机器人跨学科内容融合的研究论文

机器人实验教学论文

1改革措施与实践结果

1．1实验平台的建设

为了强化学生在机器人方面的实践环节，首先需要构建机器人实验平台。让学生在课堂教学中了解机器人的基本组成、工作原理等，而学生的综合分析能力和解决问题的能力只能通过实践才能得到锻炼及提升。学生通过课堂教学了解机器人的基本组成、工作原理等，通过实践锻炼提高综合分析能力和解决问题的能力。依托西安交通大学机械基础实验教学中心的资源，将现有的实验教学机器人资源进行整合，构建机器人实验教学平台，包括:开放源代码的固高等国产机器人;具有示教手持盒的日本生产的商业机器人MOTOMAN－SK16、川崎RS10N等工业机器人;进行二次开发、能够组合使用的博时机器人。在机器人实验教学中，为学生的实践环节提供了足够的教学资源。

1．2改革实验教学体系，丰富实验层次

目前的实验教学体系多数为实验教师针对某一点进行实验教学。但是机器人本身具有实践性强、学科融合范围广的特点，机器人实验已经不能仅仅依靠单独的一个实验进行支撑，需要与机械结构、轨迹规划、系统控制、传感器等技术进行融合。目前开展的机器人实验往往着重于某一方面，不同的教师由于个人研究方向不同，或者专业限制，往往开展实验项目侧重自己的方向。但在本科教学中，还需要注重学生知识面的扩展，学生应全面地了解各个方面，开拓学生的眼界，因此机器人实验应增加“广度”。系统级的机器人实验是一种全新的实验形式，它将机械结构分析、建模、传感器技术、机械控制等多学科融合。在实验项目实施中，学生以团队形式进行实验，分工明确，为学生应用多种学科知识提供了平台，培养了学生创新和团队协作能力。在结构部分，小型的博时串联机器人拆装与建模分析、慧鱼模型搭建机器人;在机器人结构实验方面，以六自由度模块化可拆装串联机器人为平台，学生可自由搭建2～6自由度五种组合方式机器人系统。该机器人各关节内部结构多样化，采用了同步齿形带传动、谐波减速传动、行星减速传动、锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等多种传动方式。每一模块均为透明封装，可直观看到内部传动结构及运动形式，并可将其拆装至螺钉级。通过机器人本体装拆实验可以提高学生对机构中各种传动原理的直观认识，锻炼学生的装配能力，并以此了解零件加工工艺与特点，增强学生对机构运动形式实践的动手操作能力。慧鱼模型是一套由机械构件、传感器、控制部件组成的机电产品。在控制部分，现有的实验仪器分为商业机器人及科教公司研发机器人。商业机器人技术成熟，使用可靠，但控制源代码不开放;科教公司研发机器人源代码开放，但设备使用可靠性较差，因此实验内容需要对两种实验设备进行调整，克服两类实验设备各自的缺点，让两者互补，形成对学生的全面培养。学生在对已有的机械工业中常见机器人使用后，工业中的手持器可供学生直接操作，将教学理论与工业实践并重，学生可以直接通过控制使用了解机器人的基本轨迹规划等，将注意力集中到机器人实验的主要问题中。科教公司研发的机器人源代码开放，学生在学有余力的情况下，能够进行二次开发，将机器人控制技术与传感器技术等相结合，提高学生兴趣，培养学生的创新能力。

