“校企合作”共建機器人創新平臺,助推機器人技術研發

0引言

“高等學校本科教學質量與教學工程”要求高校推進素質教育,著力培養大學生的創新精神和實踐能力。機器人是跨專業、多學科理論與技術綜合的高新技術產品和系統,是進行創新教育改革的理想對象。機器人創新平臺的建設既能滿足本科生的專業課程要求、課程設計、畢業設計課題、機器人競賽的需要,還可以在創新實踐活動的引導下,培養學生綜合應用能力、科研能力和創新能力。而且這種機器人創新平臺也能服務於教師的科研,對完善學校學科專業體系建設、提升學校辦學質量等方面具有重要意義。

北京聯合大學機電學院自成立以來,在機器人課外科技活動,創新訓練計劃方面已經取得了一定的成績,在2013年底機器人創新實驗室。但由於實驗設備、場地、經費等條件的限制,學生對機器人領域的知識掌握有限,應用也受到限制,為此我們提出基於“校企合作”的機器人創新平臺的建設。對於學校來說,這種建設模式有非常重要的意義。

“校企合作”共建機器人創新平臺,助推機器人技術研發

1機器人創新平臺建設的意義

1.1有利於專業建設

企業的運營完全是基於市場的需求,它們更瞭解市場對學科專業的要求,在理論課程、實踐課程的建設方面能夠提出更有效的建議,在這樣的前提下,搭建機器人創新實驗平臺能為學校的學生和教師提供一個綜合的專業機器人教育和研究平臺,引導學生專業課程的學習和實踐,提高學生的創新能力和動手能力,完善院校學科專業體系,提升整個專業的教學水平。

1.2有利於提高學生的動手能力和創新能力

機器人設計與製作是一項綜合性、高難度的科技活動。通過學生參與企業的實習,如機器人的設計、組裝、調試等工作,充分調動學生的積極性,發揮創造力,使學生在實踐中進一步提高自己的綜合能力。學生們通過實踐與交流,將所學到的理論知識應用到實際當中,提高動手能力,科研思維能力和創新能力。

1.3有利於提高教師的科研水平

目前機器人領域縱向課題的申請多數要求解決機器人產業化瓶頸問題,如“2015年的國家高技術研究發展計劃”中有關智能機器人的幾個重點支持項目有“機器人RV減速器研製及應用示範” “移動操作機械臂核心技術研究及應用示範”等,均需要企業牽頭申報,還有“國家自然科學基金”、“北京市自然科學基金”等,如果能有相關企業提供實驗條件,或配合資助,申請成功的機率會大大提高。如果能與企業加強合作,得到地方或政府的資助的機率提高,無疑能為教師創造更多科研機會,提高教師整體的科研水平。

1.4有利於參加機器人賽事

近年來每年在國內外都會舉行各種機器人比賽,比如中國大學生機器人技術電視大賽和RoboCup,FIRA等機器人大賽。企業有較強的將設計轉換為實際產品的能力,通過與企業合作的方式,能儘快檢驗學生競賽作品的可行性,縮短將設計轉化成現實產品的週期,提高競賽機器人的可靠性、結構強度與精度,對於學生在機器人競賽中取得好的成績非常有幫助。

2機器人創新平臺建設的主要工作

通過去高水平學校或機構調研,如北京理工大學的機器人國家重點實驗室、中國科學院瀋陽自動化研究所的機器人學國家重點實驗室,學習這些機構機器人實踐平臺的建設模式,取長補短。同時也對機器人生產企業進行調研,分析這些公司主流產品和設計理念的優勢,與我院的人才培養方案相結合,選擇符合我院教學需要、教學特色的產品,集中進行機器人創新實驗室建設。學校目前主要與北京森漢科技機器人有限公司共同建設機器人創新平臺,組織相關專業的教師及學生參加專業培訓,根據學院的已有軟硬件條件開發適合本專業學生特點的基礎機器人平臺。

目前主要完成了以下幾項工作:

