構建機器人特色實驗班創新平臺校企聯合培養行業拔尖創新人才

駱德淵, 何莉萍

(電子科技大學 機械電子工程學院，成都 611731)

構建機器人特色實驗班創新平臺校企聯合培養行業拔尖創新人才

駱德淵, 何莉萍

(電子科技大學 機械電子工程學院，成都 611731)

針對現有機器人創新教育的不足,通過整合校內外機器人學術、科研與教學資源,創造性地提出集機器人競賽、科研、創新與產業于一體的機器人特色實驗班培養方案,搭建與之適應的機器人創新實踐平臺,實現大學生基礎理論、創新思維和創業能力的綜合訓練。探索出“一個學生團隊+一個教師團隊+一個競賽平臺+一個優秀企業”四位一體的大學生創新創業新模式。實踐證明,機器人特色實驗班是培養機器人行業拔尖創新人才的有效途徑，對提高大學生創新效率與創業成功率起到顯著的作用。

創新創業； 機器人特色實驗班； 培養方案； 創新實踐平臺

0 引 言

在國家實施創新驅動發展戰略的背景下,我國提出《中國制造2025》，其核心目標是“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化和人才為本”，其核心內容是“智能制造和機器人”。培養具有創新能力的智能制造和機器人領域的拔尖創新人才是我國高校當前的歷史使命之一。目前實施的“大眾創業、萬眾創新”不僅需要具有創新精神的高素質人才，更需要創業能力強的行業精英。智能制造和機器人涉及工科院校的大部分專業，以此為核心內容的機器人創新平臺成為培養機器人行業創新創業人才的理想平臺。近年來，國內部分高校與研究所、行業企業建立機器人學院，通過各種渠道籌措經費建立機器人創新實驗室，對培養機器人行業拔尖創新人才起到十分重要的作用，但整合校內外資源、機器人創新教育模式、理論與實踐課程體系、創新教育與創業精神培育等方面仍有待繼續進行探索與實踐，不斷豐富我國高等工程教育與創新教育的理論與實踐經驗。

1 機器人創新教育現狀[1-4]

(1) 基礎理論不扎實，存在瞎干蠻干的情況。近年來，在國內外大學、中小學開展多種機器人大賽，各類學生參與熱情空間高漲，尤其是面向大學生的機器人大賽得到了教育主管部門、高校、企業及媒體的大力支持，大學生參賽熱情空前高漲，但參賽學生的機器人學科基礎理論薄弱，僅憑對機器人的狂熱,難免存在事倍功半、瞎干蠻干的情況，創新教育效果不明顯。

(2) 理論與實踐教育脫節，學做不同步。工科院校許多專業課程都涉及機器人的基礎理論，由于歷史原因，這些課程不能與機器人創新實踐同步進行，理論學習與工程實踐脫節、各自為政。

(3) 重視創新教育、創業教育功能不足。在國家創新驅動發展戰略的布局下，在國家高等教育改革的促進下，我國高校越來越重視創新教育，開設各種創新訓練項目、參加各種科創比賽。創新教育的目的是培養高素質的創業者與勞動者，目前的創新教育與創業訓練嚴重脫離，創業教育功能不足。

基于上述事實，應該整合各種優質的機器人教育資源，包括現有的機器人競賽平臺、機器人研究平臺、優秀的機器人公司，構建集競賽、科研、創新、創業四位一體的拔尖創新人才培養方案與創新實踐平臺，該平臺具有校內外融合、教育與產業結合、理論與實踐結合、學做高度融合、循序漸進、基礎與創新相結合的特點，是符合時代要求的創新人才培養新模式。

2 競賽、科研、創新、產業四位一體的機器人特色實驗班培養方案[5-9]

電子科技大學從2002年開始成立學生機器人創新團隊，從指導師資、場地、經費等方面予以持續支持，以每年的亞太大學生機器人大賽等高水平學科競賽為牽引，對大學生多學科專業知識綜合應用、團隊協作、對外合作等方面的能力進行訓練，取得了4次國內選拔賽冠軍、2次國際總決賽冠軍、創辦5家機器人公司等顯著的人才培養效果。從10多年的機器人創新教育實踐經驗來看，仍存在基礎理論不扎實、理論與實踐脫節、重創新輕創業等問題，經過廣泛調研、反復論證，提出以機器人大賽為牽引、以機器人特色實驗班為組織形式、以校企聯合為主題的集競賽、科研、創新、創業四位于一體的人才培養方案，如圖1所示。

