1、1深圳德普施科技有限公司深圳德普施科技有限公司深圳德普施科技有限公司深圳德普施科技有限公司机器人创新实验室建设方案机器人创新实验室建设方案机器人创新实验室建设方案机器人创新实验室建设方案2基于机器人的创新型工程训练方案基于机器人的创新型工程训练方案目目录录一、概述2二、教学法基于机器人的工程对象教学法 31、工程对象教学法的基本概念32、工程对象教学法的体系架构33、基于工程对象教学法的工程能力与素质培养体系架构44、合作伙伴 5三、机器人及应用体系简介71、功能及特点概述72、应用体系93、应用体系中的创新点9四、基于机器人的创新型工程训练建议方案101、实施策略102、产品介绍121）基础2、教育机器人 122）高级教育机器人 163）机器人传感器 234）智能教育机器人 30五、基于教育机器人的创新应用案例361、机器人选修课与普及型比赛的结合案例 362、基于机器人的综合专业素质训练课案例 383、基于机器人的基础认知训练课程案例 384、基于机器人的专业设计与创新制作训练课案例395、学生作品396、机器人比赛规则（推荐）40六、系统总预算（参考）403一、一、概述概述随着信息与自动化技术的发展，许多创新的工程专业都有了共同的专业基础和综合课程，如电子电路、检测技术与传感器、嵌入式微控制器等。创新教育机器人的目的就是为各类高等院校的学生提供一个综合实验平台，进行单片机和微控制3、器、数字电子和模拟电子、数字逻辑、工业传感器和工业控制、基础机器人等课程的学习和实践，同时也为参加中国大学机器人电视大赛和中国机器人大赛等提供硬件和软件支持。机器人是一种能够通过程序控制，能自主完成某类任务的机器系统，机器人的应用范围十分广泛，可以用于工业、农业、医疗、空间探测、教育领域等等。教育机器人则是一类应用于教育领域的机器人，它一般具备以下特点：首先是教学适用性，符合教学使用的相关需求；其次是具有良好的性能价格比，特定的教学用户群决定了其价位不能过高；再次就是它的开放性和可扩展性，可以根据需要方便地增、减功能模块，进行自主创新；此外，它还应当有友好的人机交互界面。众所周知，机器人是非常4、典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、传感器、计算机软硬件、控制、人工智能和造型技术等众多的先进技术，随着技术和产品的不断发展，机器人的种类越来越广，成本也越来越低，是高等学校开展工程训练、教学实验、课外创新活动和科研最为理想的平台。二、二、教学法教学法-基于机器人的工程对象教学法基于机器人的工程对象教学法1 1 1 1、工程对象教学法的基本概念工程对象教学法的基本概念工程对象教学法是一种基于典型工程对象进行教材编制，并将理论讲解、实验教学、实践教学与创新活动等融为一体的创新型工程教学方法。为工程教育领域熟悉的“项目教学法”、“案例教学法”都是工程对象教学法的表现形式。本教学法的教学模式有5、两大显著的特点：按照“任务驱动”的模式分解课程的知识点；按照“实践归纳推理再实践”的模式讲课，完全打破“讲课实验”的传统模式，将讲课与实验合二为一，其结果是：老师“在讲中做，在做中讲”，学生“在学中做，在做中学”。为了实现该模式，必须重新编写教材，教材主要任务是：基于工程对象设计典型的4操作任务，将某课程或某项技能训练所包含的知识点打散，按照任务驱动的模式重新编排、讲解相关的知识点，用多少，讲多少，但从整体而言，所有任务应覆盖所有相关知识点。其突出的优势在于：1）将教学活动中各单个知识点分散逐步教授给学生，学生更加直观地理解相关知识，了解相关单元技术在系统中的作用、地位及与其他单元技术协同工作6、的机理，从而帮助学生深入理解本单元技术，将本课程的知识真正掌握；当将典型工程对象引入实践教学时，可使学生更全面、系统地理解、掌握所学知识和所训练的各项技能，使知识融会贯通。2）丰富的、带有执行机构的对象可激发学生的学习兴趣，让学生从“被动接受”转为“主动理解与学习”。3）根据就教学改革要求重组教学计划，按照学校的实际情况灵活运用。尤其是可以更多地采用“校企合作”的模式，将教学与社会对人才的需求结合起来，达到“教书育人”的目的。2 2 2 2、工程对象教学法的体系架构工程对象教学法的体系架构下图概况地反应了工程对象教学法与各环节的关系，该教学法的应用方案包括课程教学、工程训练、学生课外科技创新活7、动、学生的综合设计如课程设计、毕业设计等，它们应该是分模块、多层次、系列化的；整个教学法的建设目标是提高学生的实践能力、创新能力和工程素质，培养学生掌握按照现代系统论的世界观与方法论分析工程问题、解决工程问题的基本方法。典型典型工程对象工程对象系列系列配套教材配套教材设备研制设备研制合作伙伴合作伙伴教学法研究教学法研究合作伙伴合作伙伴教材编写教材编写合作伙伴合作伙伴教学法推广教学法推广实践基地实践基地工程对象教学法工程对象教学法课程教学课程教学综合设计综合设计工程训练工程训练课外创新课外创新系统的工程系统的工程世界观与方法论世界观与方法论实实践践能能力力工工程程素素质质创创新新能能力力3 3 8、3 3、基于工程对象教学法的工程能力与素质培养体系架构基于工程对象教学法的工程能力与素质培养体系架构下图是基于工程对象教学法的学生工程能力与素质培养的体系架构。5该图系统全面地反应了对大学生能力与素质培养的主要观点，主要有：1）实践能力、创新能力和工程素质的形成并不能仅靠工程训练或实践训练形成，还与理论教学紧密关联；系统的工程世界观与方法论，既是典型工程对象选择的依据，也是理论教学和实践教学要达到的核心目标；2）典型工程对象的种类可以很丰富，既可以覆盖学生学习的全过程，也可以面向某门课程；其用途既可面向理论教学，也可面向实践教学，还可包含综合设计教学如课程设计和毕业设计等；而实践教学有的面向全9、体学生，有的仅面向部分尖子学生，我们倡导工程对象教学法应尽可能面向全体学生，对于部分基于工程对象的课程教学在时机未成熟时可先开设实践教学的选修课；3）认知实践应该分系列、分层次，并贯穿学习的整个周期。基础认知实践，应包括工艺知识、常用工具、基本的调试方法等，使学生在专业学习之前对本专业技术概况有初步了解，激发学习兴趣；专业认知和综合认知实践对专业知识学习、对学生了解工程系统、工程产品等都有很大帮助；从更广义的角度定位，认知实践的内容具有巨大的综合工程能力与素质综合工程能力与素质实践教学实践教学系列典型工程对象系列典型工程对象理论教学理论教学毕业设计毕业设计实践能力实践能力创新能力创新能力工程素10、质工程素质系统的工程世界观与方法论系统的工程世界观与方法论综综合合通通用用典典型型工工程程对对象象专业基础课专业基础课教学教学课程设计课程设计专业课教学专业课教学技术基础课技术基础课教学教学毕业实习毕业实习专业实习专业实习专业认知实专业认知实践践中级创新实中级创新实践践综合认知实综合认知实践践基础认知实基础认知实践践基础创新实基础创新实践践综合创新实综合创新实践践综合专业对综合专业对象象专业专用对专业专用对象象综合大系统综合大系统基础通用对基础通用对象象基础专用对基础专用对象象综合专业对综合专业对象象专业专用对专业专用对象象综合大系统综合大系统一年级一年级二三年级二三年级三四年级三四年级基于工11、程对象教学法的工程能力与素质培基于工程对象教学法的工程能力与素质培养体系架构养体系架构6拓展空间，可以涉及工程管理认知、企业运作认知、就业岗位认知等诸多岗前培训内容。