1．3教学方法的改革，提高学生兴趣

机器人广泛应用在各个工业领域，实验教学与其中机械部件包括连杆、齿轮、马达、涡轮等，一般工程机械制造所需要的零部件在模型中都能找到，模型中的零件可以在短时间内插装和拆卸，为学生想象力插上了翅膀，在对实际机器人拆装后，组建属于自己的机器人，提高学生兴趣，增强学生对于传动知识的理解。工程应用是互相联系，密不可分的。以实验室中固高柔性制造系统为例，机器人在中间起到了仓储、上下料作用，完全实现了自动化控制，因此在机器人实验的开发中应联系工程背景，提高学生兴趣。实验体系包括常见的机器人运动学实验、动力学分析实验、轨迹规划实验，并且需要让学生明白机器各个部分的组成，因此在实验授课时，控制类教师与机械设计类教师应联合开发机器人实验，使学生将课程中学习的知识运用到实验中，加强理论与实践的结合。在学生使用中，学生可以先从柔性制造系统进行认知机器人广泛应用在各大工业领域，然后进行机器人的拆装，了解机器人的各个组成部分，随后进行自己控制机器人的运动轨迹，对运动轨迹进行规划。在学生全面了解机器人知识后，在综合实验中，学生可以选择偏结构方面的实验，如用慧鱼模型搭建机器人;也可选择偏控制方面实验，如机器人的视觉系统的开发;也可将二者结合，设计出新的机器人结构、系统等。这是一个从认知到实践的过程，符合人的一般认知规律。机器人学科具有更新快的特点，作为教师在教学时不仅需要给学生技术指导，更应该着重培养学生对机器人技术发展趋势的了解，培养学生的创新意识，让学生尽可能参与实验的各个环节，增加学生的主观能动性，包括实验问题的提出、实验机器人的.确定、实验程序(路线)的设计以及分析总结等。只有在实验过程中，学生团队精神、创新能力、动手能力等素质才能得到培养。

1．4考评方法的改革，突出培养学生能力

目前对学生的考核较为单一，仅是考核学生最终的实验结果，不仅不能督促学生对实验结果等进行合理分析，而且对于学生在实验中的操作也忽略了，这对于机器人实验考评而言是不合理的，机器人实验作为一门实践性很强的课程，没有一个唯一确定的答案。机器人结构分析实验可以培养学生空间想象的能力，关注细节的能力，机器人轨迹规划则涉及到数学在实际生活中应用的能力，而软件编程涉及规划能力。它反映了学生的空间想象和规划能力，对新事物的敏感度、以及完成任务的执行力。因此改革学生的实验考评体系非常必要。合理的考评方式不仅能使学生掌握机器人的相关知识，而且能对学生在后期机器人研究中起到一个引导作用。目前机器人实验教学的成绩评定中遇到的突出问题，即做为项目存在的机器人实验在学生评价体系中不应该规定学生的研究范围，而应该对学生综合能力进行考察，这就需要一个多元化和标准化的考核方式。在机器人实验中，学生以小组为单位，互相配合实验，在考核过程中，学生在实验中的过程考评应该占到非常重要的地位。为了避免教师的主观影响，学生应该进行互评，将学生互相之间的评价纳入考核方法。

2结语

经过机器人实验教学改革，学生普遍反应良好，增加了学生的动手实践能力。机器人实验教学改革是一个需要长期积累、不断深化的过程，需要在不断探索中提高总体教学质量，在实际教学中需要重视实践性环节，注重激发学生的学习主动性，培养学生的研究开发兴趣和科学创新精神，激励创新思维，培养学生解决实际问题的能力和创新设计能力。

高职院校智能机器人教学的探索论文

高职院校开展智能机器人教学在于培养学生成为高级技术应用型人才，从而服务于一线的生产企业。因此，各大高职院校都积极响应智能机器人技术发展的号召，纷纷建立专门的智能机器人实验室，并在各个学科间开展智能机器人选修课，让不同专业的学生对智能机器人技术有所认识。智能机器人自身包含了许多的专业知识，是一门综合性的专业技术，例如，计算机电子技术、人工智能以及自动化控制等，高职院校通过开展智能机器人实践教学，让学生通过实践进行自主的创新学习，激发了学生学习兴趣，提高学生们的科技创新能力。该文结合智能机器人教育在高职院校的发展现状，阐述了智能机器人教学的必要性和适用性，从而提高智能机器人教学的质量。

1智能机器人教学的优势

1.1对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义

智能机器人最大的特点在于它是一门综合多个学科的应用型技术，所涉及的学科都与计算机技术、机械工程技术、人工智能技术以及设备自动化技术等实践类专业有关，对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义。高职院校开展智能机器人教学，通过让学生对智能机器人进行设计和实际操作，掌握智能机器人系统的定义以及智能机器人内部结构和相关的控制技术等，有利于学生在后期的实践过程中，能够在控制设计和软件编制上对智能机器人进行开发。通过高职院校对智能机器人的有效教学，加强了学生对现代化机器人的认识，激发了学生学习的热情和兴趣，培养了学生创新意识。

