國際機(jī)電一體化教育項(xiàng)目(IMEP)
——三所歐洲大學(xué)之間的合作

R.Dudziak, W.Roddeck, M.Werthebach

(波鴻應(yīng)用科技大學(xué) 北威州機(jī)電中心，德國 波鴻 D-44801)

國際機(jī)電一體化教育項(xiàng)目(IMEP)
——三所歐洲大學(xué)之間的合作

R.Dudziak, W.Roddeck, M.Werthebach

(波鴻應(yīng)用科技大學(xué) 北威州機(jī)電中心，德國 波鴻 D-44801)

比利時(shí)托馬斯莫里應(yīng)用科技大學(xué)、荷蘭海牙應(yīng)用科技大學(xué)和德國波鴻應(yīng)用科技大學(xué)于2013年夏季學(xué)期組織了2個(gè)國際學(xué)生團(tuán)隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)6人，由3所大學(xué)各派2人參加，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行機(jī)器視覺應(yīng)用的研討，以檢驗(yàn)國際機(jī)電一體化教育項(xiàng)目(IMEP)的目標(biāo)，即創(chuàng)建跨國學(xué)生共同學(xué)習(xí)的環(huán)境——使學(xué)生能與其他國家的學(xué)生合作，共同解決機(jī)電一體化領(lǐng)域的問題，從而獲得機(jī)器人與機(jī)器視覺的更全面培訓(xùn)。參與合作的大學(xué)希望能夠在此基礎(chǔ)上發(fā)展出一種增強(qiáng)學(xué)生國際交流能力、以及機(jī)器視覺和機(jī)器人技術(shù)知識(shí)的教學(xué)方法。

機(jī)器視覺；機(jī)器人學(xué)；國際合作；混合學(xué)生團(tuán)體

在現(xiàn)代工程教育中，使學(xué)生能具有機(jī)電一體化工程師職業(yè)生涯所需的國際經(jīng)驗(yàn)與對(duì)學(xué)生進(jìn)行跨文化競(jìng)爭(zhēng)力的培養(yǎng)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。波鴻應(yīng)用科技大學(xué)自從開設(shè)機(jī)電一體化研究課程以來，一直非常積極地為學(xué)生提供為期1～2個(gè)學(xué)期的出國留學(xué)或?qū)嵙?xí)機(jī)會(huì)[1]。目前，歐洲相互合作的大學(xué)正在探索新的教育模式，例如：2013年夏季學(xué)期，地處不同國家的3所大學(xué)的2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)在各自校內(nèi)通過互聯(lián)網(wǎng)溝通，一起討論解決機(jī)器視覺領(lǐng)域方面的技術(shù)，共同完成了汽車車牌識(shí)別的機(jī)電一體化項(xiàng)目。

1 合作過程

3所伙伴大學(xué)均已參與歐盟大學(xué)生社團(tuán)交流活動(dòng)(ERASMUS)計(jì)劃[2]。ERASMUS強(qiáng)化計(jì)劃(Intensive Programm)[3]又為歐洲大學(xué)提供了建立進(jìn)一步合作伙伴關(guān)系的機(jī)會(huì)，波鴻應(yīng)用科技大學(xué)參與了上述計(jì)劃。

2011年5月荷蘭海牙應(yīng)用科技大學(xué)代爾夫特(Delft)技術(shù)、創(chuàng)新與社會(huì)學(xué)院的老師訪問波鴻應(yīng)用科技大學(xué)時(shí)，相互探討了可能合作的形式。但對(duì)于德國與荷蘭的學(xué)生而言，語言障礙始終難以逾越，必須要在對(duì)方大學(xué)里開設(shè)荷蘭語或德語課程。為解決這一問題，雙方?jīng)Q定探討新的合作交流模式。