4）创新实践活动主要面向部分能力强的学生，针对大学生在不同阶段能力的差异，创新实践活动也应该系列化、分层次。4 4 4 4、合作伙伴合作伙伴为了使工程对象教学法得到有效的推广，我们采取了开放的模式构建体系，基本思路有：1）引进与自主研发相结合。首先全套引进美国帕拉斯公司的机器人系列产品和教材，在消化吸收的基础上，对产品、教材进行了本地化和升级设计，现已形成具有自主知识产权的系列产品、方案和教材；2）与专业领域的院系合作，精心选择适12、合该领域的典型工程对象，针对性研制实验、实训设备，编制相应的教材等；3）与各类学校建立层次丰富、形式灵活的共建实验室。我们现已与东南大学工程训练中心、东北大学机械学院、深圳职业技术学院等多所大学的院校或工程训练中心建立多个共建实验室，共同探索工程对象教学法的理论、产品、方案和教学法。下表是部分合作伙伴和合作内容介绍。类别类别单位名称单位名称合作内容简介合作内容简介设备研制合作伙伴美国帕拉斯公司教育机器人研制华中科技大学传感器与检测对象研制教材编写合作伙伴帕拉斯公司基于教育机器人的系列实训教材中国海洋大学C51 机器人与 C 语言程序设计深圳职业技术学院工学结合系列教材编写常州轻工职业技术学院高13、职版传感器与检测技术编写电子工业出版社工学结合系列教材出版已开展合作的典型伙伴华中科技大学机械学院工业机械手实验教学方案开发深圳职业技术学院系列工学结合教学法研究与实践东南大学工程训练中心面向全校所有专业的机器人选修教学法研究西安理工大学工程训练中心面向一年级学生的基础工程训练法研究7三、三、机器人及应用体系简介机器人及应用体系简介1 1 1 1、功能及特点概述功能及特点概述德普施将机器人作为典型工程对象引入工程教育，已经形成了丰富的系列，主要有三大类：基础教育机器人、高级教育机器人和智能机器人基础教育机器人、高级教育机器人和智能机器人。1.11.11.11.1 基础教育机器人基础教育机器人在14、美国帕拉斯公司的系列教育机器人的基础上本地化而来，它专门为工程教学、实验、实训、课外科技创新实践、综合设计等而设计，有如下特点：（1）采用开放式金属结构设计，采用开放式金属结构设计，所有教育机器人均可由学生自由拆装，进行制作与编程实训；也可进行结构创新设计和实践。（2）提供系列化的中英文实训教材和部分面向信息类课程的教材。提供系列化的中英文实训教材和部分面向信息类课程的教材。实训教材非常浅显易懂，适合自学；课程教材按照任务驱动的模式编排知识点。（3）控制器系列化，提供代码级的开发接口，支持多种开发语言，便于教学、实控制器系列化，提供代码级的开发接口，支持多种开发语言，便于教学、实践与创新，可满15、足多层次需求。践与创新，可满足多层次需求。所有机器人现已支持 PIC/BS 系列、C51、AVR 等单片机和 ARM 控制器；其中，PIC/BS 系列控制器采用 BASIC 编程语言，其余的控制器可支持 C 语言和汇编语言。这种产品规划给学校的实验室建设提供了巨大的便利和扩展空间，可满足多种技术基础课如单片机、C 语言、AVR 单片机、ARM 控制器等的教学平台，也可作为各年级学生的创新实践载体，也可作为综合设计如单片机、C 语言、ARM等课程的课程设计和毕业设计的平台。（4）产品系列化，可满足多层次需求。产品系列化，可满足多层次需求。有宝贝车机器人（轮式、履带式、爬虫式）、相扑机器人、步行机16、器人、铁甲虫机器人、工业机械手和人形机器人等，宝贝车机器人/相扑机器人还同时支持多种机械结构套件。一方面，可使学生对多种应用形态有了解，另一方面，形成不同的难度，可满足不同基础的学生、不同专业的学生选用。（5）提供了灵活和丰富的传感器及传感器接口方式，提供了灵活和丰富的传感器及传感器接口方式，使扩展应用非常丰富，也使用途变得丰富多彩。通过标准的传感器接口可支持 20 多种传感器模块，通过小面包板可搭建简单的传感电路。（6）提供了面包板提供了面包板，为综合实训和扩展应用提供便捷的平台。既可作为电子电路的基础实训，也可作为传感电路的实训平台。81.21.21.21.2 高级教育机器人高级教育机器人17、专门为面向工程专业学生和老师进行教学、实验与实训、开发、科研而设计。现有五自由度、六自由度等多自由度串联关节机器人、多种关节爬虫机器人和人行机器人，也有 SCARA 机器人、直角坐标机器人。它们为学生提供了开放的综合创新实验环境，帮助学生了解多关节机器人的组成及操作，帮助学生理解各单元技术的工作机理及其与其他单元技术之间的协作机制等。主要包括如下特点：（1）采用工业化标准设计，平台关键部件全部选用工业级产品，可同时兼顾教学、实训和科研；（2）控制系统硬件采用多轴一体化运动控制与驱动器、带绝对编码器的交流伺服电机，结构紧凑，可靠性高；（3）采用工业机器人离线编程平台，并提供源代码级二次开发工具，18、方便用户进行二次开发。1.31.31.31.3 智能机器人智能机器人集教学、研究和比赛于一体的综合平台，具有可靠性高、开放性好、可扩展性强等特点。它包 RoboCup/FIRA 小型组半自主足球机器人、中型组四轮 RoboCup 智能全向足球机器人等。它融小车机械、精密传动、智能伺服驱动、实时图像处理与图像识别、自组织与自学习、多智能体协调以及无线通讯技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统开发平台，又是一个多智能体系统、多机器人协调合作与对抗的研究平台。作为创新教学平台，能够满足机电一体化、智能系统与工程、计算机与自动化工程等专业的相关专业课程教学与实践的需要，包括课程设计和毕业设计等创新实19、践；作为创新研究平台，能够满足相关专业硕士研究生和博士研究生进行运动机构、智能伺服、实时视觉导航、自组织与自学习、多智能体协调和对抗以及无线通讯等方向的研究需要，任何一个环节均能向用户开放，并可以扩展；作为 RoboCup 足球机器人竞赛平台，机械、电气和软件都具备高可靠性和高可维护性，以及具有卓越的运动能力和智能水平。92 2 2 2、应用体系应用体系机器人对象的应用体系如下图所示。3 3 3 3、应用体系中的创新点应用体系中的创新点3.13.13.13.1软硬件结合：软硬件结合：将机器人作为嵌入式系统（C51/AVR/ARM）课程学习的平台，将 C51和 C 语言的学习合二为一，节省总学时20、，大大提高教学效果，大大提高学生的应用实践能力，并激发学生的学习兴趣。3.23.23.23.2电子制作：电子制作：将机器人的开放式面包板引入传统的电子制作、电子实习，在不降低电子制作、电子实习要求的同时，赋以系统的概念，使学生在掌握相关电子工艺知识和制作技能的同时，了解电子技术在现代工程系统中的作用和地位。针对不同专业的学生的专业要求特点，公司可提供不同的应用模块和物料包，提供多种选择。