慧魚機器人的創(chuàng)新實驗實踐研究

馮敏亮

摘要：針對合肥學院應用型辦學特點，由于慧魚機器人良好的拓展性、豐富的知識性和趣味性，慧魚機器人已成為很多高校的創(chuàng)新實驗實踐教具。通過的初步介紹，旨在進一步探討慧魚機器人在應用型高校中更深入的創(chuàng)新實踐研究。

關(guān)鍵詞：慧魚機器人；創(chuàng)新實踐

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.12.090

0引言

2010年7月份，國家經(jīng)過長期的深入調(diào)研和分析，頒布了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》該綱要對于高等教育的發(fā)展規(guī)劃明確了高等學校應適應就業(yè)市場和經(jīng)濟社會發(fā)展需求，為國家培養(yǎng)更多的高質(zhì)量、多樣化的復合型、創(chuàng)新型人才。合肥學院（以下簡稱我校）是一所在“改革中誕生，開放中成長，創(chuàng)新中發(fā)展”的地方本科院校，堅持“地方性、應用型、國際化”的辦學定位，借鑒德國應用科學大學辦學經(jīng)驗，圍繞應用型人才培養(yǎng)關(guān)鍵要素，進行了系統(tǒng)改革和實踐，構(gòu)建了具有鮮明特色的應用型人才培養(yǎng)體系，為區(qū)域發(fā)展培養(yǎng)了大批高素質(zhì)應用型人才?；埕~機器人可以針對不同專業(yè)和不同學習階段的學生開設有系統(tǒng)、有層次的創(chuàng)新設計開放性實驗項目，旨在培養(yǎng)學生的獨立動手、分析問題和解決問題的綜合能力培養(yǎng)，以適應我校的辦學定位。

1關(guān)于慧魚機器人實驗室

高校實驗室是科學研究與實踐分析的基地，是高校培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的搖籃，學生可以通過一系列與理論學科相關(guān)的開放性實驗課程學習，使學生在鞏固理論知識的同時，實現(xiàn)理論知識和實踐操作的完美結(jié)合。源于德國的慧魚創(chuàng)意模型（又稱慧魚機器人）是一種技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，憑借其專業(yè)涉及面廣、延展兼容性強以及小巧輕便等顯著特點，很早就被引進到中國高校的實驗室，通過這些年的發(fā)展，慧魚機器人實驗室的設置對于培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，提高學生動手能力和創(chuàng)新能力都具有很明顯的提升作用。而且隨著電子通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等現(xiàn)代新型科學技術(shù)的飛速發(fā)展，慧魚機器人也必將隨之具有更為廣闊的應用空間，依然能夠在高校實驗室課程教學中具有舉足輕重的作用。

慧魚機器人大體上可以歸納為以下幾大構(gòu)件：機械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、電子構(gòu)件以及氣動構(gòu)件。機械構(gòu)件主要包含一些硬塑模型如齒輪鏈條、蝸輪蝸桿、導軌連桿等；電氣構(gòu)件主要有小巧型驅(qū)動、傳動馬達等；電子構(gòu)件主要有各類電子傳感器、限位開關(guān)、微動開關(guān)、智能CPU，PLC控制板等；氣動構(gòu)件含一些小型的空氣壓縮機，用于提供驅(qū)動用的氣源。學生經(jīng)過對相關(guān)課題的理論分析及系統(tǒng)設計之后，選取合適的構(gòu)件，并對構(gòu)件進行有序的拼裝搭接，采用圖形化的PLC語言或者VB、VC等高級語言編程寫入控制器中，完成設計方案的實際模型并能夠成功運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)概念設計與應用實踐的交叉融合。

2慧魚機器人在課堂教學和實驗實踐活動中的應用

2.1要求學生在掌握專業(yè)理論知識的前提下，以慧魚模型為平臺，提高學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力

理論成果要走入社會，進入工廠，必須要經(jīng)得住科學實踐的證明和考驗，實驗室課程通過其直觀、清晰的教學方式，有助于學生提升和鞏固理論知識的認識和了解。合肥學院機械系自從引進德國慧魚公司的“慧魚創(chuàng)意組合模型”之后，很快便建立了機械創(chuàng)新實驗室。其主要目的是讓學生在掌握機械專業(yè)理論知識的前提下，以慧魚模型為平臺，把已學習專業(yè)理論知識實踐化、扎實化，并注入創(chuàng)新活動的基本技法，進而將創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技法滲透到實踐活動中去。例如先通過理論知識學習機械自動化原理、機械自動化設計、機械制造、機械創(chuàng)新等課程，然后通過慧魚模型在實踐中使學生對典型的工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，制造過程有一個基本的體驗和認識，通過結(jié)合典型產(chǎn)品的制造加工過程，對學生進行基本操作技能的訓練，培養(yǎng)學生的工程意識，實踐創(chuàng)新精神和解決問題的能力，并為今后從事制造和設計工作打下基礎。在整個慧魚模型實踐過程中我們可以了解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)先進制造技術(shù)，要求學生必須具有工程意識和綜合設計能力；熟悉有關(guān)的工程術(shù)語，了解生產(chǎn)中的主要技術(shù)文件及生產(chǎn)組織管理方式；要求學生具有創(chuàng)新能力，能夠利用慧魚模型進行機械創(chuàng)新實踐。學生通過反復構(gòu)思、反復設計、反復拆裝，利用一切可行方法進行創(chuàng)新，不斷地試錯和思維探索，學生的創(chuàng)新思維得到不斷的啟發(fā)，創(chuàng)新能力也得到極大的提高，從而更有利于適應社會創(chuàng)新型復合型人才的需求。

