯(lián)規(guī)則以及機(jī)器人壁障算法的資料，對(duì)現(xiàn)有壁障算法進(jìn)行研究；

（3）調(diào)查法：課題開(kāi)題后首先對(duì)壁障機(jī)器人的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了解，進(jìn)而制定出相應(yīng)的制作方案；

（4）實(shí)驗(yàn)法：對(duì)壁障算法及機(jī)器人行走進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)校的教學(xué)需求提出相應(yīng)的解決方案。

2.技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案

通過(guò)現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備，建立獨(dú)立的試驗(yàn)室，聘請(qǐng)企業(yè)工程師與教師共同設(shè)計(jì)機(jī)器人，使用protel設(shè)計(jì)電子線路，并對(duì)AT89S52核心控制器寫(xiě)入程序進(jìn)行試驗(yàn)，企業(yè)工程師、教師、學(xué)生共同解決問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外大量職業(yè)教育實(shí)踐證明，校企合作是促進(jìn)職業(yè)教育持續(xù)健康發(fā)展，培養(yǎng)高技能人才的有效途徑。通過(guò)調(diào)查，學(xué)生們對(duì)專業(yè)公司的機(jī)器人教具設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目很感興趣，學(xué)生參與到項(xiàng)目中，能夠切實(shí)鍛煉自身的實(shí)踐動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)互惠互利、合作共贏。

[1]蘇鑫.小型智能車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).西安理工大學(xué)，2008：23-56.

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[4]馬淑華，王鳳文.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2005．

[5]趙亮，侯國(guó)銳.單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社,2003.

（作者單位：齊齊哈爾工程學(xué)院信息工程系）

（編輯 劉麗娜）