“創(chuàng)新與實踐”高級工作室系統(tǒng)解決方案

1、ETLabs-S創(chuàng)新和實踐”高級工作室系統(tǒng)解決方案二、 高級工作室的產(chǎn)品配置 . 1 1三、 “創(chuàng)新和實踐”高級工作室教育價值實現(xiàn) .2 23.13.1 適用范圍.2 23.23.2 教學目標.2 23.33.3 課程性質.2 23.43.4 教學模式.2 23.53.5 課程的教學基本內容和要求.3 33.63.6 和其他“創(chuàng)新和實踐”課程的關系 .4 4四、 產(chǎn)品性能指標. 5 54.14.1 智能移動機器人平臺 .5 54.24.2 機器人專題項目創(chuàng)新平臺 .8 8五、 ETLabs-SETLabs-S 環(huán)境設計.8 8六、 ETLabs-SETLabs-S 的服務.9 9七、 部分正在

2、合作的大學.9 9八、 總結.1010有限公司Co.,LtdCo.,Ltd上海廣茂達伙伴機器人ShanShan ghaighai GranGran dardar RoboticsRobotics目 錄、八一、刖 言.多年以來，我國的高等教育模式都是以傳授模式為主，學生在學習過程中沒有主動性， 沒有興趣，畢業(yè)后缺乏實際工作所需的技能和適應社會的素質。為了培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才， 大學必須開展創(chuàng)新教育，教育部本科教學評估已把創(chuàng)新和實踐教育列為主要評估內容之。機器人是多學科、交叉學科的綜合體，是最典型的機電一體化產(chǎn)品。對于工科領域的 機械工程、電子信息、自動控制、傳感器和測試技術、計算機硬件及軟件、人工智

3、能等 學科均是最佳的教學研究平臺。另外，機器人是前沿的學科，易于激發(fā)學生的興趣。因 此建設以機器人為主要平臺的創(chuàng)新教學實驗室，可以讓各個專業(yè)的學生在專業(yè)課程學習 的基礎上，將理論知識結合到實踐中，拓展綜合專業(yè)知識，發(fā)展多元智能，提高其創(chuàng)新、 實踐和自主建構知識的能力。本文將為貴校提供以智能機器人為主要平臺的工科創(chuàng)新教育高級工作室系統(tǒng)解決方 案“ETLabSSETLabSS”，本方案具有以下特點：（1 1） 以精心設計的動手項目為導向，使學生在實施項目的過程中建構廣域的工科知 識基地，對材料、機械、電子、計算機硬件、軟件均有直觀的認知。（2 2） 使學生在實踐項目的過程中激發(fā)和強化他們的創(chuàng)造力、

4、動手能力、協(xié)作能力、 綜合能力和進取精神。（3 3） 運用基于多元智能和多元能力的評價體系，幫助學生全方位認知自己的能力結 構和能力特點，為系統(tǒng)建構他們的能力特點打下基礎。（4 4） 幫助學生對產(chǎn)品開發(fā)、項目管理等有直觀的認知。（5 5） 采用了先進的教育理念，有助于教師掌握全新教育理念，有助于學校決策層系 統(tǒng)推動教育改革。（6 6） 循序漸進的動手項目有很好的趣味性和挑戰(zhàn)性，能有效激發(fā)學生的學習興趣。（7 7） 根據(jù)中國教育現(xiàn)狀歷經(jīng)八年開發(fā)成功的系統(tǒng)解決方案， 擁有革命性的系列專利 產(chǎn)品，以及完善的服務，能確保教育價值的實現(xiàn)。、高級工作室的產(chǎn)品配置產(chǎn)品名稱型號圖片數(shù)量單價總價說明能力風暴智能

