ETLabs-S“創新與實踐”高級工作室系統解決方案 上海廣茂達伙伴機器人有限公司Shanghai Grandar Robotics Co.,Ltd目 錄一、前 言2二、高級工作室的產品配置2三、“創新與實踐”高級工作室教育價值實現33.1適用范圍33.2教學目標33.3課程性質33.4教學模式33.5課程的教學基本內容和要求43.6 與其他“創新與實踐”課程的關系6四、產品性能指標64.1 智能移動機器人平臺64.2 機器人專題項目創新平臺9五、ETLabs-S環境設計10六、ETLabs-S的服務10七、部分正在合作的大學11八、總結12一、前 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，畢業后缺乏實際工作所需的技能和適應社會的素質。為了培養出優秀的人才，大學必須開展創新教育，教育部本科教學評估已把創新與實踐教育列為主要評估內容之一。 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品。對于工科領域的機械工程、電子信息、自動控制、傳感器與測試技術、計算機硬件及軟件、人工智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，易于激發學生的興趣。因此建設以機器人為主要平臺的創新教學實驗室，可以讓各個專業的學生在專業課程學習的基礎上，將理論知識結合到實踐中，拓展綜合專業知識，發展多元智能，提高其創新、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新教育高級工作室系統解決方案“ETLabs-S”，本方案具有以下特點：（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） 使學生在實踐項目的過程中激發和強化他們的創造力、動手能力、協作能力、綜合能力和進取精神。（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，為系統建構他們的能力特點打下基礎。（4） 幫助學生對產品開發、項目管理等有直觀的認知。（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推動教育改革。（6） 循序漸進的動手項目有很好的趣味性和挑戰性，能有效激發學生的學習興趣。（7） 根據中國教育現狀歷經八年開發成功的系統解決方案，擁有革命性的系列專利產品，以及完善的服務，能確保教育價值的實現。二、高級工作室的產品配置產品名稱型 號圖片數 量單 價總 價說明能力風暴智能機器人大學辦ASUII20349969980創新與實踐高級課程套件AS-EIS209,5001900002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259980注：運費另計，產品正常保用一年實驗室建設：根據每次服務40個學生計算，ETLabs-S需配置20張工作臺，一張講臺，21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、計算機類專業學生。提供循序漸進的系統訓練課程：創新與實踐高級課程，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，自主建構專業知識。熟悉國內外各種類型機器人設計與控制。創新與實踐能力培養任務：十多種創新與實踐技能強化訓練。能力特長培養任務：進一步強化訓練自己的能力特長。知識自主建構能力培養任務：進一步強化訓練自主建構知識的能力，通過參與富有挑戰和激動人心的智能機器人設計項目，進一步激發學生的學習興趣。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科知識，深入各個專業課程知識的建構，同時能進一步強化創新和實踐的能力。3.3課程性質創新與實踐高級課程是創新教育的基礎性課程，是各專業學生培養創新能力、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，是學校創新教育的奠基性和開創性課程。3.4教學模式高級課程可以作為高年級學生的選修課，2個學分。也可以作為學生課外活動平臺，課程設計、畢業設計平臺，機器人創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，自主創新設計各種類型的機器人。創意無限的機械設計體驗，培養學生想象力和動手能力，使學生主動學習和應用機械、電子控制、自動化系統等專業課程中的知識。通過設計各種類型的機器人，訓練學生的產品開發和創新思維能力。通過這些項目的鍛煉，能夠讓學生深刻領會工科專業課程：電機驅動、計算機、C語言、傳感器、自動控制、機械原理、電子、機器人學等，并能產生濃厚的興趣，為以后的專業課程學習和職業發展奠定基礎。3.5課程的教學基本內容和要求3.5.1 “創新與實踐”高級課程導言項目：（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） 了解工科學生的知識和能力需求（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） 了解成功智力理論（4） 了解建構主義教學理念（5） 了解本課程的理論基石（6） 了解試錯學習方式（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） 發現自己的能力特長（2） 體驗團隊協作興趣：（1） 進入真正以學生為本的學習氛圍3.5.2 預備項目項目：（1） 國內外機器人介紹（2） AS-UII機器人自檢項目（3） AS-UII機器人演示項目（4） 高級伺服電機驅動卡體驗項目 知識：（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（2） 掌握交互式C語言的使用（3） 掌握AS-U和高級伺服電機驅動卡的使用（4） 掌握傳感器的檢測和電機的驅動方法 能力：（1） 培養動手能力，團隊協作能力，創新能力（2） 培養自學能力（3） 培養自我認識能力興趣：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. 自己發現要探索的知識點3.5.3專題項目項目：（1） 蛇行機器人項目（2） 追光機器人項目（3） 昆蟲機器人項目（4） 舞蹈機器人比賽項目知識：（1） 對機械設計、控制器設計、軟件設計有直觀認知（2） 對產品設計的流程有直觀認知。 （3） 對傳感器有直觀認知和應用能力（4） 對電機、傳動系統有直觀認知和應用能力（5） 掌握基本的電路板焊接技術能力：（1） 培養空間想象能力、動手能力（2） 培養協作能力和綜合能力興趣：（1） 在充滿樂趣和成就感的氛圍中自主體驗式學習（2） 體驗機器人競賽（3） 自己發現要探索的知識點、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3.5.4 綜合研究項目項目：（1） 機器人創新比賽項目（2） 論文競賽和演講比賽（3） 持續能力培養計劃知識：（1） 對項目管理有直觀認知（2） 對頭腦風暴創新技法和精確發明法有直觀認知（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應用能力（4） 掌握一定的電子與軟件的調試技能（5） 了解論文的寫作方式（6） 了解演講稿的寫作和演講的基本技巧（7） 了解自己的能力結構（8） 掌握如何制訂持續培養能力的計劃能力：（1） 培養創新能力、動手能力、綜合能力（2） 培養協作能力和進取精神（3） 培養自學能力和綜合分析能力（4） 培養寫作能力、演講能力、人際交往能力（5） 培養自我認識能力興趣：（1） 在實施挑戰性項目的競賽氛圍中自主體驗式學習（2） 自主探索知識，發現更多的問題（3） 擁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各學校的具體情況進行適當調整。3.6 與其他“創新與實踐”課程的關系“創新與實踐”高級課程與初級課程、中級課程、專業課程在教育理念上一脈相承，知識層面上前后關聯，逐步深化，專業化，能力培養和興趣激發上逐步遞進。高級課程涉及專業知識，因此只適宜作為選修課。所以，“創新與實踐”高級課程主要面向三四年級的學生開課。四、產品性能指標4.1 智能移動機器人平臺AS-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個光電編碼器標準配置人體熱釋片傳感器超聲傳感器連續測距紅外傳感器數字指南針溫度傳感器視覺傳感器火焰傳感器，等等可擴展配件不包含在標準配置中微控制器微控制器CPU（68HC11E1）2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/程序計數器M6800/M6801指令系統16位加減乘除指令300余條指令片內存儲器512字節EEPROM可重定位的256字節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位數據單線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上電自動復位外部RESET復位看門狗復位時鐘監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不揮發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個數據總線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總線定義自己開發擴展卡，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擴展卡8路數字輸入通道 4路數字輸出通道 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 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本體參數外形尺寸：220mmH150mm重量：1.1kg 運動性能可實現R=0轉彎，速度可調，最大速度：0.6m/s機械擴展能力至個直流電機；至個步進電機或者交流伺服電機；至個繼電器、電繼閥、記憶合金；至個燈泡、電熱絲、蜂鳴器。電子擴展能力至幾百路位模擬輸入；至幾十路輸出捕捉；路數字式輸出。擴展實例：超聲測距卡，紅外測距卡，路伺服電機驅動卡，路輸入輸出卡。軟件開發能力標準語言子集，簡潔的專業程序員語言；支持浮點運算、指針、多維數組；先進的多任務操作系統；便于學習的圖形化交互式語言；眾多的驅動程序和應用程序代碼。從流程圖編程開始，容易上手，激發興趣，又可以從流程圖自動生成C語言，并可以直接用C語言編程實現控制，從而得以深入學習語言。 VJC編程界面，左邊流程圖，右邊C語言4.2 機器人專題項目創新平臺組件數： 185個主要器件： 伺服電機： 8個 高級伺服電機驅動卡： 1個 伺服電機搖臂： 8個 夾持組合件： 1個 光敏傳感器： 4個 燈: 2個 9V電源適配器： 1個利用創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 蛇形機器人五、ETLabs-S環境設計目前的實驗環境均比較生硬?！皠撔屡c實踐”高級工作室的環境設計遵循以下原則：（1） 以人為本，營造一個有親和力，有創新氛圍的全新學習空間。（2） 課桌四周有充分的活動空間和比賽空間。（3） 力求體現學校特色，提升學校形象?！皠撔屡c實踐”高級工作室的面積推薦為120150平方米。參考圖六、ETLabs-S的服務ETLabs-S是系統解決方案，包含一系列量身定做的服務，下列服務不需另外付費：（1） 一次手把手培訓服務（確保上課老師上崗）（2） 提供全套課程標準、參考教材和教學方案（3） 一次教材開發支持（4） 一次工作室環境設計（5） 一次省、部或國家級教學環境研究資金立項申請支持（6） 教學平臺免費保用一年服務以下服務需計費：（1） 以上服務超出次數的部分（2） 合作研究（3） 國際交流（4） 緊急代上課程七、部分正在合作的大學（1） 英國女王大學（2） 哈爾濱工程大學（3） 江蘇大學（4） 四川大學（5） 江蘇科技大學（6） 上海交通大學（7） 內蒙古工業大學（8） 重慶工學院（9） 常州機電職業技術學院（10） 北京聯合大學（11） 蘭州大學（12） 復旦大學（13） 北京航空航天大學（14） 山東大學（15） 北京工商大學（16） 中國農業大學（17） 鹽城工學院（18） 山東理工大學（19） 第二炮兵工程學院（20） 上海大學（21） 合肥工業大學（22） 青島大學（23） 北京信息職業技術學院（24） 北方工業大學（25） 北京交通大學（26） 北京印刷學院（27） 東北大學（28） 南京師范大學（29） 天津師范大學（30） 蘇州大學（31） 重慶工學院（32） 重慶郵電學院（33） 上海電子信息職業技術學院（34） 南京林業大學（35） 淮安職業信息學院（36） 蘇州經貿學院。 。八、總結全球工科教育正面向培養學生的創新能力，動手能力，協作能力等核心素養發展，中國工科教育有沉重的傳授式教育的痼疾，中國工科畢業生創新能力、動手能力和協作能力薄弱，正迫切需要創新教育。廣茂達經數年精心研究推出的 “創新與實踐”工作室系統解決方案，理念創新、產品創新、服務創新、設計完備、操作清晰，是中國唯一全