2.2在慧魚模型的平臺基礎上進行實踐教學創(chuàng)新

慧魚創(chuàng)意組合模型需要科學的拼接方式，并具有良好的拓展性，各高校實驗室不斷開發(fā)出了一系列的慧魚工業(yè)模型產(chǎn)品，例如智能物流機器人，智能拆卸機器人、智能洗車系統(tǒng)、自由度機械手、智能硬幣分離系統(tǒng)、包裹翻轉(zhuǎn)機、智能綜合倉儲加工系統(tǒng)等經(jīng)典模型。它巧妙的利用若干種類的慧魚標準化構(gòu)件和良好的兼容性和拓展性，精確、生動的模擬了各種復雜的工業(yè)化生產(chǎn)設備和流水線，這些工業(yè)系統(tǒng)可以用于學生在大學期間進行生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、認知實習、課程設計、畢業(yè)設計、學生第二課堂等實踐活動，在慧魚模型的平臺基礎上學生能夠自主設計、自主實習、自主實踐創(chuàng)新。

2.3通過參加全國機械創(chuàng)新設計大賽使學生在知識綜合應用能力、工程意識、團隊協(xié)作能力等方面得到鍛煉

自2004年開始舉辦至今的全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽是國內(nèi)培養(yǎng)學生工程實踐能力和綜合素質(zhì)效果顯著的大學生競賽項目之一。該創(chuàng)新設計大賽吸引了包括清華、北大、浙大等一流名校在內(nèi)的全國各大高校喜歡思考和動手操作的學生們積極的投入?yún)⑴c，鍛煉了當今學子們親自動手創(chuàng)作能力、團隊協(xié)作配合能力和綜合設計實踐能力，為優(yōu)秀人才的培養(yǎng)提供了廣闊的平臺。

我校是從2008年開始參加機械創(chuàng)新設計大賽，參加比賽近十年，不僅豐富了學生的課外生活，而且提高了他們的專業(yè)素養(yǎng)，鍛煉了學生各方面能力。全國機械創(chuàng)新大賽分為實物組和慧魚組兩個組別，分別進行選拔，按一定比例進入全國總決賽。本屆比賽我校有3件作品參加了全國過機械創(chuàng)新設計大賽慧魚組的比賽，其中“高效硬幣分離機”作品獲得一等獎，“全能包裝機”和“硬幣分離專家”獲得二等獎。實物組也有3件作品進入了參加了安徽省大學生機械創(chuàng)新大賽比賽，其中“硬幣清點包裝一體機”作品獲得安徽省一等獎，并進入全國總決賽獲得了國賽一等獎。該作品融合了慧魚組“高效硬幣分離機”和“全能包裝機”機械和電子的技術(shù)優(yōu)勢。我校自2007年以來也一直舉辦每年一次的校級機械創(chuàng)新大賽，今年正在舉辦第十屆機械創(chuàng)新設計大賽，在這次的機械創(chuàng)新設計大賽中，學生先進行初期的作品設計，進行各種方案的論證，在比賽后期的選拔中計劃以慧魚實驗室為平臺，利用慧魚模型來驗證各種方案和設想，經(jīng)過多次的實踐和修改，最終拿出一個最優(yōu)作品。

每一個作品都是從方案的提出到設計完成，從模型的初步搭建到不斷改建，從改進型的模型到系統(tǒng)方案的更新設計，這是一個不斷循環(huán)反復的過程，每一步都能感受到學生不斷思索，不斷創(chuàng)新的積極意識和思想?；埕~模型的智趣性和易于操作性充分調(diào)動了學生們的主觀能動性，激發(fā)了學生內(nèi)在的原動力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

3慧魚機器人創(chuàng)新實驗實踐研究

按照學院的辦學定位和市場需求，在人才培養(yǎng)模式和課程體系設置等方面，不斷進行改革和創(chuàng)新，在注重基礎、拓寬專業(yè)口徑的同時，強化專業(yè)能力培養(yǎng)，尤其重視對學生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，逐步形成了自己的專業(yè)特色?；埕~模型匯聚了工程實踐中各種典型的模型，是集教學、實踐、研究、比賽于一體的綜合平臺。它對課程體系的實踐效應如圖1。

參考文獻

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