实践教学实践教学理论教学理论教学系列机器人对象系列机器人对象宝贝车机器人宝贝车机器人BS2/BASICBS2/BASICBS2/BASICBS2/BASIC版版宝贝车机器人宝贝车机器人BS2/BASIC/BS221、/BASIC/BS2/BASIC/BS2/BASIC/焊接板焊接板宝贝车机器人宝贝车机器人C51/CC51/CC51/CC51/C 语言版语言版电子制作电子制作/实实习习基础认知实践基础认知实践拆装训练拆装训练基础创新实践基础创新实践宝贝车机器人宝贝车机器人C51/AVR/ARMC51/AVR/ARMC51/AVR/ARMC51/AVR/ARM校内校内/校际比校际比赛赛中级创新实践中级创新实践校内校内/校际比校际比赛赛电子制作大赛电子制作大赛单片机单片机C51/CC51/CC51/CC51/C 语言教学语言教学单片机课程设计单片机课程设计C C C C 语言课程设计语言课程设计高级教育机器人高22、级教育机器人企鹅机器人企鹅机器人工业机械手工业机械手（经济型（经济型/BASIC/BASIC/BASIC/BASIC）专业认知实践专业认知实践拆装训练拆装训练工业机械手工业机械手C51/AVR/ARMC51/AVR/ARMC51/AVR/ARMC51/AVR/ARM工业机器人教学工业机器人教学演示演示/实验实验工业机械手工业机械手（工业级）（工业级）智能移动机器人智能移动机器人-RoboCupRoboCupRoboCupRoboCup中、小型中、小型组组工业机器人教学工业机器人教学演示演示/实验实验智能机器人教学智能机器人教学演示演示/实验实验教育机器人教育机器人ARMARMARMARM版版A23、RMARMARMARM 教学教学ARMARMARMARM 课程设计课程设计专业认知实践专业认知实践拆装训练拆装训练专业创新实践专业创新实践专业认知实践专业认知实践拆装训练拆装训练专业创新实践专业创新实践RobCupRobCupRobCupRobCup比赛比赛基础教育机器基础教育机器人人毕业设计毕业设计步行步行/铁甲虫铁甲虫/相扑相扑/人形等（人形等（BASICBASICBASICBASIC版版）结构加工结构加工/装配、调试、编程装配、调试、编程电路板加工电路板加工/装配、调试、编装配、调试、编程程二四年级二四年级一年级一年级103.33.33.33.3 设计实验：设计实验：将机器人作为学生认知24、实践的重要载体，既用于基础认知实践，又作为专业认知实践；专业认知实践又根据成本、学生类型的特点，引入三款机器人：经济型五、六自由度机械手、工业级模块化六自由度机器手、智能移动机器人，可分别满足高职、机电或自动化专业本科生、计算机类本科生等，不同层次的需求。根据工业机器人 课程教学，提供教学演示实验和学生实验平台使学生真正掌握工业机器人技术。3.43.43.43.4 毕业实习毕业实习/制作：制作：我们提供主板的线路原理图和部分结构件的机械设计图纸及零配件（如电机等），用于学生毕业实习/毕业制作使用。对于机电类学生，可要求学生根据提供的机械图纸编制加工工艺、数控加工代码等，完成对机械零件的加工，通25、过同学间的协作完成所有零件的加工，完成机器人组装、调试，并可在此基础上进一步完成传感器应用和编程任务；对于电子、自动化、计算机类的学生，可要求学生根据主板原理图制定电子工艺，借助相关软硬件工具加工制造出电路板，并根据提供的散件包（或自己采购）完成主板的焊接，然后根据提供的结构图纸及其他配件完成机器人组装，并在此基础上完成更多的传感器和编程应用。3.53.53.53.5 创新实验：创新实验：基于系列机器人构架了多层次的创新实践项目，满足不同年级、不同基础学生的创新实践活动。例如，基于 PIC/BS/BASIC 系统机器人可作为非电子类学生的创新项目，也可作为低年级学生的基础创新实践；C51/AV26、R/ARM 系列教育机器人和工业机器人、智能移动机器人等都可作为专业级的创新实践活动；铁甲虫、人形机器人等多自由度的机器人可作为基础更好的尖子学生的创新实践活动。3.63.63.63.6 多种教学模式相结合：多种教学模式相结合：理论教学模式、实践教学模式、实践实训项目乃至考试模式都与传统相比，有了重大飞跃。基于机器人对象的 C51/C 语言教学按照项目驱动，教学/实验合二为一；学生也可将机器人带回宿舍训练；课程考核方法有可能做大调整，部分课程的考试变成“校内比赛论文写作及答辩”的模式；电子制作的内容和形式都有重大创新。11四、四、基于机器人的创新型工程训练建议方案基于机器人的创新型工程训练建议27、方案1 1 1 1、实施策略实施策略1.11.11.11.1 总体规划，分步实施总体规划，分步实施基于机器人的创新工程训练方案内容丰富，可以采用“统一规划，分步实施”的策略。逐步投入资金，逐步积累师资力量和教学经验。首先开展一些相对比较成熟、难度相对较低的方案，待经验积累到一定地步以后再逐步深入。1.21.21.21.2 分步实施规划分步实施规划按照以上的规划设计思路，我们提出将整个实验教学计划分三步实施：基础原理实验部分（一年纪）基础原理实验部分（一年纪）：也就是认知实验。以基础教育机器人和配套传感器为实践对象。研究性实验部分（二年纪）研究性实验部分（二年纪）：也就是设计、研究实验。以高级教28、育机器人和配套传感器为实验对象。创新性实验（三、四年纪）：创新性实验（三、四年纪）：也就是创新实验。以智能教育机器人和工业级模块化六自由度机械手为创新实验对象。1.31.31.31.3 先选修后必修，逐步推广应用先选修后必修，逐步推广应用原则上，每个学生都需要接受一些以机器人对象为平台的基础认知实践或其他工程训练内容，但各个学校对设备数量、资金投入、师资培养等都有较大不同，所以，可以很据实际情况通过面向全校或部分院系学生提供选修课的方式起步，待时机成熟时在某些院系或全校作为必修课进行推广。1.41.41.41.4 先开课后编教材，深度开展课程改革先开课后编教材，深度开展课程改革工程对象教学法的29、推广需要对传统的教材进行革命性变革，要求将教材的内容按照任务驱动的模式编排，即要求将该课程的所有知识点打散并分布到事先设计的若干任务之中。由于类似教材在市面上是个空白，几乎所有相关教材都需要重新编写，因此，如果要将该教学法推广到其他相关课程，可以采用“校企合作”的方式双方联合编写教材。因此，可以先借助我们以前的资源和成果首先开课，在教学实践基础上逐渐策划、编著更贴合自身需求的教材是必然趋势。121.51.51.51.5 校企合作，优势互补校企合作，优势互补典型工程对象和相关教材是工程对象教学法顺利实施的基础，而工程对象的选择、制造与维护等工作由企业完成比较合适，双方联合编写部分教材。因此，建立30、良好、紧密的校企合作关系可以充分发挥各方优势，更好地为学生服务。2 2 2 2、产品介绍产品介绍2.12.12.12.1基础教育机器人基础教育机器人2.1.12.1.12.1.12.1.1产品简介：产品简介：2.1.1.12.1.1.12.1.1.12.1.1.1 宝贝机器人宝贝机器人宝贝机器人是一个微型自主移动机器人实验平台，其底座为铝合金金属架构，坚固耐用。底座上安装一个微控制器教学底板，控制器既可用于机器人控制器的应用软件设计，也可拔下用于其它课程实验。其它外部附件和检测电路都在一个开放的教学白板上进行插装。学生可跟随实验指导书各个实验的步骤在白板上插装电子组件，搭接电路后，编写控制程序31、，下载至微控制器上，执行各种机器人操作。这些操作包括：沿线行走，走迷宫，跟随光源，距离检测或与其它机器人通讯沟通。加上语音板（另购）可使机器人发声对话，或加上无线通讯模块和 CCD（另购）可以制成“视觉导引机器人”。