圖1 機器人特色實驗班培養方案

(1) 機器人特色實驗班。每年面向大二學生從全校選拔一定數量的學生組成實驗班，該班是一個虛擬的行政班，學籍仍留在原來的學院和專業，除學習原有專業必修課外，必須選修機器人特色實驗班的課程；

(2) 機器人數理基礎課。創新源于實踐，更依賴深厚的基礎理論，機器人特色實驗班開設機器人相關的數學、物理課程，師資來自于全球機器人領域的大師；

(3) 機器人技術基礎課。如：微分幾何、微積分、工程控制基礎、計算機視覺等；

(4) 機器人技術基礎訓練。依托機電與控制工程國家級實驗教學示范中心和校企聯合實驗室，學生以小組為單位、以完整小課題為目標，學生從機械結構設計、仿真分析及制造到嵌入式控制系統，再到運動控制、路徑規劃、避障與導航，再到機器視覺與傳感，最后組裝、調試一臺具有一定功能的無人機，使學生受到完整系統的機器人技術基礎的訓練，多學科專業知識綜合運用能力得到大幅度提高；

(5) 高水平機器人競賽。一年一度的全國大學生機器人大賽Robocon比賽與Robomaster比賽是兩項針對大學生的高水平機器人比賽，是對大學生進行創新能力、團隊協作能力訓練的不可多得的高水平創新實踐訓練平臺；

(6) 校企聯合暑期夏令營。該夏令營由學校與機器人行業龍頭企業共同組織，每年暑期在深圳舉辦，來自全國主要工科院校的優秀大學生與電子科大機器人特色實驗班學生在同一規則下進行競爭、交流，使學生在技術方案、技術實現、項目組織、團隊管理與經營方面得到綜合訓練，尤其重視學生創業能力、團隊管理能力方面的綜合訓練；

(7) 校企聯合科研與創業訓練與孵化。學校創業學院與企業聯合設立科研訓練與創業實踐營，學生根據自己的想法或企業的建議圍繞特定的產品或關鍵技術進行科學研究與產品研發，對部分成果進行就地轉化，進入創業培育。

經過上述幾個環節的培養與訓練，使得實驗班學生在機器人理論與實踐動手能力和創業能力得到全面綜合的訓練，實現競賽、科研、創新、創業四位一體，環環相扣，是拔尖創新人才培養新途徑的有益探索。

3 機器人特色實驗班校企聯合創新平臺建設方案[10-14]

根據上述機器人特色實驗班培養方案與培養目標，創新平臺緊緊依托國家級實驗教學與科研平臺，緊緊依托行業龍頭企業，充分體現以“機器人技術”為核心的智能制造特色，構建起集機器人結構設計與制造、機器人運動控制、機器視覺與傳感、嵌入式軟硬件系統、無人機于一體的研究型綜合實驗平臺。

(1) 智能機器人結構設計與制造創新實踐模塊。該模塊采取機械創新設計大賽的思路，每期實驗只給出主體，學生以小組為單位，團結協作，經過頭腦風暴，運用數字化設計與工業造型軟件設計出富有創意的智能機器人結構，并應用3D打印機實現快速制造，實現立即呈現，最大限度激發學生的創新熱情。

(2) 智能機器人嵌入式軟硬件系統創新實踐模塊。該模塊采取電子設計大賽的思路，每期實驗給出一個題目，學生以小組為單位，團結協作，經過頭腦風暴，運用嵌入式軟硬件平臺設計出能實現一定功能的智能機器人控制與傳感模塊。讓學生在嵌入式硬件設計、嵌入式操作系統、嵌入式軟件設計等方面得到訓練。本模塊由深圳中興通信公司部分資助。

(3) 智能機器人運動控制、視覺與傳感創新實踐模塊。該模塊基于深圳大疆公司的Robomaster競賽的智能小車，以巡線、物理空間避障與探寶等方式，學生以小組為單位，團結協作讓機器人完成一項任務明確的任務。讓學生在控制理論、圖像處理、傳感器等方面得到綜合訓練。本模塊由深圳大疆公司部分資助。