1.2通过开展智能机器人教学，能培养大批的高端技术型人才

我国的经济发展和科技创新都离不开人才，以人为本是我国的基本方针，所以各大院校应该与时俱进，为国家为社会培养技能型应用型的高端人才。所以智能机器人技术要与高职院校的教学活动相互融合，增强学生的实践操作能力。我国的教育部门也应给予支持和鼓励，加大对智能机器人技术在各个高职院校的开展和普及，提高学生的就业率，此外，还应组织各大院校开展智能机器人科技竞赛，让学生们学以致用，培养学生的自主创新能力，为企业培养真正的专业技能人才，并更好的服务于社会。

2高职院校智能机器人教学实践

在高职院校智能机器人教学中，教师应重点开展编程教学，夯实学生的专业基础，并优化教学过程，注重实践教学，以提高学生的学习能力及学习水平，从而提高学生的社会竞争力，促进学生长远发展。

2.1注重编程教学，夯实学生基础

随着我国社会的发展，我国的教育事业也跟随时代的步伐，不断的进行科技创新改革，对于信息化和科技化发展的今天，人们的生活从计算机的应用过渡到智能化时代，所以，智能机器人教学活动的开展，不但为培养学生创新能力提供了平台，也为未来社会智能化提供可创造性发展空间。随着智能化机器人教学深入到高职院校的课堂中，学生通过实践的创新，方便智能机器人与地方传统产业的结合，从而真正为社会发展做贡献。智能机器人技术中最主要的部分就是程序，最复杂的就是编程，学生通过对智能机器人理论的学习，掌握智能机器人学习的定义、内部程序、软硬件设备以及编程环境，通过对智能机器人进行简单的组装和拆卸，结合理论知识，让学生进一步夯实基础。高职院校定期进行智能机器人教学的考核，设立难易不同的案例，激发学生的挑战意识，从而培养学生学习意识，并培养学生善于总结知识的`能力，从而提高学生的学习能力与学习水平，无论在今后的学习中还是工作中，都将有利于学生们的身心健康发展。

2.2优化教学过程，开展实践教学

随着我国教育事业的蓬勃发展，也促进了高职院校的长远发展，为培养学生实际操作能力，更好的发挥智能机器人技术的学科应用，各高职院校可以通过以下3种方法带动学生走进智能机器人的实际课堂之中。首先，将智能机器人教学与课堂教学进程相融合，其次，大力宣传并开展各类专业的选修课，尤其是工科类专业，通过讲解智能机器人的软硬件设施，以及智能的输入输出控制程序，让学生更好的将理论知识与实际操作相结合。再次，就是设置专门的智能机器人实验教学室，让学生们有充分的空间和时间动手实践，通过对智能机器人进行简单的拆卸和组装，研究智能机器人的传感器，激发学生的创新意识。教师可以通过实例，举例讲解智能机器人技术，并让学生参与思考和实践，巩固学生的知识，也达到学校的教学目的。再次，学生的实践操作比书本知识更能提高学生的设计兴趣，所以各高职院校可以针对典型的应用型实例，进行智能机器人技术的设计比赛，教育部门应给予高度重视，并设立创新能力的奖项，鼓励学生们勇于投身设计制作中，从而提升学生专业的水平，为社会提供实用性技能人才，为祖国科技的创新培养一批顶尖的专业技能型人才。

3结语

在高职院校，开展智能机器人教学对学生的发展具有重要的促进作用。学生通过对智能机器人的设计与实践操作，能够促进高职院校的专业建设，也使学校的教学形式和内容得到了丰富，所以，高职院校是学生学习和发展的平台，需要对智能机器人教学工作进行不断地创新，以满足学生的学习需求。创新代表着前进，学生的思想的创新，将会带来实践的创新，智能机器人教学模式的创新是教学改革的重点，对学生的技能提高有重要的意义。总体来说，在高职院校智能机器人教学中，教师通过科学教学，能够提高学生的专业水平，给国家和社会培养高端技术型人才，从而使学生在走出校园后能够更好地服务于社会。

参考文献

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