适应对象及要求适应对象：高中生、低年级大学生、教师、工程师和业余发烧友电源要求：四枚 5 号电池（用户自购，不包含在产品套件内）产品组成组装工具：小刀子，细螺丝批，1/4 英寸扳手BS2-IC 模组 1 个教学底板 1 块Boe-Bot 硬件 1 套，含外部组件（发光二极管（LED）,扬声器，按钮开关，光敏电阻，电阻，电容，红外线 LED 及接收器等）宝贝车轮式宝贝车履带式宝贝车爬32、虫式13机器人学初级教材&实验指导书 1 本2.1.1.22.1.1.22.1.1.22.1.1.2 步行机器人步行机器人步行机器人是一款真正的寓教于乐的机器人产品，通过向前移动重心来实现行走，通过向相反方向滑动双脚来转弯。总体高约 25 厘米，机械本体用铝及黄铜等金属制造，整个金属表面由 CNC 加工而成，并经过严格的防腐蚀等表面处理，外表美观，结构坚固耐用。整个机械套件包括身体、脚、足踝以及控制底板安装附件、螺丝等。整个机器人需要两至三小时完成组装及测试。另外，机械本体还备有多余的安装孔和插槽，为用户增加外设提供安装装置。步行机器人的电气和控制系统包括 BS2 型微控制器，四套红外线感测器33、及接收器、发光二极管、伺服马达、电阻/电容、扬声器及光敏电阻等。微伺服电机的技术参数如下：外形尺寸（英寸）：1.38x0.67x1.26重量：26.6 克速度：0.5sec/180 度扭矩：39 oz-in学习内容及对象通过该机器人可以学习简单机械系统的组装，嵌入式系统的操作与控制，基本电子与电路的搭建，嵌入式控制程序的编写，完成诸如走直线、转弯、走 8 字、寻找和避开光源等机器人行为。适应对象：高中生、低年级大学生、教师、工程师和业余发烧友电源要求：四枚 5 号电池（用户自购，不包含在产品套件内）产品组成组装工具：小刀子，细螺丝批，1/4 英寸扳手，BS2-IC 模组 1 个教学底板 1 块34、机械组件 1 套，含外部组件机器人学高级教材&实验指导书 1 本2.1.1.32.1.1.32.1.1.32.1.1.3 相扑机器人相扑机器人相扑机器人是按照迷你相扑机器人比赛规则设计的，可即时用于参加比赛。它能找到对手的位置再将对手推出界外，而且可自动侦察到边界线，防止意外越线。它的电子部份包括一粒嵌入式 BS2-IC，红外线感测器侦察对手及边界线，硬件部份包括经阳极处理黑色铅金属座架和铲子、伺服马达、车轮、可放四粒AA 电池箱（不包电池）及螺丝等。设计规格：14按照迷你相扑机器人比赛规则设计不大于 10 厘米 x10 厘米重量低于 500 克相扑机器人应用：学习基础的嵌入式控制器和基础的机35、器人运行用红外线反射原理找寻或避开物体参加相扑机器人比赛接上其它数控、阻抗及频率感测器接上 Parallax 的应用模组2.1.22.1.22.1.22.1.2教学目标：（以宝贝车为例）教学目标：（以宝贝车为例）通过本课程的学习和实践，要求学生掌握微控制器的基本概念，常用电气元器件符号识读和简易传感器电路和控制电路的识读和搭建、智能机器人运动的基本原理、控制技术与编程方法；了解传感与控制的基本应用。熟知微控制器（单片机）的基础知识，能够微控制器组成简单的控制装置。2.1.32.1.32.1.32.1.3实验内容：（以宝贝车为例）实验内容：（以宝贝车为例）序序序序号号号号单元单元单元单元主要内容36、主要内容主要内容主要内容项目任务项目任务项目任务项目任务学学学学时时时时1基础机器人概论与课程总纲本课程的大纲及教学方法各章教学任务的概要获取 BS2 控制器的编程软件安装 BS2 控制器编程软件下载和安装机器人大脑的编程环境软件22机器人大脑及编程软件的安装与使用单片机控制模块的简要介绍单片机控制模块的应用BS2 控制模块作为基础机器人大脑的优势及其基本组成BS2 控制模块的使用介BS2 应用软件的组成和编程环境的使用搭建 BS2 控制器的硬件编程环境，编写第一个机器人程序，理解第一个机器人程序，使用编程环境获取软件编程指令介绍和例程43机器人伺服电机的控制与编程机器人伺服电机的基本原理机器37、人伺服电机的电气连接方法伺服电机的调零方法伺服电机的速度控制方法连接机器人伺服电机到教学板，编写调零程序对机器人伺服电机进行零点调整，编写速度控制程序实现伺服电机的速度控制4154机器人的组装和测试机器人的组装方法重新测试伺服电机的工程意义开始/复位指示电路的原理机器人的速度测试和标定方法组装完整的基础机器人，对组装好的机器人重新进行电机测试，搭建开始/复位指示电路并对其进行编程使其工作，编程对机器人进行速度测试和标定45机器人巡航控制和编程机器人运动精度的测试和调整方法机器人匀变速运动的原理与实现方法子程序的概念单片机内存数据的使用机器人走直线比赛，通过比赛确定机器人的运动精度，编程实现机器38、人的匀变速运动，用子程序实现基本的运动动作，用内存实现复杂的机器人运动66机器人触觉导航触觉传感器的原理触觉的在线测试和现场测试方法基本触觉导航的算法复杂情况下的触觉导航策略触觉传感器的搭建和编程测试；基本触觉导航算法的编程实现；触觉导航机器人在复杂环境下的人工智能决策编程；触觉导航机器人走迷宫竞赛87机器人红外线导航红外传感器原理和非接触测量概念和用途红外传感器的在线测试和现场测试方法基本红外导航的算法编程红外传感器检测距离的测试方法红外传感器作为边沿检测的方法红外传感器电路搭建和编程测试；基本红外导航算法的编程实现和实践；红外传感器检测距离的编程测量；红外传感机器人画地为牢比赛。88机器人39、红外距离探测与编程红外距离探测的原理红外距离探测的编程方法红外距离探测的用途简单 P 控制器的概念和尾随小车跟踪算法红外传感器距离测量的编程实现，机器人尾随大赛；机器人跟踪条纹带比赛89综合性实践项目多传感器导航的概念和用途采用触觉和红外传感器机器人的搭建和复杂导航算法的编程实现和走迷宫比赛6162.22.22.22.2高级教育机器人高级教育机器人2.2.12.2.12.2.12.2.1产品简介：产品简介：2.2.1.12.2.1.12.2.1.12.2.1.1 四脚铁甲虫机器人四脚铁甲虫机器人材质：采用国家标准铝材。表面特别处理，防腐蚀防刮痕。尺寸（长 X宽）：30.48 厘米 X38.7440、 厘米（腿到腿距离）外设可扩展空间：提供达 854.16 平方厘米的可扩展空间。高度：站立高度 15.24 厘米蹲下高度 12.34 厘米负荷能力：3.2 千克离地净高：8.89 厘米腿运动方式：标准件为 2 自由度（垂直及水平），升级版可达 3 自由度自重：1.13 千克（带电机）电子部件：帕拉斯教学板、微处理器、帕拉斯伺服电机控制器伺服电机规格：铁芯有刷电机，自润滑防护轴承，4.8 伏扭矩：3.0 千克/厘米，6.0 伏扭矩：3.7 千克/厘米4.8 伏速率：0.19 秒/60 度 无负载，6.0 伏速率：0.15 秒/60 度无负载尺寸：40 毫米 X20 毫米 X36.5 毫米可配附件41、：云台系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等2.2.1.22.2.1.22.2.1.22.2.1.2 六脚铁甲虫机器人六脚铁甲虫机器人材质：采用国家标准铝材。表面特别处理，防腐蚀防刮痕。尺寸（长 X 宽）：49.68 厘米 X40.00 厘米（腿到腿距离）外设可扩展空间：提供达 1819.35 平方厘米的可扩展空间。