波鴻應(yīng)用科技大學(xué)與新的合作伙伴——比利時(shí)梅赫倫的萊休斯應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(現(xiàn)為：托馬斯莫爾學(xué)院)Nayer校區(qū)的同事于2012年3月在代爾夫特進(jìn)行了協(xié)商，就國際學(xué)生團(tuán)隊(duì)機(jī)電一體化聯(lián)合教育項(xiàng)目達(dá)成了一致意見。為了更深入地相互了解參與合作的大學(xué)的情況，又在梅赫倫(2012年6月)和波鴻(2012年10月)舉行了兩次會(huì)議。

合作各方在幾次會(huì)議上，為了選擇學(xué)生團(tuán)隊(duì)視頻會(huì)議合適的工具，測(cè)試了黑板協(xié)作[4]、Adobe Connect[5]和Google+的視頻群聊[6]，最終選擇Google+的視頻群聊作為完成本項(xiàng)任務(wù)的工具。

2013年1月舉行的會(huì)議為準(zhǔn)備“國際機(jī)電一體化教育項(xiàng)目IMEP”安排好了所有必要的步驟。

2 合作伙伴

國際機(jī)電一體化教育項(xiàng)目(IMEP)的合作伙伴都是歐洲非常有名的、設(shè)有機(jī)電一體化專業(yè)課程的大學(xué)，如圖1所示。

海牙應(yīng)用科技大學(xué)(HHS)有4個(gè)校區(qū)，共有12 000名學(xué)生?？萍?、創(chuàng)新與社會(huì)學(xué)院(ATIS)在代爾夫特校區(qū)，機(jī)電一體化專業(yè)創(chuàng)建于2011年。

圖1 3所大學(xué)所在地

托馬斯莫爾學(xué)院擁有12個(gè)辦學(xué)點(diǎn)，共有17 000名學(xué)生。機(jī)電一體化專業(yè)在特拉華州Nayer校區(qū)(靠近梅赫倫)。

波鴻應(yīng)用科技大學(xué)在波鴻和海利根豪斯有2個(gè)校區(qū)，有約5 800學(xué)生。波鴻應(yīng)用科技大學(xué)在1993年成為德國第一所設(shè)立機(jī)電一體化專業(yè)的大學(xué)。

3 IMEP的目標(biāo)

3個(gè)合作伙伴此次合作的目的是探討這種新的國際學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的方式是否有效，以便為今后的學(xué)生教育提供經(jīng)驗(yàn)。

此次IMEP目標(biāo)的要點(diǎn)如下：

a.在混合團(tuán)隊(duì)中使用英語，為學(xué)生提供一個(gè)訓(xùn)練英語并使其變得更加流利的場(chǎng)所。

b.通過與外國學(xué)生一起工作，能更多地了解他們的心態(tài)以及文化的差異。雖然各國情況很相近，但是了解這些差異是很重要的。

c.在完成工作項(xiàng)目的過程中，學(xué)生需要學(xué)會(huì)面對(duì)群體中的不確定因素，包括解決沖突以及如何在他們的小組中確定自己角色和地位的過程。

d.雖然學(xué)生沒有接觸過任何機(jī)器視覺方面的講座，但在合作項(xiàng)目中，他們卻不得不通過開發(fā)機(jī)器視覺系統(tǒng)方案以了解這項(xiàng)新技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)“從做中學(xué)”。

e.為了他們未來的機(jī)電一體化專業(yè)技能著想，安排他們參加關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的講座和實(shí)踐培訓(xùn)，以培養(yǎng)他們的機(jī)電一體化專業(yè)技能。

f.在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)會(huì)展示他們的解決方案，以證明所開發(fā)的軟件能完美運(yùn)行。簡而言之，就是向客戶展示他們所開發(fā)產(chǎn)品的典型情況。

g.通過組建2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)，形成某種競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

h.在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，學(xué)生將在自己的大學(xué)獲得學(xué)分，如波鴻應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生可以獲得5學(xué)分(開發(fā)項(xiàng)目)。這樣，通過參與這個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生不僅不浪費(fèi)業(yè)余時(shí)間，反而在學(xué)位方面得到回報(bào)，而且他們學(xué)到的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他們單獨(dú)在各自大學(xué)所學(xué)的東西。