(4) 無人機綜合創新實踐模塊。該模塊基于深圳大疆公司的無人機系統，學生以小組為單位，團結協作，進行無人機設計、組裝、調式，讓無人機完成一項明確的任務。讓學生在結構設計、飛行控制、計算機視覺與傳感、多機協同等方面得到綜合訓練。

機器人特色實驗班學生以上述創新實驗平臺為基礎，以校內機器人大賽、亞太大學生機器人大賽、校企聯合暑期夏令營、校企聯合創新創業孵化中心為遞進的機器人創新創業訓練體系，突出“基礎與綜合協調、理論與實踐同步、團隊協作、完整項目”的培養特色，將獨特的“勤為徑、創新求勝，苦作舟、榮辱與共”的創新創業文化貫穿于培養全過程，為學生奠定一生受用的思維方式、做事態度與團隊協作精神。

4 機器人特色實驗班在行業精英人才的培養效果逐漸顯現

我校高度重視以機器人研創活動為核心的拔尖創新人才培養新模式的探索，與行業龍頭企業合作，在機器人行業精英人才培養方面已取得了豐碩的成果。

(1) “構建以機器人研創活動為核心的綜合實踐平臺，培養大學生協同創新能力”獲得2014年國家高等教育教學成果二等獎；

(2) “機電與控制工程實驗教學中心”獲批國家級實驗教學示范中心；

(3) 機器人團隊隊員成功創辦機器人高科技企業5家，年產值近1億；

(4) 機器人團隊隊員申請國家發明專利13項；

(5) 2008年至今，7次進入亞太大學生機器人大賽國內選拔賽前3甲，其中2010年、2012年代表中國大學生在埃及開羅、中國香港獲得 “亞太大學生機器人大賽”總決賽冠軍。由電子科技大學機器人隊研發的世界首款羽毛球機器人引爆了2015年世界機器人大會全場目光，得到了國家領導人的點贊，受到中央電視臺、人民網、日本朝日新聞、臺灣TVBS等國內外媒體的廣泛關注，也贏得了市場的追捧。

5 結 語

智能制造尤其是機器人是我國產業轉型升級的重要途徑，“大眾創業、萬眾創新”更需要大量的行業精英，電子科技大學與深圳大疆等行業龍頭企業聯合創立“機器人特色實驗班”，以“真項目、真環境、理論與實踐同步、創新創業同行”為原則，讓學生奠定深厚的“創新創業”基礎，有能力做到“真創新”，實現大學教育的“學做高度融合”。實踐證明，機器人特色實驗班的培養方案與創新平臺對培養行業精英能發揮巨大的作用，是目前條件下培養拔尖創新人才新途徑的有益嘗試。

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Establishing the Innovation Platform of Robotic Characteristic Experimental Class to Culture the Outstanding Innovation Talents through Coalition of College and Enterprise

LUODe-yuan,HELi-ping

(School of Mechatronic Engineering， University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731， China)

Aiming at the defect of robotic innovation education, through integration of internal and external robot related academic, research and teaching resources, a culture scheme for Robotic Characteristic Experimental Class which includes robot competition, research, innovation and entrepreneurship is creatively put forward. Meanwhile, an innovation platform meeting to the culture scheme is built. Based on the scheme and platform, basic theory, innovative thinking, entrepreneurial ability of college students are coordinately developed. A new mode of innovation and entrepreneurship of college students which includes one student team, one teacher team, one competition platform and one excellent enterprise is explored out. It has been found that Robotic Characteristic Experimental Class is an effective way to bring up the robotic outstanding innovation talents, and plays a significant role to improve the innovational efficiency and the successful efficiency of entrepreneurship.

innovation and entrepreneurship； robot characteristics experimental class; cultivation scheme; innovation practice platform

2016-01-26

電子科技大學重點教改項目的資助(2015XJYZD018)

駱德淵(1970-)，男，重慶忠縣人，博士，教授，電子科技大學機械電子工程學院副院長，主要從事智能機器人研究與工程訓練中心管理工作。Tel.：13908225113;E-mail：luodeyuan@163.com

TB-4;G 642.4

A

1006-7167(2017)01-0204-03