高度：站立高度 15.24 厘米蹲下高度 12.34 厘米离地净高：8.89 厘米腿部运动方式：2 自由度（垂直及水平）负荷能力：可自设自重：1.81 千克（带电机）电子部件：帕拉斯教学板，微处理器，帕拉斯伺服电机控制42、器伺服电机规格：铁芯有刷电机，自润滑防护轴承4.8 伏扭矩：3.0 千克/厘米，6.0 伏扭矩：3.7 千克/厘米4.8 伏速率：0.19 秒/60 度 无负载，6.0 伏速率：0.15 秒/60 度无负载10综合实践项目电子罗盘的原理和在机器人导航中的应用采用电子罗盘优化导航程序，使机器人能够更快更好的完成任务4学 时 合 计：54产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件四脚铁甲虫机器人对象微型伺服马达 8 个、机械套件 1 套、手册 1 本等四脚铁甲虫机器人机械套件机械套件 1 套、装配手册 1 本等17尺寸：40 毫米 X20 毫米 X36.5 毫米可配附件：云台43、系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等。2.2.1.32.2.1.32.2.1.32.2.1.3 四脚柱状铁甲虫机器人四脚柱状铁甲虫机器人材质：采用国家标准铝材。表面特别处理，防腐蚀防刮痕。尺寸（长 X宽）：33 厘米 X33 厘米腿到腿距离外设可扩展空间：提供 361 平方厘米的可扩展空间。高度：站立高度 15.88 厘米离地净高：7 厘米腿运动方式：标准配置为 2 自由度（垂直及水平），升级版配置可达 3 自由度负荷能力：可自设自重：1.09 千克（带电机）电子部件：帕拉斯教学板，微处理器，帕拉斯伺服电机控制器伺服电机规格：铁44、芯有刷电机，自润滑防护轴承4.8 伏扭矩：3.0 千克/厘米，6.0 伏扭矩：3.7 千克/厘米4.8 伏速率：0.19 秒/60 度无负载，6.0 伏速率：0.15 秒/60 度无负载尺寸：40 毫米 X20 毫米 X36.5 毫米可配附件：云台系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等。2.2.1.42.2.1.42.2.1.42.2.1.4 六脚柱状铁甲虫机器人六脚柱状铁甲虫机器人材质：采用国家标准铝材。表面特别处理，防腐蚀防刮痕。尺寸（长 X宽）：40.64 厘米 X33 厘米腿到腿距离外设可扩展空间：提供 542 平方厘米的45、可扩展空间。高度：站立高度 15.88 厘米离地净高：7 厘米腿运动方式：标准配置为 2 自由度（垂直及水平）负荷能力：3.4 千克自重：1.56 千克（带电机）电子部件：帕拉斯教学板，微处理器，帕拉斯伺服电机控制器伺服电机规格：铁芯有刷电机，自润滑防护轴承4.8 伏扭矩：3.0 千克/厘米，6.0 伏扭矩：3.7 千克/厘米4.8 伏速率：0.19 秒/60 度无负载，6.0 伏速率：0.15 秒/60 度无负载尺寸：40 毫米 X20 毫米 X36.5 毫米可配附件：云台系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、镍锰电池、充电器、产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产46、品组件产品组件六脚铁甲虫机器人对象微型伺服马达 12 个、机械套件 1 套、手册 1 本等六脚铁甲虫机器人机械套件机械套件 1 套、装配手册 1 本等产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件四脚柱状铁甲虫机器人对象微型伺服马达 8 个、机械套件 1 套、手册 1 本等四脚柱状铁甲虫机器人机械套件机械套件 1 套、装配手册 1 本等18教学板电源、电机电源、其他部件等。2.2.1.52.2.1.52.2.1.52.2.1.5 野外重载铁甲圆形机器人野外重载铁甲圆形机器人材质：采用 5052 号国家标准铝材，阴极特别处理，防腐防刮痕。尺寸（长 X宽）：49.7 厘米 X5247、 厘米可扩展空间：提供达1890平方厘米的可扩展使用空间（上下底板）。高度：站立高度 15.24 厘米蹲下高度 12.34 厘米离地净高：蹲下时从底板到地面高度为 12.5 厘米站立时从顶部板到地面高度为 21 厘米运动方式：3 自由度（垂直及水平）负荷能力：可自设自重：2.27 千克（带电机）电子部件：帕拉斯教学板，BS2 处理器，帕拉斯伺服电机控制器，帕拉斯 LCD 模块伺服电机规格（HS-475HB）：3 极马达，卡博来特球状齿轮4.8 伏扭力：4.4 千克/厘米，6.0 伏扭力：5.5 千克/厘米4.8 伏速率：0.23 秒/60 度无负载，6.0 伏速率：0.18 秒/60 度无负载48、尺寸：38.8 毫米 X19.8 毫米 X36 毫米自重：40 克伺服电机（HS-6455MG）：3 极马达，金属齿轮，双滚珠轴承4.8 伏扭矩：7.7 千克/厘米，6.0 伏扭矩：9.6 千克/厘米4.8 伏速率：0.24 秒/60 度，6.0 伏速率：0.19 秒/60 度尺寸：40.6 毫米 X19.8 毫米 X37.8 毫米自重：60 克可选附件：云台系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、3300 型镍电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等。2.2.1.62.2.1.62.2.1.62.2.1.6 野外重载铁甲六脚机器人野外重载铁甲六脚机器人材质：采用国家标准铝材49、。阴极特别处理，防腐蚀防刮痕。尺寸（长 X宽）：49.7 厘米 X 52 厘米可扩展空间：本机器人提供达 1819.35 平方厘米的可扩展空间。高度：站立高度 15.24 厘米蹲下高度 12.34 厘米离地净高：站立时从底板到地面高度为 12.5 厘米站立时从顶部板到地面高度为 19.5 厘米运动方式：3 自由度（垂直及水平）负荷能力：可自设自重：2.27 千克（带电机）产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件六脚柱状铁甲虫机器人对象微型伺服马达 12 个、机械套件 1 套、手册 1 本等六脚柱状铁甲虫机器人机械套件机械套件 1 套、装配手册 1 本等产品名称产品名称产50、品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件野外重载铁甲圆形机器人对象微型伺服马达 18、伺服接线模块1、机械套件 1、装配手册 1 等野外重载铁甲圆形机器人机械套件机械套件 1套、装配手册 1 本等 19电子部件：帕拉斯教学板、帕拉斯处理器、帕拉斯伺服电机控制器、帕拉斯 LCD 模块伺服电机 475 系列规格：3 极马达，卡博来特齿轮，滚珠轴承4.8 伏扭矩：4.4 千克/厘米，6.0 伏扭矩：5.5 千克/厘米4.8 伏速率：0.23 秒/60 度，6.0 伏速率：0.18 秒/60 度尺寸：38.8 毫米 X19.8 毫米 X36 毫米自重：40 克伺服电机 645 系列规格：3 极马51、达，金属齿轮，双滚珠轴承4.8 伏扭矩：7.7 千克/厘米，6.0 伏扭矩：9.6 千克/厘米4.8 伏速率：0.24 秒/60 度，6.0 伏速率：0.19 秒/60 度尺寸：40.6 毫米 X19.8 毫米 X37.8 毫米自重：60 克可选附件：云台系统、传感器安装板、红外测距套件、5 伏适配器套件、3300 型镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等。