校企合一机器人教具的开发与制作项目的研究

黑龙江 李红 武传宝

校企合一机器人教具的开发与制作项目的研究

黑龙江 李红 武传宝

国内外大量职业教育实践证明，校企合一是促进职业教育持续健康发展，培养高技能人才的有效途径。通过校企合一联合开发机器人教具，可提高学生的综合实践技能，节约企业成本，实现双赢。

职业教育；校企合一；机器人教具

我们拟通过机器人教具的开发与研究，体现我校“校企合一，产学一体”，不仅为更好的开展机器人教学提供经验，为其他学科教学方面和校企合作的研究提供借鉴，而且探索了研究性学习模式的新理论、新方法和新途径，对我校应用型本科教育的理论和实践进行探索和发展提供依据。通过校企合作，学生参与教具制作节省了资金。同时通过校企合作的开展，探索出应用型本科教育在提高学生自主探究能力、实践能力方面的原则和策略，构建了与之相适应的应用型学习新模式，提高了学生自主学习能力、实践动手能力，拓宽了学生的视野。

一、国内外概况

关于在校企合作中体现应用型教育模式的研究，在国内外都是比较广泛的，但在机器人教具的制作与开发中，培养学生实践动手能力这方面的研究，在国内基本上没有，国外则研究较早。美国、英国、日本等一些国家经济较为发达，开展机器人教学较早，也较为普及，他们重视机器人学科教育对高科技社会发展的作用和影响，已在信息技术课与课外科技活动中开设了有关机器人的课程内容。我国在高校中开展机器人活动已有些年头了，但在校企合作，让学生参与开发和制作机器人方面并不多见。

机器人教具的开发和制作是素质教育和应用型教学的最佳载体。我们拟通过“校企合作，机器人教具的制作与开发”这一课题的研究，为我校节约资金，为更好地开展机器人教学提供经验，为其他学科教学方面的研究提供借鉴，也为我校探索应用型教学模式提供了依据。

二、项目的应用前景、学术价值

《国务院关于大力发展职业教育的决定》（国发[2005]35号）和《关于进一步加强高技能人才工作的意见》（中办发[2006]15号）等文件不仅指出了高技能人才培养工作的重要性和紧迫性，而且更体现了要大力推行建立高技能人才校企合作培养制度，充分发挥教育资源在培养高技能人才方面的作用，探索校企合作的持续发展机制，实现互惠互利、合作共赢。

在教学过程中，应提高学生专业技能，使学生在C语言和C51单片机等专业技能方面有较大的提高，为日后求职打下良好的专业技能基础。

本研究中机器人的设计是以AT89S52单片机为核心控制器，辅以其他必要的模拟电路和数字电路组成。通过电机驱动控制、遥控、机械传动、传感器感测技术以及I/O接口通信技术的研究，设计机器人的软硬件，在壁障算法中，采用基于模糊逻辑的冗余度机器人壁障算法，利用模糊规则自动调整壁障控制参数，一方面，使机器人在最短的时间内做出快速回避反应，提高了系统的智能性；另一方面，算法中利用动力学控制代替了未知控制，减少壁障过程中由于速度突变引起的关节冲击力，提高了系统使用寿命。

依据这些技术通过对本项目的研究和探索，完成校企合作模式中机器人教具的开发与制作，为其他学院校企合作以及壁障机器人教具产品的制作提供一定的参考价值，并具有一定的推广价值。

三、研究内容和目标

1.研究内容

实现壁障机器人教具的设计，详细设计壁障机器人教具的主要组成部分，包括电机驱动控制、红外壁障等，基于模糊逻辑的冗余度机器人壁障算法、关联规则，使学生熟练使用AT89S52单片机技术、智能控制技术、Protel技术，提高自身的综合实践动手能力。

2.研究目标

充分发挥教育资源在培养高技能人才方面的作用，加强“双师型“教师队伍建设，解决传统理论教学所带来的弊端，学生参与实际项目，切实提高综合技能，实现校企合作，实现互惠互利、合作共赢。

四、研究工作基础

1.研究方法

（1）校企合作：资源整合，优势互补，解决机器人软硬件设计与制作过程中存在的问题；

（2）文献法：查阅大量的国内外模糊理论、关联规则以及机器人壁障算法的资料，对现有壁障算法进行研究；

（3）调查法：课题开题后首先对壁障机器人的软硬件设计进行了解，进而制定出相应的制作方案；

（4）实验法：对壁障算法及机器人行走进行实验，根据学校的教学需求提出相应的解决方案。

2.技术路线和实验方案

通过现有的试验设备，建立独立的试验室，聘请企业工程师与教师共同设计机器人，使用protel设计电子线路，并对AT89S52核心控制器写入程序进行试验，企业工程师、教师、学生共同解决问题。

国内外大量职业教育实践证明，校企合作是促进职业教育持续健康发展，培养高技能人才的有效途径。通过调查，学生们对专业公司的机器人教具设计与制作项目很感兴趣，学生参与到项目中，能够切实锻炼自身的实践动手能力，实现互惠互利、合作共赢。

[1]苏鑫.小型智能车自动驾驶系统设计与实现.西安理工大学，2008：23-56.

[2]张拓，戴亚文.基于AT89S52单片机的智能循迹机器人设计.机电工程技术，2009，38（01）,13-15.

[3]赵巧娥.自动检测与传感器技术[M].北京:中国电力出版社,2005．

[4]马淑华，王凤文.单片机原理与接口技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2005．

[5]赵亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].北京:人民邮电出版社,2003.

（作者单位：齐齐哈尔工程学院信息工程系）

（编辑 刘丽娜）