5、 機器人大學辦ASUIIASUII2020349934996998069980創(chuàng)新和實踐高 級課程套件AS-EISAS-EIS20209,5009,5001900001900002 個學生 1 套，教 師使用 1套， 備用 1套，可供 40 名 學生上課使用總 計259980259980注：運費另計，產(chǎn)品正常保用一年實驗室建設：根據(jù)每次服務 4040 個學生計算，ETLabs-SETLabs-S 需配置 2020 張工作臺，一張講臺, 2121 臺電腦，一臺投影儀，另需實驗室裝修費用。三、教學訓練適合工科類三、四年級學生，尤其是機械、電子、自動控制、信息、計算機類專業(yè)學 生。提供循序漸進的系統(tǒng)

6、訓練課程：創(chuàng)新和實踐高級課程，提供全套參考教材及資料， 貴?？梢栽诖嘶A上開發(fā)具有本校特色的課程。實驗室至少需要配置一名專職教師。3.1 適用范圍工科三、四年級學生，部分理科類高年級學生3.2 教學目標知識學習任務：對工程學科有深入的理解和體驗，自主建構專業(yè)知識。 熟悉國內外各種類型機器人設計和控制。創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)任務：十多種創(chuàng)新和實踐技能強化訓練。能力特長培養(yǎng)任務：進一步強化訓練自己的能力特長。知識自主建構能力培養(yǎng)任務：進一步強化訓練自主建構知識的能力，通過參和富有挑戰(zhàn)和激動人心的智能機器 人設計項目，進一步激發(fā)學生的學習興趣。學生通過本課程專題機器人設計項目的訓練， 能自主建構廣域的工

7、科知識，深入各個 專業(yè)課程知識的建構，同時能進一步強化創(chuàng)新和實踐的能力。3.3 課程性質創(chuàng)新和實踐高級課程是創(chuàng)新教育的基礎性課程，是各專業(yè)學生培養(yǎng)創(chuàng)新能力、動手能 力等全方位能力，通過動手項目初步體驗廣域的工科知識的綜合訓練課程，是學校創(chuàng)新 教育的奠基性和開創(chuàng)性課程。3.4 教學模式高級課程可以作為高年級學生的選修課，2 2 個學分。也可以作為學生課外活動平臺, 課程設計、畢業(yè)設計平臺，機器人創(chuàng)新競賽平臺和自動化、機械電子學科的教學平臺。 在教師引導下，學生自主了解機器人的結構、傳感器和編程控制方法，自主創(chuàng)新設計各 種類型的機器人。創(chuàng)意無限的機械設計體驗，培養(yǎng)學生想象力和動手能力，使學生主動

8、學習和使用機械、電子控制、自動化系統(tǒng)等專業(yè)課程中的知識。通過設計各種類型的機 器人，訓練學生的產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新思維能力。通過這些項目的鍛煉，能夠讓學生深刻領 會工科專業(yè)課程：電機驅動、計算機、 C C 語言、傳感器、自動控制、機械原理、電子、 機器人學等，并能產(chǎn)生濃厚的興趣，為以后的專業(yè)課程學習和職業(yè)發(fā)展奠定基礎。3.5 課程的教學基本內容和要求3.5.13.5.1 “創(chuàng)新和實踐”高級課程導言項目：（1 1）團隊激勵項目，分組，選組長，各組成員策劃組名，口號和動作。 知識：（1 1） 了解工科學生的知識和能力需求（2 2） 了解多元智能和多元能力及基于多元智能的評價體系（3 3） 了解成功智力理

9、論（4 4） 了解建構主義教學理念（5 5） 了解本課程的理論基石（6 6） 了解試錯學習方式（7 7） 了解團隊學習方式注：若在初級或中級課程的基礎上開設高級課程，則以上部分項目可作省略處理 能力：（1 1） 發(fā)現(xiàn)自己的能力特長（2 2）體驗團隊協(xié)作 興趣：（1 1）進入真正以學生為本的學習氛圍3.5.23.5.2 預備項目項目：（1 1） 國內外機器人介紹（2 2） AS-UIIAS-UII 機器人自檢項目（3 3） AS-UIIAS-UII 機器人演示項目（4 4） 高級伺服電機驅動卡體驗項目知識：（1 1） 對材料、機械零件、傳感器、電子器件、單片機、直流電機、伺服電機等 有直觀認知（