2.2.1.72.2.1.72.2.1.72.2.1.7 五自由度机械手五自由度机械手手爪：内宽 8.26 厘米，手长 8.26 厘米，高 2.85 厘米最大负重：400 克手可达区域：49.53 厘米各部运动范围：0180 度52、肘到腕距离：14 厘米基座到肘距离：20 厘米腕到手爪心距离：17.8 厘米机械手自重（包括伺服电机）：1.06 公斤超级扭矩齿轮 645 系列伺服电机（旋转肘部使用）：3 极马达，金属齿轮，双滚珠轴承，4.8 伏扭矩：7.7 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：9.6 公斤/厘米4.8 伏速率：0.24 秒/60 度，6.0 伏速率：0.19 秒/60 度尺寸：40.6X19.8X37.8 毫米重量：60 克标准金装 475 系列伺服电机（旋转基座、腕、手爪使用）：3 极马达，卡博来特齿轮，滚珠轴承4.8 伏扭矩：4.4 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：5.5 公斤/厘米4.8 伏速率：0.23 秒/653、0 度，6.0 伏速率：0.18 秒/60 度尺寸：38.8X19.8X36 毫米重量：40 克内芯式 805BB 系列电机（旋转肩部使用）：双滚珠轴承，定制内置式芯片，4.8 伏扭矩：16 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：27.4 公斤/厘米4.8 伏速率：0.20 秒/60 度，6.0 伏速率：0.14 秒/60 度尺寸：66X30X58 毫米重量：152 克电子部件：可加载多种帕拉斯电子设备可选附件：红外测距套件、5 伏适配器套件、3300 型镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件野外重载铁甲六脚机器人对象微型伺服马达 18、伺服54、接线模块 1、机械套件 1、装配手册 1 等野外重载铁甲六脚机器人机械套件机械套件 1套、装配手册 1 本等 20源、其他部件等2.2.1.82.2.1.82.2.1.82.2.1.8 六自由度机械手六自由度机械手手爪：内宽 8.26 厘米，手长 8.26 厘米，高 2.85 厘米，最大负重：403.41 克手可达区域：49.53 厘米各部运动范围：0180 度肘到腕距离：14 厘米基座到肘距离：20 厘米腕到手爪心距离：17.8 厘米机械手自重（包括伺服电机）：1.06 公斤超级扭矩齿轮 645 系列伺服电机（旋转肘部使用）：3 极马达，金属齿轮，双滚珠轴承，4.8 伏扭矩：7.7 公斤/厘55、米，6.0 伏扭矩：9.6 公斤/厘米4.8 伏速率：0.24 秒/60 度，6.0 伏速率：0.19 秒/60 度尺寸：40.6X19.8X37.8 毫米重量：60 克标准金装 475 系列伺服电机（旋转基座、腕、手爪使用）：3 极马达，卡博来特齿轮，滚珠轴承4.8 伏扭矩：4.4 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：5.5 公斤/厘米4.8 伏速率：0.23 秒/60 度，6.0 伏速率：0.18 秒/60 度尺寸：38.8X19.8X36 毫米重量：40 克225 系列伺服电机（旋转手腕使用）：3 极费莱特马达，4.8 伏扭矩：3.9 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：4.8 公斤/厘米4.8 伏速率56、：0.14 秒/60 度，6.0 伏速率：0.11 秒/60 度尺寸：32.4X16.8X31 毫米重量：27 克内芯式 805BB 系列电机（旋转肩部使用）：双滚珠轴承，定制内置式芯片4.8 伏扭矩：16 公斤/厘米，6.0 伏扭矩：27.4 公斤/厘米4.8 伏速率：0.20 秒/60 度，6.0 伏速率：0.14 秒/60 度尺寸：66X30X58 毫米重量：152 克电子部件：可加载多种帕拉斯电子设备可选附件：红外测距套件、5 伏适配器套件、3300 型镍锰电池、充电器、教学板电源、电机电源、其他部件等产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件SG5-UT 机械手57、对象微型伺服马达 5 个，机械套件 1套，装配手册 2 本等SG5-UT 机械手机械套件机械套件 1 套，装配手册 1 本等产品名称产品名称产品组件产品组件产品名称产品名称产品组件产品组件SG6-UT 机械手对象微型伺服马达 6 个，机械套件 1 套，装配手册 1 本等SG6-UT 机械手机械套件机械套件 1套，装配手册 1 本等212.2.1.92.2.1.9人形机器人人形机器人人形机器人实际上是一个高级机器人的微缩版。人形机器人有16 个自由度（头不能动），除了可以用脚走路外，更可以表现各种高难度的仿人动作，可实现跑步，翻跟头（侧翻、前滚翻、后滚翻），闪展腾挪（雀跃、伏地挺身、单脚站立、倒58、立），太极拳，上下楼梯等。人形机器人既会中国功夫，也会现代体操，还可以根据要求训练学习新的肢体语言，特别是可以与同系列的机器人擂台比武，适合参加 Robot 等系列比赛。基本规格基本规格机器人尺寸（高宽厚）：31018090mm重量：约 1.3kg(搭载电池)扭力：7.4kg/cm(标准 6.0V 电池搭载)动作时间：充满电时平均可动作一小时以上（动作时间会根据动作的耗电程度不同）充电时间：约 60 分特色特色新一带的低单价双足步行(娱乐型)机器人,适合参加任何初级 Robot 比赛。使用 16 个 HSR-8498HB 伺服电机，重量 55g，尺寸402047，扭力（6.0v）7.4kg/c59、m，速度（6.0v）0.20sec/60；组装时使用set pin的特殊设计，可以缩点组装时间，过电流保护以及 feedback 位置回受，使程序规划机器人时更简易快速。ROBO SCRIP&ROBO REMOCON 做为人形机器人专用控制软件，是一套专门为初学者设计的操作接口软件,使初学者能迅速操作与设定机器人的动作，对于不熟悉程序编写的也可以轻松操作。REMOCON 另购无线遥控器材后，可用来操作人形机器人，即使不是特别熟悉无线电控制机器的人，也能马上操纵机器人。ROBO BASIC 是一个使用 BASIC 语法结构的程序环境，中高阶学习者，可从由程序规划，改变机器人的控制方式，例如增加传60、感器，机器人高难度动作安排等，满足挑战机器人学应用的尖端学习者。控制板(MRC-3024)是人形机器人的心脏，具有可擦写程序，最多可 控 制40 个伺服电机，支持蓝牙无线模块，且能增加其它传感器控制，MRC-3024 所具有的这种机能，可以实现完成改造机器人的梦想。人形机器人整个组装流程较为简单容易，约花 8 个小时可以完成组 装，作出各种挥拳,弯身,屈膝等规定动作。套件组成套件组成16 个 HSR8498HB 伺服马达，机器人控制板 MR-C3024（可控制 40 轴）一组，单脚站立侧面帅气英姿22金属材质身体机构一套，专用计算机连接线一条，镍氢电池（1000mAh）一个，充电器一组，机器人61、控制程序以及说明光盘一片，专用螺丝、配件一套。