1、水陸空綜合建設方案機器人2015 年 4 月目錄目錄2一、 設計概述3二、特色41.教學、科研、競賽三位一體42.水、陸、空全方位設計43.教育物聯化設計44.智能機器人與物聯網結合5三、 機器人發展概述51.國際機器人發展52.國內機器人發展63.機器人需求7四、 實訓室功能概述71.教學功能72.科研功能83.競賽功能9五、 實訓室優勢111.系統的設備解決方案112.全面的培養方案123.完善的教學輔助資料134.先進的移動互聯網絡教學. 135.配套的青教成長方案146.較快的技術水平157. 一流的合作共建資源158.的行業. 16六、 合作方伙伴簡介171.工學院智能控制. 17七

2、、 實訓室建設方案181.遵循原則182.水陸機器人同步運動案例183.設備. 204.部分實訓內容205.部分課程教學大綱22八、 多仿生機器魚協作系統應用實例261.多仿生機器魚協作系統的開發與實現262.基于流場的多機器魚隊形控制研究273.對抗環境下多仿生機器魚協作. 284.水球比賽內容295基于狀態-動作選擇的協作推盤子306、 應用場景31九、 培訓服務支持32十、 設備簡介331. 機器人創新套件332. 水下機器人創新套件423. RoFish 多水下機器人協作. 454. 空中四旋翼創新. 48十一、 設計參考50一、 設計概述綜合由 2 部分，基礎教學（1 間）、競賽（1

3、 間）。基礎可以滿足 30 個人的教學和實驗需要，可完成水中、陸地、空中機器人基礎教學和創新實驗等內容；競賽為各項賽事提供模擬條件，學生們可以在中為參加國際水中機器賽、中國機器賽、應用水平大賽等賽事做賽前的演練和準備。具體設備如下表所示：注：以上配置參考，最終配置及報價根據最終建設方案而定二、特色1.教學、科研、競賽三位一體設備可以滿足學校的教學、科研和競賽三種功能。水中、陸地、空中機器人基礎作為教學、科研的場所；競賽用于備戰各類大賽。2.水、陸、空全方位設計包含水中、陸地、空中機器人，能夠讓學生全方位的了解和理解機器人。分類產品名稱型號單價數量合計陸地機器人 機器人創新套件-RoSys-E套

4、1280030384000中級版水下機器人水下機器人創新套件-中級版SFish-E套880030264000多水下機器人協MURP-C套1280001128000作-基礎版空中機器人空中四旋翼機器人-中級版Fly-E套480030144000合計9200003.教育物聯化設計對進行整體設計，并各具特色，將機器人教育與移動互聯網和網絡教育相結合，在此機器人中可以隨時隨地通過App 進行機器人學習。4.智能機器人與物聯網結合將智能機器人與物聯網相結合，充分擴充機器人的功能與應用。三、 機器人發展概述1. 國際機器人發展機器人技術綜合了材料、機械、電子、控制和信息科學等多學科知識，機器人產業的發展能

5、夠帶動整個相關的發展。機器人是 IEEE 科學家的未來科技發展方向之一。各國都在加速發展機器人技術及產業。主攻的是機器人技術；歐洲主攻的是服務和醫療機器人技術；人。主要是仿人和機器微軟等商業巨頭也開始進入服務機器人行業，并認為現在的服務機器人市場猶如 20 年前的個人電腦市場，正處在快速增長的前夕，蘊涵著巨大商機。工業機器人已經成為展示一個國家制造水平和科技水平的重要標志，在技術發達國家已經建立了一批工業機器人制造廠，如瑞典的 ABB、的 FANUC、M、德國的、的歐洲經濟、意大利AU 等，已經成為其所在國的支柱性產業。根據（UNECE），2008 年全球工業機器人裝機總量已經超過 100 萬

6、套，預計 2012 年新裝機數量將達到 15 萬套。隨著技術的進步和產業的發展，工業機器人的應用領域從傳統的制造業行業、物流行業不斷向食品、IC、MEMS、光電子等領域拓展。服務機器人是發展最為迅速的機器人領域，據國際機器人（IFR）2008年顯示，截至 2006 年底，世界累計安裝個人服務機器人 240 萬套，2007 年一年世界新安裝個人服務機器人達 100 萬套。預計 2012 年家用、與醫療康復等服務機器人將發展到 1700 萬套。器人將大幅增長，預計 2025 年將有 517 億機器人的顯示，服務機的市場規模。最近，、歐盟、韓國等都先后制定了服務機器人的研究國家計劃，試圖搶占這方面的

