校企合一機器人教具的開發與制作項目的研究

黑龍江 李紅 武傳寶

校企合一機器人教具的開發與制作項目的研究

黑龍江 李紅 武傳寶

國內外大量職業教育實踐證明，校企合一是促進職業教育持續健康發展，培養高技能人才的有效途徑。通過校企合一聯合開發機器人教具，可提高學生的綜合實踐技能，節約企業成本，實現雙贏。

職業教育；校企合一；機器人教具

我們擬通過機器人教具的開發與研究，體現我校“校企合一，產學一體”，不僅為更好的開展機器人教學提供經驗，為其他學科教學方面和校企合作的研究提供借鑒，而且探索了研究性學習模式的新理論、新方法和新途徑，對我校應用型本科教育的理論和實踐進行探索和發展提供依據。通過校企合作，學生參與教具制作節省了資金。同時通過校企合作的開展，探索出應用型本科教育在提高學生自主探究能力、實踐能力方面的原則和策略，構建了與之相適應的應用型學習新模式，提高了學生自主學習能力、實踐動手能力，拓寬了學生的視野。

一、國內外概況

關于在校企合作中體現應用型教育模式的研究，在國內外都是比較廣泛的，但在機器人教具的制作與開發中，培養學生實踐動手能力這方面的研究，在國內基本上沒有，國外則研究較早。美國、英國、日本等一些國家經濟較為發達，開展機器人教學較早，也較為普及，他們重視機器人學科教育對高科技社會發展的作用和影響，已在信息技術課與課外科技活動中開設了有關機器人的課程內容。我國在高校中開展機器人活動已有些年頭了，但在校企合作，讓學生參與開發和制作機器人方面并不多見。

機器人教具的開發和制作是素質教育和應用型教學的最佳載體。我們擬通過“校企合作，機器人教具的制作與開發”這一課題的研究，為我校節約資金，為更好地開展機器人教學提供經驗，為其他學科教學方面的研究提供借鑒，也為我校探索應用型教學模式提供了依據。

二、項目的應用前景、學術價值

《國務院關于大力發展職業教育的決定》（國發[2005]35號）和《關于進一步加強高技能人才工作的意見》（中辦發[2006]15號）等文件不僅指出了高技能人才培養工作的重要性和緊迫性，而且更體現了要大力推行建立高技能人才校企合作培養制度，充分發揮教育資源在培養高技能人才方面的作用，探索校企合作的持續發展機制，實現互惠互利、合作共贏。

在教學過程中，應提高學生專業技能，使學生在C語言和C51單片機等專業技能方面有較大的提高，為日后求職打下良好的專業技能基礎。

本研究中機器人的設計是以AT89S52單片機為核心控制器，輔以其他必要的模擬電路和數字電路組成。通過電機驅動控制、遙控、機械傳動、傳感器感測技術以及I/O接口通信技術的研究，設計機器人的軟硬件，在壁障算法中，采用基于模糊邏輯的冗余度機器人壁障算法，利用模糊規則自動調整壁障控制參數，一方面，使機器人在最短的時間內做出快速回避反應，提高了系統的智能性；另一方面，算法中利用動力學控制代替了未知控制，減少壁障過程中由于速度突變引起的關節沖擊力，提高了系統使用壽命。

依據這些技術通過對本項目的研究和探索，完成校企合作模式中機器人教具的開發與制作，為其他學院校企合作以及壁障機器人教具產品的制作提供一定的參考價值，并具有一定的推廣價值。

三、研究內容和目標

1.研究內容

實現壁障機器人教具的設計，詳細設計壁障機器人教具的主要組成部分，包括電機驅動控制、紅外壁障等，基于模糊邏輯的冗余度機器人壁障算法、關聯規則，使學生熟練使用AT89S52單片機技術、智能控制技術、Protel技術，提高自身的綜合實踐動手能力。

2.研究目標

充分發揮教育資源在培養高技能人才方面的作用，加強“雙師型“教師隊伍建設，解決傳統理論教學所帶來的弊端，學生參與實際項目，切實提高綜合技能，實現校企合作，實現互惠互利、合作共贏。

四、研究工作基礎

1.研究方法

（1）校企合作：資源整合，優勢互補，解決機器人軟硬件設計與制作過程中存在的問題；

（2）文獻法：查閱大量的國內外模糊理論、關聯規則以及機器人壁障算法的資料，對現有壁障算法進行研究；

（3）調查法：課題開題后首先對壁障機器人的軟硬件設計進行了解，進而制定出相應的制作方案；

（4）實驗法：對壁障算法及機器人行走進行實驗，根據學校的教學需求提出相應的解決方案。

2.技術路線和實驗方案

通過現有的試驗設備，建立獨立的試驗室，聘請企業工程師與教師共同設計機器人，使用protel設計電子線路，并對AT89S52核心控制器寫入程序進行試驗，企業工程師、教師、學生共同解決問題。

國內外大量職業教育實踐證明，校企合作是促進職業教育持續健康發展，培養高技能人才的有效途徑。通過調查，學生們對專業公司的機器人教具設計與制作項目很感興趣，學生參與到項目中，能夠切實鍛煉自身的實踐動手能力，實現互惠互利、合作共贏。

[1]蘇鑫.小型智能車自動駕駛系統設計與實現.西安理工大學，2008：23-56.

[2]張拓，戴亞文.基于AT89S52單片機的智能循跡機器人設計.機電工程技術，2009，38（01）,13-15.

[3]趙巧娥.自動檢測與傳感器技術[M].北京:中國電力出版社,2005．

[4]馬淑華，王鳳文.單片機原理與接口技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2005．

[5]趙亮，侯國銳.單片機C語言編程與實例[M].北京:人民郵電出版社,2003.

（作者單位：齊齊哈爾工程學院信息工程系）

（編輯 劉麗娜）