2.2.22.2.22.2.22.2.2教学目标：（以工业机械手为例）教学目标：（以工业机械手为例）通过本课程的学习和实践掌握工业机械手的基本概念，常用机械零件的识别与使用，装配图的识读及装配，掌握开链机构的基本特性、运动学计算和基本的控制技术和编程方法；了解真实的工业机器人的基本应用。2.2.32.2.32.2.32.2.3教材大纲：教材大纲：序序序序号号号号单元单元单元单元主要内容主要内容主要内容主要内容项目任务项目任务项目任务项目任务学学学学时时时时1工业机器人概论与课程准备1 本课程的大纲及教学方法2 装配工具的准备3 机器人机械零部件的识62、读4 机器人伺服电机和微控制器整理装配工具整理组成机器人的机械零部件整理机器人关节执行器伺服电机认识机器人控制器42工业机器人基座和腰关节的装配1 基座安装和腰关节安装的注意事项2 腰关节的概念和运动自由度概念工业机器人基座和腰关节的安装，主要控制部件的装配43工业机器人大臂的装配1 大臂安装注意事项2 大臂伺服电机力矩要求大臂的装配34工业机器人小臂（前臂）的装配1 小臂安装注意事项2 小臂伺服电机选取要求小臂的装配35机器人手腕和手爪的安装1 手腕的运动分析2 手爪的运动原理和实现方式3 手腕和手爪装配注意事项手腕和手爪的装配6232.32.32.32.3机器人传感器机器人传感器6将手腕手63、爪装配到小臂上，平衡弹簧的装配1 装配前的注意事项2 安装弹簧的作用装配37电气连线和安全操作指引1 工业机械手走线注意事项2 工业机器人安全操作规程将各关节执行伺服电机的控制线连接到PSC控制器48工业机器人的运动学分析1 描述手爪位置和姿态的方法坐标系的概念2 正向运动学的概念3 连杆参数推导和计算装配好的机械手的正向运动学69工业机器人各关节力矩的估算1 力矩的概念2 工业机器人各关节力矩的简单估算根据选取的电机型号，查阅电机的力矩参数，对参数进行校核610工业机器人的编程控制1 单关节控制与编程2 多关节控制与编程的概念和方法采用BASIC Stamp系列控制器对工业机械手进行编程，实64、现工业机械手的单关节控制和多关节同步控制1011工业机器人示教编程1 示教的概念和方法2 工业机器人示教编程的作用工业机器人抓取搬运任务的示教编程912各类工业机器人的认识和编程1 真实工业机器人的特点2 各类工业机器人的应用和使用要点参观工业机器人的实际操作演示，观摩工业机器人自动生产线6学 时 合 计：64配件名称产品编码图片说明技术指标及应用24HM55B指南 针模块29123指南针模块是用日立 HM55B 芯片独立设计的双轴的指南针传感器，提供了一个简单的接口，板卡提供3V 电压，有电阻的过流保护，总共是 0.76cm宽，6 管脚的双列直插模块。HM55B 指南针模块和 BASICSt65、amp 微控器的 5v 电压及信号兼容，采用同步串行接口，使用 BS2命令 SHIFTIN 和 SHIFTOUT来采集数据。技术指标测量范围 0360度测量分辨率 05 度显示分辨率 1 度精度2 度非线性1%重复性1 度电压 5VVDC工作电流8000 mm/sJ1140 deg/sJ2180 deg/sJ3225 deg/sJ4450 deg/sJ5450 deg/sJ6545 deg/s关节分辨率J12048000 pulse/rJ21638400 pulse/r362.4.22.4.22.4.22.4.2适用对象适用对象：适于机电、电气自动化及计算机类专业高年级学生专业认知实践或研究生66、科研或组织 RoboCup 足球中型组比赛2.4.32.4.32.4.32.4.3教学目标（以教学目标（以中型组中型组 RoboCupRoboCup 四轮全向足球机器人为例）四轮全向足球机器人为例）通过对智能移动机器人的分解、装配、调试、编程，真正理解智能机器人的原理、控制、应用及基础编程等，对所学各种基础和专业知识进行综合应用实践。因该对象符合 RoboCup 中型组比赛要求，可组织参加 RoboCup 比赛，也可作为本科生科技创新研究、课程与毕业设计用，也可作为研究生科研用。实验目录：实验目录：第 1 章智能移动机器人的大脑和编程环境1.1智能移动机器人的大脑硬件和软件1.2笔记本电脑1.67、3嵌入式工控机1.4编程环境的安装与使用第 2 章智能移动机器人的伺服电机与运动控制2.1直流伺服电机简介2.2智能运动控制与驱动器简介2.3智能运动控制器的调试环境2.4直流伺服电机的力矩控制2.5直流伺服电机的速度控制2.6直流伺服电机的位置控制2.7智能控制器的 DLL 与编程J31310720 pulse/rJ4655360 pulse/rJ5655360 pulse/rJ6540672 pulse/r运动重复精度X/Y/Z0.08 mm最大许用负载惯量J40.3 kg*m2J50.3 kg*m2J60.2 kg*m2最大负载6 kg重量140 kgVME 控制器控制轴数供 8 轴伺服68、/步进控制CPUX86 架构 CPU 板，赛扬 1.6GCPU，提供 USB2.0、10M/100M 以太网、键盘、鼠标、VGA、CF 卡标准接口图像处理卡（可选）支持两路视频输入，支持 PAL、NTSC 制式，隔行/逐行扫描37第 3 章智能移动机器人的移动机构和运动测试3.1两轮差动移动机构与运动学编程3.2三轮万向移动机构与运动学编程3.3四轮万向移动机构与运动学编程3.4两轮差动机器人的运动学测试编程第 4 章智能移动机器人的力觉导航4.1直流伺服电机的力觉反馈4.2智能移动机器人的力觉导航策略与编程第 5 章智能移动机器人的红外导航5.1红外测距传感器简介5.2红外导航策略与编程5.69、3红外和力觉的混合导航策略与编程第 6 章智能移动机器人的超声导航6.1超声波测距传感器简介6.2超声导航策略与编程6.3超声、红外和力觉的混合导航策略与编程第 7 章智能移动机器人的目标跟踪7.1全向视觉系统的简介7.2目标颜色的选定和颜色滤波器的调整7.3颜色目标的跟踪策略7.4全向视觉系统的 DLL 与编程7.5颜色球跟踪实践第 8 章智能移动机器人的人脸识别与跟踪8.1人脸识别视觉系统简介8.2人脸识别系统的 DLL 与编程8.3人脸跟踪 第 9 章智能移动机器人的通讯与协作9.1无线通讯网络9.2智能移动机器人的远程操作9.3多智能机器人的通讯实践第 10 章 智能移动机器人的应用R70、oboCup 中型足球机器人竞赛10.1RoboCup 中型组足球机器人竞赛简介10.2足球机器人的软件模型10.3足球机器人的视觉模块与使用10.4足球机器人的世界模型10.5足球机器人的决策状态机10.6足球机器人的对抗演练五、五、基于教育机器人的创新应用案例基于教育机器人的创新应用案例1 1 1 1、机器人选修课与普及型比赛的结合案例机器人选修课与普及型比赛的结合案例 实施单位：实施单位：38东南大学机电综合工程训练中心（东南大学机电综合工程训练中心（首批国家级示范工程训练中心）应用概况应用概况于 2006 年下半年引进了德普施全系列的教育机器人，从 2007 年年初开始，开设了两门选修71、课，课程名称都为机电一体化与机器人应用，一门面向全校开设公选课，48学时，另一门面向大机类学生开设专业选修课，64 学时。