7、高技術研究制高點。目前服務機器人主要包括：助老/助殘機器人、教育/機器人、家用服務機器人和作業機器人。2.國內機器人發展中國正從制造大國制造強國，其中工業機器人作為一類高技術高附加值的重要基礎裝備，在汽車工業、航空制造、電子裝配和現代物流等規模化生產中確保產品質量與效率方面正發揮著越來越重要作用。在世界范圍內工業機器人平均年增長率在 5-8%左右，各類工業機器人20-25%的速度增長，預計2012 年各中國新安裝各類工業機器人 10000 臺，市場保有量將達到 48600 臺。隨著我國逐步進入化社會，我國助老助殘型服務機器人需求量井噴式增長。隨著國內生活水平的提高和教育投入的逐年遞增，我國教育

8、型、型機器人的需求也穩步快速。我國機器人技術的研究與開發，尤其是自 863 計劃啟動以來，一直將機器人作為重點支持的方向，國家中長期科學和技術發展規劃綱要將職能服務機器人列為重點方向，以服務機器人和作業機器人應用需求為重點，演技設計方造工業、智能控制和應用系統集成等基礎技術。經過二十多年的反戰，在機器人技術基礎理論、得重要進展。、系統集成和研發等方面取在工業機器人研究方面積累了重要基礎：開發出多種面向汽車、航空、物流等行業的弧焊、點焊、噴涂、搬運等工業機器人。服務機器人研究方興未艾：“十五”和“十一”863 計劃重點支持個人衛生護理機器人、陪護機器人、中醫機器人、多功能助行康復機器人、網絡化遠

9、程康復訓練機器人、老人/殘障者智能型室內輔助系統、老人/殘障者上下樓梯助行系統等助老助殘機器人，面向中小學和大學生的教育魚類機器人，面向、救援和極地科考的環境作業和雙足仿生機器人。機器人研發與產業極地建設取得沈陽自動化所、哈爾濱工業大學、進展：經過二十多年的發展，形成了以航空航天大學為代表的高校研究基地和以沈陽新松機器人公司、首鋼機器人公司等為代表的多個機器人開發與應用，并得到地方與企業的高度關注。綜上，機器人在工業領域已經得到廣泛的應用，其應用領域從傳統的工業領域向 IC、微納制造、生物制造等先進領域和教育、助老助殘、家政服務、環境作業等非制造領域發展。3.機器人需求顯示，在機器人相關行業中

10、，或以上學歷的占 6.8，本科學歷歷的占 57.6%，大專或以下學歷為主。從業先進制造業的占 35.6%。可見在先進制造業中，以高學的學歷以本科和大專學歷為主。機器人相關行業需求類型比例是，技能型占 46.75%,開發型占 40%，管理型占 13.3%。機器人相關企業對技能型開發型的需求比較多，占了需求量86.75%。可見先進制造業對技能型的需求較多。四、 實訓室功能概述1. 教學功能本實訓室通過項目制教學模式培養學生掌握智能機器人相關技術，具備扎實的電子技術、傳感器技術、控制技術、智能控制等應用技術，掌握智能機器人的感知、運動、通訊、協作等關鍵設計的專門知識和技能，并且具備在本專業領域進行機

11、器人操作和的職業素質。1）能力培養本實訓室的實訓，學生應該具備智能機器人操作的能力、單片機開發能力、傳感器應用能力、機電設備操控能力、電機控制能力、智能機器人安裝檢修及能力。2）就業崗位實訓就業崗位面向機器人產業相關企業偏重底層（感控層、傳輸層）一線崗位，從事智能機器人產品測試與售后、安裝檢修及、系統集成施工與維護等工作。培養具有一專多能、具有較強實踐能力的助理工程師水平的高級技術型專門。3）教學理念以應用為：讓學生學會使用智能機器人相關的各種傳感器、各種控制器、各種通訊方式、各種執行機構，并了解相關的特征、應用場景及檢修方法。以原理為輔助：以案例應用組織教學，通過案例的分析，使學生掌握智能機

12、器人內容的簡單原理。以工程為載體：實訓內容以智能機器人、仿生機器人、工業機器人、等貼近生活的實際工程實施為載體，通過項目的完整實施，讓學生了解智能機器人項目的工程實施方法及注意事項，了解相智能機器人的安裝和檢測方法，完成智能機器人 課程的學習和實訓內容；使學生了解和掌握之單片機控制、傳感器應用、系統、智能檢測和控制技術、無線通訊應用等知識內容，掌握物智能機器人的工程設計的基本流程和方法，并能夠根據設計要求進行工程施工和檢測調試。4）教學方式強調工作現場實際動手應用操作，以需求細化分析為根據，以滿足崗位技能的要求為目標，精心設計實訓課程，構建課堂、校企結合的教學環境、使理論教學與案例教學、互動教

13、學和豐富多彩的實訓教學相結合，強調學生主動參與、小組協作、應用實訓與課堂教學并重的教學方式。實訓環節：實訓環節由課程實訓、專項實訓和綜合實訓三種課程有機組成，其中課程實訓屬驗證性實訓，目的是驗證與掌握所學的技能點，通常在模擬工作現場的環境下，進行單項操作；專題實訓屬操作性實訓，目的是運用所掌握的操作技能，通常在仿真工作現場的環境下，進行任務式大作業操作；綜合實訓屬工作性實訓，目的是通過實訓操作工作經驗，通常在真實工作現場環境下，進行分步驟全流程綜合性工作操作。5）承擔課程單片機設計與開發傳感器應用與開發C 語言程序設計系統開發智能機器人機器人創新課程各種電子、機電工程類學生畢業設計項目2.科研