2.1機器人創新實驗室的建設

機器人創新實踐平臺的基礎是實驗室建設,針對學院目前的實驗室資源的情況及師資情況,結合已有的一些機器人實驗設備及科研成果建立一個集中的機器人創新實驗室,做到實驗室設備種類齊全,層次多樣,可服務於教學、競賽、產品研發等。主要工作包括實驗室設備類型及數量的確定、教師及企業人員的配置、待開發的機器人實驗平臺等。

根據學院各專業的培養方案、教學計劃、學生人數、實驗室的面積、實驗室現有硬件條件,以及機器人創新實驗室建設的目的來確定機器人創新實驗室的配置方案。確定了機器人創新實驗室的功能分區。

2.2機器人創新項目庫的開發

綜合考慮學生個人興趣、專業基礎等因素開發設計各種層次和類型的機器人創新項目,建立一個標準的、可擴展的項目庫。設計的項目應可以解決生產生活中的實際問題,為學生提供一個完整的從設計、仿真、加工、調試的機會,培養學生的創新意識與創新能力。

創新項目大致有兩類:

一類是教師或企業提出一個任務,一般來自於生產生活的需要,或者各類機器人比賽,要求機器人完成特定的任務,學生需要完全自己設計方案,教師和企業工程師共同對學生的設計過程進行指導。

一類是完全由學生自己去發現問題,可以依託學校每年的“大學生科研提升項目”,結合自己的專業水平、實踐能力去開發的項目,如目前正在進行的平行四連桿移動機器人的開發。

2.3校企合作方式的研究

有效利用企業和學校軟硬件優勢,實現優勢互補,合作共嬴,所以需要確定明確的校企合作方式,責權分明,才能實現校企共嬴、互惠互利,共同發展。

與企業主要的合作方式主要有5種:

(1)橫向課題的開展,學校教師承擔公司委託的開發項目,在研發過程中申請的知識產權可協商部分為學校所有。

(2)學生及教師到企業實踐,根據企業的需求以及學生的特點,每年的暑假派教師學生去公司進行企業實踐活動,全程參與機器人的設計、生產、銷售全過程。

(3)校企共同進行新產品的研發,根據企業需求共同進行新產品的研發,提高教師及學生解決實際問題的能力及創新意識。

(4)校企共同開發機器人創新實驗設備,根據學院學生的特點、課程的特點,學院的老師與公司專門為機器人創新實驗室研發機器人實驗設備。

(5)共同服務於機器人競賽,學校主要負責競賽機器人的設計,企業負責機器人的加工,縮短機器人競賽平臺的開發週期。

3依託機器人創新平臺取得的成果

通過機器人創新平臺的建設,成立了校級機器人實驗班,已完成了學生的選拔、培養方案及課程的制定。

校企合作進行機器人產品的開發,與北京森漢科技有限公司合作,在2014年重點開發了兩款機器人:一是為北京電視臺“2014最美和聲”節目開發的遞麥克機械手;二是為某大型商場開發的大型擎天柱機器人。

利用機器人創新平臺的通過參加機器人比賽,培養出了大批動手實踐能力強的學生,他們多次在北京及全國的電子設計競賽、飛思卡爾智能車比賽、機械創新大賽、各種級別的機器人比賽中榮獲多個獎項,為我校贏得了較好的榮譽,大大提高了我校的知名度。

4結語 

近年,我校的機器人創新平臺經過不斷的探索和改革,取得了一些成績,總結一下有以下的創新點:

1)校企合作、產研結合

,學校與企業共同參與機器人創新實踐平臺的決策、開展等,這在機器人創新教育方面屬於開創性的舉措;

2)功能綜合、應用為本,機器人創新平臺既可服務於實驗教學、學生創新競賽活動,也可用作教師的科研平臺,也是企業新產品的研發基地;

3)面向前沿、服務生產,機器人創新實踐平臺的科研立足於解決機器人設計、生產、應用當中的實際問題,在與企業的合作過程中,加速科研成果轉化,使科研成果儘快服務於生產。

總之,機器人創新平臺的實踐及效果在推進學生素質教育方面發揮了重要的作用。機器人創新平臺的建設是教學改革的一種有益的嘗試,它將根本改變現有的實踐教學模式,充分利用教學資源,提高辦學效益,促進創新人才的培養,是實踐教學改革中的重大舉措。


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