4 第一步驟和結(jié)果

由于有很多學(xué)生申請(qǐng)參加這項(xiàng)活動(dòng)，因此他們必須分組，每組至少由來自不同大學(xué)的4名學(xué)生組成。欲了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問網(wǎng)站www.Mechatronics Project.eu，其主頁如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目網(wǎng)頁

作為啟動(dòng)會(huì)議的準(zhǔn)備，項(xiàng)目任務(wù)書[7](如圖3所示)以書面形式告知所有學(xué)生關(guān)于項(xiàng)目工作的具體步驟。

2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)都使用康耐視公司的視覺系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)解決方案[8]。選定的機(jī)器視覺系統(tǒng)是康耐視的PatMaxIn-Sight 5100視覺系統(tǒng)[9]。該系統(tǒng)軟件——In-Sight Explorer4.7.3在互聯(lián)網(wǎng)上向所有學(xué)生免費(fèi)提供[9]。托馬斯莫爾學(xué)院已經(jīng)從康耐視獲得了能識(shí)別選定車牌圖片的系統(tǒng)。學(xué)生可以使用它進(jìn)行測(cè)試(如圖4所示)。學(xué)生于2013年6月，在Nayer校區(qū)的最后一次會(huì)議上通過真實(shí)系統(tǒng)展示所開發(fā)出的軟件，并正常運(yùn)行。

在2013年2月的啟動(dòng)會(huì)議上，所有的學(xué)生和教授在荷蘭赫?qǐng)D根伯斯的歐姆龍公司會(huì)面[10]。學(xué)生在了解該項(xiàng)目的理念和計(jì)劃的工作步驟后，組成了2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)。在會(huì)議期間，學(xué)生通過幾個(gè)小時(shí)的合作，熟悉了彼此。2個(gè)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人簽署了項(xiàng)目合作協(xié)議(如圖5所示)。此外，學(xué)生們得到了可以幫助他們用英文寫報(bào)告的材料。

圖3 項(xiàng)目任務(wù)書

圖4 汽車牌照的例子

該啟動(dòng)會(huì)議的第二部分是介紹視覺系統(tǒng)[11]和歐姆龍機(jī)器人，并向參與者提供了完整的應(yīng)用程序。項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)議的成果如圖6所示。

圖5 項(xiàng)目合作協(xié)議

圖6 啟動(dòng)會(huì)議

5 后續(xù)活動(dòng)

2013年4月，2個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)來到波鴻應(yīng)用科技大學(xué)進(jìn)行了一周的學(xué)術(shù)交流。在此期間，關(guān)于機(jī)器人學(xué)的專題課程在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室舉辦。通過該課程學(xué)生學(xué)會(huì)了如何為工業(yè)機(jī)器人編寫程序。然后，在小組里，他們運(yùn)用這方面的知識(shí)及利用現(xiàn)有的6個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)編寫了一個(gè)機(jī)器人應(yīng)用程序。

隨后，學(xué)生們?cè)诤Ｑ缿?yīng)用科技大學(xué)代爾夫特的技術(shù)、信息和社會(huì)學(xué)院集會(huì)，致力于完善他們的解決方案。一位康耐視公司的代表提供了為期一天的關(guān)于In-Sight軟件的培訓(xùn)課程，并回答了學(xué)生的提問。

6 結(jié)束語

在這個(gè)合作項(xiàng)目中取得的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)表明，為學(xué)生建立一個(gè)復(fù)雜的學(xué)習(xí)情景對(duì)于所有的參與者來說是一個(gè)艱巨的任務(wù)。

