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面向新工科的智能移动机器人实践平台建设
2020-01-02 09:16   审核人:

新工科是国家战略发展的必然要求,是高等工程教育的里程碑。新工科引领性、交融性、创新性、跨界性、发展性的特征对工程实践教育提出了更高要求。

智能移动机器人作为一个多学科交叉融合的综合载体,涵盖了电子信息、检测、控制、机械、计算机、材料、人工智能等诸多大类学科,应用范围几乎可以涉及到日常生活和军事应用的所有领域。

以智能移动机器人教育为载体,采用“做中学”理念的实践平台,可以使学生在实践过程中,以探索为中心,主动学习知识,变被动学习为主动学习;可以实现多学科之间的技术共享和协作创新,解决在传统的工程实践教学中,实践类型单一、实践内容枯燥、缺乏学科间交叉融合等因素导致的学生缺乏兴趣,实践效果不明显等问题。

通过智能移动机器人实践平台将机器人教育的本质和内涵科学地渗透到各学科专业,提高实践能力,有效激发学生的创新思维和协作能力。营造以学生为本的教学氛围,让学生在充满乐趣和成就感的氛围中体验宏光彩票网所带来的愉悦感受。

实践平台建设以来,开展了一系列宏光彩票网,在教师和同学的共同努力下也取得了丰硕的成果。

一、 组建团队

1、 智能车竞赛团队

智能车竞赛团队面向控制工程学院,计算机工程学院学生进行招新和培养,成员包括大一至大四的本科生,遵循智能车竞赛以“立足培养,重在参与,鼓励探索,追求卓越”为指导思想,旨在促进素质教育,培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识,激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神,为优秀人才的脱颖而出创造条件。

通过选拔队员参加“恩智浦杯智能汽车竞赛”、“全国大学生电子竞赛”、“挑战杯”等各类全国科技类竞赛,不断为学校、为团队、为个人争夺荣誉。

 

2、 RoboCon竞赛团队

为了激发广大学生对高科技的兴趣与爱好、激励创新意识、活跃校园科技活动、培养未来科技人才,组建RoboCon竞赛团队,以机器人制作、参加全国大学生机器人竞赛为依托组织大至大四的本科生利用业余时间,以兴趣引导为主,自主设计、组装调试机器人完成比赛任务,培养创新意识、团队协作精神,增强综合素质。

 

3、 RoboMaster竞赛团队

为参加2020年全国大学生机器人大赛RoboMaster 机甲大师赛新组建的团队,招收大一至大三对机器人设计、制作、软件算法编程有兴趣的控制工程学院、计算机控制学院数理与统计学院本科生。


二、 利用各种机器人开展培训工作

1、 智能移动机器人基础知识培训

定期开展基础知识培训及技术交流,使学生快速了解掌握所需知识,构建完整的知识体系,为开展项目训练打好基础。

 

  基础培训内容如下表所示:

在培训过程中,学生要搭建各种简易的机器人,了解各种机器人的工作原理,并在此基础上完成机器人的简单控制。

2、实战项目训练

设计不同层次和难度的实战项目,以实战项目为载体,以目标为导向,组织学生完成趣味性强,具有一定难度和实际应有价值的项目,以实战项目带动教学,以实际问题带动学习兴趣,以实践应用启动创新能力。使学生获得成就感,激发学生深入学习的热情。

完成的实战项目如下所示:

1) 深度学习智能自主巡线机器人

搭建深度学习框架,利用摄像头采集道路信息,完成图像处理后,进行模型训练,从而完成小车的自主行驶。

 

2) 无人驾驶智能避障越野车

利用激光雷达和IMU构建SLAM地图,编写路径规划和避障算法使越野车模在赛道上完成无人驾驶。

 

3) 基于激光雷达的惯性导航全向机器人

利用激光雷达和IMU使用全向机器人完成地图构建与自主导航。

 

4) 基于图像识别信标灯灭灯机器人

设计麦克纳姆轮全向机器人,利用摄像头完成信标灯识别定位,自主规划路径,行驶到信标灯附件完成灭灯操作。

 

5) 基于车路协同的智能交通系统

设计缩微车模型,在缩微道路上完成交通灯、道路标志等元素自动识别,利用车路协同控制算法,实现多个车辆在规划路径下自主行驶。

 

6) 具有自动瞄准射击功能的步兵机器人

搭建全向机器人,搭载机炮和瞄准系统,完成行进间自动目标获取、瞄准及射击。

 

7) 自平衡直立巡线机器人

搭建两轮自平衡机器人,完成自动巡线、避障行驶。

 

8) 基于电磁引导室外越野四轮巡线避障小车

搭建四轮越野小车,使用电磁传感器完成道路识别、自主躲避障碍等功能,使小车在赛道上高速行驶。

 

三、 参加科创竞赛

各团队学生参加各类科技竞赛并取得了优异成绩。

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛室外光电国家一等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛室内创意国家二等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛室外挑战国家三等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛双车会车华北赛区一等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛无线节能华北赛区二等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛光电四轮华北赛区二等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛信标组华北赛区二等奖

2019年第十四届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛室外电磁华北赛区二等奖

2019年第十八届全国大学生机器人大赛ROBOCON三等奖

2019年全国大学生电子设计竞赛国家级一等奖

2019年第二十一届中国机器人及人工智能大赛深度学习智能竞速赛一等奖

2019年第二十一届中国机器人及人工智能大赛无人驾驶智能竞速赛二等奖

2019年第二十一届中国机器人及人工智能大赛只能养老比赛二等奖

四、 申请项目

申报2019年东北大学秦皇岛分校教学研究与改革项目——面向新工科的智能移动机器人实践平台建设

申报2019河北省高等教育教学改革研究与实践项目——新工科背景下智能机器人“双创”实践教学体系构建

申请2019第二批教育部产学合作协同育人项目

五、 发表教改论文

孙文义,顾德英,马淑华.略论开放式大学生创新实践平台建设.创新创业理论研究与实践.2019,21

 


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