10、2 2） 掌握交互式 C C 語言的使用（3 3） 掌握 AS-UAS-U 和高級伺服電機驅動卡的使用（4 4） 掌握傳感器的檢測和電機的驅動方法 能力：（1 1） 培養(yǎng)動手能力，團隊協(xié)作能力，創(chuàng)新能力（2 2） 培養(yǎng)自學能力（3 3） 培養(yǎng)自我認識能力興趣：A.A.在充滿緊張和成就感的氛圍中團隊合作式進行機器人項目演練B.B.自己發(fā)現(xiàn)要探索的知識點3.5.33.5.3 專題項目項目：（1 1） 蛇行機器人項目（2 2） 追光機器人項目（3 3） 昆蟲機器人項目（4 4） 舞蹈機器人比賽項目 知識：（1 1）對機械設計、控制器設計、軟件設計有直觀認知（2 2）對產(chǎn)品設計的流程有直觀認知。（3

11、3）對傳感器有直觀認知和使用能力（4 4）對電機、傳動系統(tǒng)有直觀認知和使用能力（5 5）掌握基本的電路板焊接技術 能力：（1 1）培養(yǎng)空間想象能力、動手能力（2 2）培養(yǎng)協(xié)作能力和綜合能力 興趣：（1 1）在充滿樂趣和成就感的氛圍中自主體驗式學習（2 2）體驗機器人競賽（3 3）自己發(fā)現(xiàn)要探索的知識點、搭積木機器人、機器手爪、下棋機器人、步行機器人、六足機器人、雙臂機器人、打高爾夫球機器人3.5.43.5.4 綜合研究項目項目：（1 1） 機器人創(chuàng)新比賽項目（2 2） 論文競賽和演講比賽（3 3） 持續(xù)能力培養(yǎng)計劃知識：（1 1） 對項目管理有直觀認知（2 2） 對頭腦風暴創(chuàng)新技法和精確發(fā)明法

12、有直觀認知（3 3） 對機械、電子、控制、計算機硬件和軟件有進一步的直觀認知和初步的直觀 使用能力（4 4） 掌握一定的電子和軟件的調試技能（5 5） 了解論文的寫作方式（6 6） 了解演講稿的寫作和演講的基本技巧（7 7） 了解自己的能力結構（8 8） 掌握如何制訂持續(xù)培養(yǎng)能力的計劃 能力：（1 1） 培養(yǎng)創(chuàng)新能力、動手能力、綜合能力（2 2） 培養(yǎng)協(xié)作能力和進取精神（3 3） 培養(yǎng)自學能力和綜合分析能力（4 4） 培養(yǎng)寫作能力、演講能力、人際交往能力（5 5） 培養(yǎng)自我認識能力興趣：（1 1） 在實施挑戰(zhàn)性項目的競賽氛圍中自主體驗式學習（2 2） 自主探索知識，發(fā)現(xiàn)更多的問題（3 3） 擁

13、有成功的喜悅并共享同學間的鼓勵以上教學基本內容和要求可以根據(jù)各學校的具體情況進行適當調整。3.6 和其他“創(chuàng)新和實踐”課程的關系“創(chuàng)新和實踐”高級課程和初級課程、中級課程、專業(yè)課程在教育理念上一脈相承, 知識層面上前后關聯(lián)，逐步深化，專業(yè)化，能力培養(yǎng)和興趣激發(fā)上逐步遞進。高級課程涉及專業(yè)知識，因此只適宜作為選修課。所以，“創(chuàng)新和實踐”高級課程主要面向三四年 級的學生開課。四、產(chǎn)品性能指標4.1 智能移動機器人平臺AS-UIIAS-UII 基本配置:類別硬件名稱配置說明備注傳感器傳感器4個碰撞開關（常開）2 個紅外發(fā)射管1 個紅外接收模塊2 個光敏傳感器1 個聲音傳感器（麥克風）2 個光電編碼器