在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，通過視頻會(huì)議獲得了建立特殊溝通渠道的經(jīng)驗(yàn)。有時(shí)通信工具在運(yùn)行上需要一定的反應(yīng)時(shí)間，用它溝通，一方的團(tuán)隊(duì)成員有可能會(huì)感覺另一方的人反應(yīng)非常慢。通常情況下，會(huì)造成一個(gè)新的提問碰撞到前一個(gè)問題的答案。因此用視頻會(huì)議進(jìn)行小組討論，只能以一個(gè)緩慢的節(jié)奏進(jìn)行。由于視頻群聊工具僅能夠在同一時(shí)間處理9人交流，因此它能夠支持7名學(xué)生和1名教授的小組討論。

在這個(gè)項(xiàng)目中，已經(jīng)建立的學(xué)習(xí)情景可以向?qū)W生提供一個(gè)了解其他民族以及尋找解決方案的良好手段。在該項(xiàng)目的框架內(nèi)，學(xué)生還必須就IMEP項(xiàng)目前后的情況進(jìn)行比較。

[1] Dudziak R, Biesenbach R, Caninenberg W, et al.20 years of mechatronics engineering education in bochum (1993 - 2013) -experiences and perspectives[C] //Proceedings 14th International Workshop on Researchand Ecucation in Mechatronics REM 2013, Vienna, Austria, 2013.

[2] ERASMUS. The ERASMUS programme-studying in europe and more[OB/OL]. [2013-03-21].http://ec.europa.eu/education/lifelong-learningprogramme/erasmus_en.htm.

[3] ERASMUS. ERASMUS intensive programmes[OB/OL].[2013-03-21].http://ec.europa.eu/education/erasmus/ip_en.htm.

[4] Blackboard. Educational software [OB/OL].[2013-03-21].http://en.wikipedia.org/wiki/Blackboard_Inc.

[5] Adobe. Adobe connect[OB/OL].[2013-03-21] .http://en.wikipedia.org/wiki/Adobe_Connect.

[6] Google. Google+Hangout[OB/OL].[2013-03-21].http://en.wikipedia.org/wiki/Google+.

[7] Koreneef T. Projectbook International Mechatronics EducationProject IMEP - Robotics and Vision[M]. Delft:The Hague University, 2013.

[8] Cognex. Cognex corporation[OB/OL].[2013-03-21].http://en.wikipedia.org/wiki/Cognex_Corporation.

[9] Cognex. Cognex In-Sight explorer[OB/OL].[2013-03-21].http://www.cognex.com/support/downloads/File.aspx?d=2537, -Download of software, - In-Sight Key Generator.

[10] Omron. Omron company[OB/OL].[2013-03-21].http://en.wikipedia.org/wiki/Omron .

[11] Omron. Machine vision systems[OB/OL].[2013-03-21].http://www.ia.omron.com/products/category/sensors/visionsensors_machine-vision-systems/index.html.

(翻譯、校改：張曙)

Theinternationalmechatronicseducationprogram——ThecooperationbetweenthethreeEuropeanuniversities

R.Dudziak, W.Roddeck, M.Werthebach

(Bochum University of Science and Technology Application, Bochum, D-44801, Germany)

Belgium Thomas Murray application university of science and technology, Hague university of science and technology and Bochum university of science and technology application organized two international students teams in the summer of 2013. Each team is made up of 6 people, 3 universities 2 people. The team discussed the machine vision applications through the Internet, inspected the international mechatronics education program (IMEP) goals. This created international students learning environment, enabled students to students in cooperation with other countries, to solve problems in the field of mechanical and electrical integration, to gain more comprehensive training robot and machine vision. These 3 universities hoped to cooperation on the basis of developing a international communication skills, students and the teaching methods of knowledge of machine vision and robotics.

machine vision; robotics; international cooperation; mixed student groups

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.11.001

2014-01-21

R.Dudziak(1950—)，男，德國北威州杜特蒙德人，波鴻應(yīng)用科技大學(xué)教授，博士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化。

TH-39；G64

A

2095-509X(2014)11-0001-04