黑龍江 李紅 武傳寶

校企合一機器人教具的開發(fā)與制作項目的研究

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國內(nèi)外大量職業(yè)教育實踐證明，校企合一是促進職業(yè)教育持續(xù)健康發(fā)展，培養(yǎng)高技能人才的有效途徑。通過校企合一聯(lián)合開發(fā)機器人教具，可提高學(xué)生的綜合實踐技能，節(jié)約企業(yè)成本，實現(xiàn)雙贏。

職業(yè)教育；校企合一；機器人教具

我們擬通過機器人教具的開發(fā)與研究，體現(xiàn)我?！靶Ｆ蠛弦?，產(chǎn)學(xué)一體”，不僅為更好的開展機器人教學(xué)提供經(jīng)驗，為其他學(xué)科教學(xué)方面和校企合作的研究提供借鑒，而且探索了研究性學(xué)習(xí)模式的新理論、新方法和新途徑，對我校應(yīng)用型本科教育的理論和實踐進行探索和發(fā)展提供依據(jù)。通過校企合作，學(xué)生參與教具制作節(jié)省了資金。同時通過校企合作的開展，探索出應(yīng)用型本科教育在提高學(xué)生自主探究能力、實踐能力方面的原則和策略，構(gòu)建了與之相適應(yīng)的應(yīng)用型學(xué)習(xí)新模式，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實踐動手能力，拓寬了學(xué)生的視野。

一、國內(nèi)外概況

關(guān)于在校企合作中體現(xiàn)應(yīng)用型教育模式的研究，在國內(nèi)外都是比較廣泛的，但在機器人教具的制作與開發(fā)中，培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力這方面的研究，在國內(nèi)基本上沒有，國外則研究較早。美國、英國、日本等一些國家經(jīng)濟較為發(fā)達，開展機器人教學(xué)較早，也較為普及，他們重視機器人學(xué)科教育對高科技社會發(fā)展的作用和影響，已在信息技術(shù)課與課外科技活動中開設(shè)了有關(guān)機器人的課程內(nèi)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(xué)生參與開發(fā)和制作機器人方面并不多見。

機器人教具的開發(fā)和制作是素質(zhì)教育和應(yīng)用型教學(xué)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(fā)”這一課題的研究，為我校節(jié)約資金，為更好地開展機器人教學(xué)提供經(jīng)驗，為其他學(xué)科教學(xué)方面的研究提供借鑒，也為我校探索應(yīng)用型教學(xué)模式提供了依據(jù)。

二、項目的應(yīng)用前景、學(xué)術(shù)價值

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

在教學(xué)過程中，應(yīng)提高學(xué)生專業(yè)技能，使學(xué)生在C語言和C51單片機等專業(yè)技能方面有較大的提高，為日后求職打下良好的專業(yè)技能基礎(chǔ)。

本研究中機器人的設(shè)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(shù)字電路組成。通過電機驅(qū)動控制、遙控、機械傳動、傳感器感測技術(shù)以及I/O接口通信技術(shù)的研究，設(shè)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(guī)則自動調(diào)整壁障控制參數(shù)，一方面，使機器人在最短的時間內(nèi)做出快速回避反應(yīng)，提高了系統(tǒng)的智能性；另一方面，算法中利用動力學(xué)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(guān)節(jié)沖擊力，提高了系統(tǒng)使用壽命。

依據(jù)這些技術(shù)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(fā)與制作，為其他學(xué)院校企合作以及壁障機器人教具產(chǎn)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(nèi)容和目標

1.研究內(nèi)容

實現(xiàn)壁障機器人教具的設(shè)計，詳細設(shè)計壁障機器人教具的主要組成部分，包括電機驅(qū)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(guān)聯(lián)規(guī)則，使學(xué)生熟練使用AT89S52單片機技術(shù)、智能控制技術(shù)、Protel技術(shù)，提高自身的綜合實踐動手能力。

2.研究目標

充分發(fā)揮教育資源在培養(yǎng)高技能人才方面的作用，加強“雙師型“教師隊伍建設(shè)，解決傳統(tǒng)理論教學(xué)所帶來的弊端，學(xué)生參與實際項目，切實提高綜合技能，實現(xiàn)校企合作，實現(xiàn)互惠互利、合作共贏。

四、研究工作基礎(chǔ)

1.研究方法

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

（2）文獻法：查閱大量的國內(nèi)外模糊理論、關(guān)聯(lián)規(guī)則以及機器人壁障算法的資料，對現(xiàn)有壁障算法進行研究；

（3）調(diào)查法：課題開題后首先對壁障機器人的軟硬件設(shè)計進行了解，進而制定出相應(yīng)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(jù)學(xué)校的教學(xué)需求提出相應(yīng)的解決方案。

2.技術(shù)路線和實驗方案

通過現(xiàn)有的試驗設(shè)備，建立獨立的試驗室，聘請企業(yè)工程師與教師共同設(shè)計機器人，使用protel設(shè)計電子線路，并對AT89S52核心控制器寫入程序進行試驗，企業(yè)工程師、教師、學(xué)生共同解決問題。

國內(nèi)外大量職業(yè)教育實踐證明，校企合作是促進職業(yè)教育持續(xù)健康發(fā)展，培養(yǎng)高技能人才的有效途徑。通過調(diào)查，學(xué)生們對專業(yè)公司的機器人教具設(shè)計與制作項目很感興趣，學(xué)生參與到項目中，能夠切實鍛煉自身的實踐動手能力，實現(xiàn)互惠互利、合作共贏。

[1]蘇鑫.小型智能車自動駕駛系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).西安理工大學(xué)，2008：23-56.

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

[3]趙巧娥.自動檢測與傳感器技術(shù)[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(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)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(xué)院信息工程系）

（編輯 劉麗娜）