14、標準配置人體熱釋片傳感器超聲傳感器連續(xù)測距紅外傳感器數(shù)字指南針溫度傳感器視覺傳感器火焰?zhèn)鞲衅鳎鹊瓤蓴U展配件不包含在標準配置中微控制器微控制器CPU(68HC11E12 個 8 位累加器2 個 16 位變址寄存器1 個 8 位條件寄存器1 個 16 位堆棧指針/程序計數(shù)器M6800/M6801 指令系統(tǒng)16 位加減乘除指令300 余條指令片內存儲器512 字節(jié) EEPROM可重定位的 256 字節(jié) RAM無內部 ROM定時器和脈沖電路16 位定時器，頻率 2MHZ8M 晶振，3 個輸入捕捉5 個輸出比較串行口速度2Mbps和 PC 通信A/D 轉換器8 個輸入通道4 個轉換結果寄存器中斷16

15、個硬件中斷2個軟件中斷并行 I/O 口單片方法工作時38 個 I/O擴展方式時8 位數(shù)據(jù)單線16 位地址總線2 個 8 位 I/O 口1 個 I/O 口可以擴展 64K 存儲器能力風暴智能機器人大學版的標準配置包括一張多功能擴展卡復位系統(tǒng)上電自動復位 夕卜咅B(yǎng) RESET復位看門狗復位 時鐘監(jiān)視復位能力風暴機器人采用上電和外部復位兩種方式外部存儲器32K 地址空間，15 根地址線4 對輸入輸出控制線可擴展 32 個輸出或輸入口靜態(tài)不揮發(fā) RAM一對輸入輸出可以擴展 8 個 輸出或輸入口電源兩個電池插座通信MAX202 串 口驅動芯片硬件 擴展總線ASBUSA/ASBUSB共 28 個信號線：8

16、 個數(shù)據(jù)總線1 個復位信號1 個外部中斷輸入腳1 個電源信號1 個電機電壓2 個地線4 路輸入選擇線4 路輸出選擇線2 個輸入捕捉口1 個輸出比較口3 個模擬輸入口用戶可根據(jù)總線定義自己 開發(fā)擴展卡，以便擴展機器 人主板功能。只要擴展卡地 址不沖突，多個擴展卡可采 用疊加方式使用。驅動裝置直流電機2 個直流電機差動驅動喇叭1 個喇叭輸出比較控制LCD1 個 LCD顯示實時運行的信息多功能8 路數(shù)字輸入通道能力風暴智能機器人大學擴展卡4 路數(shù)字輸出通道版的標準配置包括一張多3 路模擬輸入通道4 路電機控制信號輸出2 路輸入捕捉口功能擴展卡本體參數(shù)外形尺寸： 220mm220mmxH150mmH1

17、50mm重量：1.1kg1.1kg運動性能可實現(xiàn) R=0R=0 轉彎，速度可調，最大速度：0.6m/s0.6m/s機械擴展能力1至3 2個直流電機；1至4個步進電機或者交流伺服電機；1至3 2個繼電器、 電繼閥、記憶合金；1至32個燈泡、電熱絲、蜂鳴器。電子擴展能力1至幾百路8位模擬輸入；3至幾十路輸出捕捉；32路數(shù)字式輸出。擴展實例： 超聲測距卡，紅外測距卡，6路伺服電機驅動卡，8路輸入輸出卡。軟件開發(fā)能力標準C語言子集，簡潔的專業(yè)程序員語言；支持浮點運算、指針、多維數(shù)組；先進的多任務操作系統(tǒng)ASOS；便于學習的圖形化交互式C語言；眾多的驅動程序和使用程序代碼。從流程圖編程開始，容易上手，激