配备德普施的实训教材和自编的讲义。教学模式教学模式 大大压缩理论课的教学比重，大幅度提高实验教学比重。其中，16 学时为理论授课时间，其余均为研学型实验教学课时 实验教学阶段，学生自由分组，每三至四人一组 实验教学课安排很少的讲授时间和一定的答疑时间，其余，均由学生将机器人带回宿舍进行实训、制作 考核模式考核模式 以比赛替代考试，所有学生都必须参加比赛，完成比赛才能获得成绩，锻炼学生的实践能力和团队协作能力 引入论文写作，锻炼学生的工作总结与论文写作能力 引入演示交流与答辩72、，锻炼学生的书面与口头表达能力 获奖学生还可同时获得学校的创新实践学分 本课程配置的设备本课程配置的设备 宝贝机器人（BASIC 版）DR-503-12-10-1.0 40 台 宝贝机器人（C 语言版）DR-503-21-10-2.0 10 台 辅助配置：红外传感器、CCD 传感器、颜色传感器、指南针传感器、编码器 扩展配置产品：相扑机器人 20 台，步行机器人 20 台，100 台伺服电机，六自由度机械手、铁甲虫全系列机器人和人形机器人分配配备多台。比赛种类：比赛种类：分别基于红外、CCD、颜色、编码器的寻迹比赛 基于指南针的绘图比赛 比赛效果：比赛效果：07 年 6 月 10 日举行了首届73、比赛，来自 13 个院系的 120 名学生，组成三十多支39队伍参赛，其中，有不少文科的学生参赛；来自全国近十所大学的二十多位老师观摩了首届比赛，来自全国二十多所大学的六十多位老师观摩了第二届比赛 07 年 12 月 16 日举行了第二届比赛，有近 300 名学生报名参加，因设备有限，只接纳了 18 个院系的 176 名学生分 49 支队伍参加六个组别的比赛 应用拓展应用拓展从 2008 年年初开始，增设机器人制作课程，选修课程学生为专业高年级学生，要求完整制作机器人，每个项目组至少包含三名学生，每组必须分别包含来自机械、电子和控制专业的学生。2 2、基于机器人的综合专业素质训练课案例基于机器74、人的综合专业素质训练课案例 实施单位实施单位深圳职业技术学院机电学院（首批国家级示范高职高专院校）深圳职业技术学院机电学院（首批国家级示范高职高专院校）应用概况应用概况首先面向机电专业三年级学生开设试点班，开设基础机器人制作与编程课程，课程学时 54 学时。从 2007 年 9 月至 11 月中的两个多月时间内。配套资源配套资源 教材基础机器人制作与编程，由德普施主编，电子工业出版社出版 德普施全套提供教学大纲和教学课件 教学模式教学模式 按照任务驱动、行动导向的模式编排知识点 按照“实践归纳推理再实践”的模式教学 考核模式考核模式 制作比赛 评估比赛成绩和代码质量 本课程配置的设备本课程配置75、的设备 宝贝机器人（BASIC 版）DRROB52020 台 辅助配置：红外、超声、QTI 线跟踪传感器多套 扩展配置产品：配件多套40 应用拓展应用拓展 针对本班学生开设了后续课程：基于机器人的毕业设计 拟将本课程面向二年级全院学生开设，拟将该课程建设为国家级精品课程 拟基于机器人和该教学模式全面改造专业课程体系3 3、基于机器人的基础认知训练课程案例基于机器人的基础认知训练课程案例 实施单位实施单位西安理工大学工程训练中心（2007 年国家级示范工程训练中心）应用概况应用概况面向全校一年级第一学期学生（刚结束军训的学生）开设公选课，每次限额 200 名，共两期。基于宝贝机器人（BASIC 76、版）进行拆装练习，使学生在大学课程开始之处及接触机电一体化产品，使之对未来即将学习的知识有初步、全面的感性认识，提高工程意识。配套资源配套资源 教材基础机器人制作与编程，由德普施主编，电子工业出版社出版 德普施全套提供教学大纲和教学课件 教学模式教学模式 采取全开放的模式：学生完全通过预约来工程训练中心实训、老师仅作辅导 辅导老师由中心聘请的研究生担任 本课程配置的设备本课程配置的设备 宝贝机器人（BASIC 版）DR-503-12-10-1.0 30 台 履带坦克机器人（BASIC 版）DR-503-12-11-1.0 30 台 六脚爬虫机器人（BASIC 版）DR-503-12-12-1.77、0 30 台 辅助配置：扩展传感器多套 扩展配置产品：步行机器人、铁甲虫机器人等配备多套 应用拓展应用拓展 面向大机类专业二年级学生（1300 人）开设为期两周的综合训练课，是在三周金工实习基础上增加的内容，完全由学生自主选择器件制作成品，有相当多的学生选择德普施机器人作为平台进行创新制作 面向优秀学生参与校内外机械设计大赛、电子制作大赛等提供平台，部分作品成绩优秀，获得全国比赛特等奖4 4、基于机器人的专业设计与创新制作应用案例基于机器人的专业设计与创新制作应用案例 实施单位实施单位西安电子科技大学工程训练中心（2007 年国家级示范工程训练中心）应用概况应用概况作为测控专业学生毕业设计和创78、新设计大赛平台。首先组织学生以德普施机器人作为基础训练平台，再以 TiMSP430 单片机为控制器，重新设计主板，取代系列德普施机器人现有控制器，实现原有功能，并对机构和应用进行创新。2007 年，测控专业组织八名学生以德普施机器人为平台参加校创新设计大赛，在近八百件作品中，参赛的八件作品，获得了三件特等奖、五件一等奖的好成绩；组织六名学生以机器人为平台进行毕业设计，获得总共全部五个 A 和一个B（排在 B 中的第一位）。拟作为研究生培养平台，申报了教育部系列项目，进行深度开发，并进行旨在提高机器人的智能的再开发工作。41 推荐设备配置推荐设备配置 机器人配置：宝贝机器人 20 套、步行机器人79、 10 套、铁甲虫机器人系列选择 23 种，各 2 套、五自由度与六自由度机械手各 1-2 套，控制器可以分别选择PIC/BS2、C51/AVR，根据需要确定 传感器配置：触觉、红外传感器各 5-10 套，超声、QTI 线跟踪传感器、LCD 显示器等各 5-10 套 选配产品：配备爬虫套件、履带坦克车套件、步行机器人、铁甲虫机器人等以及 其他扩展传感器；5 5、学生作品学生作品6 6、机器人比赛规则（推荐）机器人比赛规则（推荐）赛种赛种机器人种类机器人种类比赛规则比赛规则传感器种类传感器种类备注备注寻迹宝贝机器人或其他机器人每款机器人配一款传感器作为一类比赛编程语言也可作为比赛类别为了确保比赛80、的效果，为学生提供一定的创新空间，约定部分部件如电机不能变需改造设计、选购部分扩展套件红外、CCD、QTI线跟踪、颜色等传感器控制器可以是 PIC/BS2、C51、AVR 或其他类型可作为考试或创新比赛的形式不同年级、不同专业的学生可以用不同的机器人、控制器、不同的语言进行同一比赛选手可自己改造机构或设计扩展套件画图宝贝机器人或其他机器人编码器指南针走直线铁甲虫机器人编码器指南针走迷宫宝贝机器人触觉、CCD 等灭火宝贝机器人触觉、CCD 等分拣宝贝机器人1、同上2、场地和记分规则可以变化3、可以与其他比赛组合进行4、需设计或选购扩展套件CCD 传感器其他传感器，自选相扑相扑机器人提供相扑场地和迷你比赛规则红外、QTI 线跟踪一般选用 PIC/BS2 作为比赛控制器，适于低年42级或非工程专业学生避障人形机器人、铁甲虫机器人等学校可根据需要设定规则自选由于机器人相对复杂，控制难度大，适于高年级专业学生负重人形机器人自选射门人形机器人自选舞蹈人形机器人自选