18、發(fā)興趣，又可以從流程圖自動生成C C 語言，并可以直接用 C C 語言編程實現(xiàn)控制，從而得以深入學習語言。Y111后汨Ml右轉F*whie_E i= o)mt lr_l=O; intbmpl-G;void man()罰r_l町06stop(); dhvet 0.90hwat(O.lODOOD);mdtn( I.f15);moto( 2 J 60VJC 編程界面，左邊流程圖，右邊C 語言五、ETLabs-S環(huán)境設計目前的實驗環(huán)境均比較生硬?！皠?chuàng)新和實踐”高級工作室的環(huán)境設計遵循以下原則:(1)(1)以人為本，營造一個有親和力，有創(chuàng)新氛圍的全新學習空間。(2)(2)課桌四周有充分的活動空間和比賽空

19、間。(3)(3)力求體現(xiàn)學校特色，提升學校形象?！皠?chuàng)新和實踐”高級工作室的面積推薦為 120120- 150150 平方米。4.2 機器人專題項目創(chuàng)新平臺組件數(shù)：185185 個主要器件：伺服電機：8 8高級伺服電機驅動卡：1 1 伺服電機搖臂：8 8夾持組合件：1 1光敏傳感器：4 4燈：2 29V9V 電源適配器：1 1個個個個個個個利用創(chuàng)新平臺可以組成舞蹈機器人、搭積木機器人、機器手爪、下棋機器人、步行機器人、四足機器人、六足機器人、蛇行機器人、雙臂機器人、追光機器人、打高爾夫球 機器人等。舞蹈機器人下棋機器人六足機器人蛇形機器人參考圖六、ETLabs-S的服務ETLabs-SETLab

20、s-S 是系統(tǒng)解決方案，包含一系列量身定做的服務，下列服務不需另外付費:（1 1） 一次手把手培訓服務（確保上課老師上崗）（2 2） 提供全套課程標準、參考教材和教學方案（3 3） 一次教材開發(fā)支持（4 4） 一次工作室環(huán)境設計（5 5） 一次省、部或國家級教學環(huán)境研究資金立項申請支持（6 6） 教學平臺免費保用一年服務以下服務需計費：（1 1） 以上服務超出次數(shù)的部分（2 2） 合作研究（3 3） 國際交流（4 4） 緊急代上課程七、部分正在合作的大學（1 1） 英國女王大學（2 2） 哈爾濱工程大學（3 3） 江蘇大學（4 4） 四川大學（5 5） 江蘇科技大學（6 6） 上海交通大學（7

21、 7） 內蒙古工業(yè)大學（8 8） 重慶工學院（9 9） 常州機電職業(yè)技術學院（1010） 北京聯(lián)合大學(11)(11) 蘭州大學(12)(12) 復旦大學(13)(13) 北京航空航天大學(14)(14) 山東大學(15)(15) 北京工商大學(16)(16) 中國農(nóng)業(yè)大學(17)(17) 鹽城工學院(18)(18) 山東理工大學(19)(19) 第二炮兵工程學院(20)(20) 上海大學(21)(21) 合肥工業(yè)大學(22)(22) 青島大學(23)(23) 北京信息職業(yè)技術學院(24)(24) 北方工業(yè)大學(25)(25) 北京交通大學(26)(26) 北京印刷學院(27)(27) 東北大學(28)(28) 南京師范大學(29)(29) 天津師范大學(30)(30) 蘇州大學(31)(31) 重慶工學院(32)(32) 重慶郵電學院(33)(33) 上海電子信息職業(yè)技術學院(34)(34) 南京林業(yè)大學(35)(35) 淮安職業(yè)信息學院(36)(36) 蘇州經(jīng)貿學院0 0 0 0 0 0八、總結全球工科教育正面向培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，動手能力，協(xié)作能力等核心素養(yǎng)發(fā)展， 中國工科教育有沉重的傳授式教育的痼疾，中國工科畢業(yè)生創(chuàng)新能力、動手能力和協(xié)作 能力薄弱，正迫切需要創(chuàng)新教育。廣茂達經(jīng)數(shù)年精心研究推出的“創(chuàng)新和實踐”工作室系統(tǒng)解決方案，理念