14、功能1）與項目。智能控制建立聯合，共同申請國家、省級科研2）參與中國水中機器人技術與應用收錄。賽技術研討會，能夠評選優秀、并被機器3）可進行傳感器相關項目、智能控制相關項目、多智能體相關項目、仿生機器人設計相關項目、復雜水環境下的多水下機器人協作理論與應用等項目的研究。3.競賽功能1）中國機器賽可組織學生參加 RoboCup機器賽，為學校爭取榮譽。水中組比賽曾在 2008 年被10 年連續被聯播。，受到廣泛關注，并該項目比賽盛況在 09、現場RoboCup 是全球最具的機器人賽事，每年都有上百所學校參與。在中國由中國自動化學會機器人競賽組織。2011 中國機器賽暨 RoboCup公開賽匯聚了來

15、自160 所大學的 1200 支隊伍，近 2200 多名隊員參賽，讓精密機械、遙感、電子計算、智能網絡等多種前沿科學技術得到全面展示，代表了國內機器人研發應用領域的一流水準。2）水中機器賽可組織學生參加水中機器賽，條件成熟可組織承辦水中機器人大賽。承辦該類響力。賽事，將有助于在范圍內大幅度本校的知名度和影水中機器賽是一項由中國自動化學會機器人競賽舉辦的，專工學院謝業性的比賽。該項賽事委托機器人競賽工作負責制定、策劃及實施。委員、中國水中機器技競賽。水中機器賽水中機器人技術領域設立最早最大的科賽從 2006 年開始已經成功舉辦了、濟南、蘇州、中山、太原、湖南等多屆，國內外幾十所院校參與了歷屆比賽

16、，深受眾多學者的肯定與廣大觀眾朋友的喜愛。、山東大學、等高校是該項目的發起。水中機器賽目前分三大類：全局視覺組、視覺組和仿真組，包含競速、追逐、水球等 10 多個比賽項目，所有項目都是以仿生機器魚為主體展開。其中，水球比賽是在水池中進行類似陸地足球形式的激烈對抗性比賽，既有很強的技術性，又有很高的觀賞性，是科研和科普的完美結合的科技活動。相比其他類型的機器人競賽，以水中仿生機器人為主的競賽項目是完全由提出并發展起來的，人的首創。這個比賽的創建把中國機器人競賽的歷史從參與的階段推進到主動創新和標準制定的新階段。五、 實訓室優勢從貴校智能機器人實訓室建設出發，的智能機器人實訓室建設方案。可以提供完

17、整的、系統的、可實施1）系統的設備建設解決方案；3）教師培養方案、提供教師可持續發展上升通道，工程、博士點建設；3）教師實驗手冊、授課用教學 PPT；4）學生堂測試題，教學管理；5）完整的專業實訓案例、實訓室建設解決方案；6）實訓專職教師培養、并提供教師；7）微軟教育、教學資源；8）名企名校合作資源。1. 系統的設備解決方案提供從基礎實驗到專業實訓的設備。RoSys 機器人教育具有易用性與靈活性等優點，并有獨有的專門為職業院校開發的可視化的流程圖編程大大簡化了教學和減少了學生初學機器人的恐懼感。，提供 RoSys 機器人創新、Sfish 水下機器人創新、多水下機器人協作（多機器人協作）、空中四

18、旋翼機器人等設備。前期可作為基礎教學、創新實驗和參加比賽之用，后期可向工業機器人、機器人、醫療機器人、特種仿生機器人、家庭服務機器人、機器人等各個機器人領域擴展。可視化流程圖編程 全面的培養方案通過與共建建設強化應用培養。1）跨學科的特點，使得共建任務。能夠承擔起培養學生多學科知識培養的現代科學技術的發展，各類邊緣學科和綜合學科的興起，要求學生必須擁有較為廣博豐厚的知識基礎，才能融會貫通、有所發現、有所創新，智能機器人是未來高科技的方向之一，智能控制的建設是教育和高科技的結合。由于智能機器人自身的特點和對未來社會的影響，智能機器人應用技術不僅僅是全面素質教育的好、好辦法，而且是培養應用型的重要

19、園地。2）能夠培養學生的學習、激發學生的想象力。通過研究設計、制作、調試，學生逐步了解認識各個智能機器人應用案例的原理、結構、功能、使用方法、注意事項，激發學生的想象力，培養了學生的設計能力、創新能力、動手能力、跨專業的綜合應用能力和學習，為全面素質教育的開展，開辟了新路，提供了好。3）培養學生的協作精神和團隊意識。智能機器人實訓室是跨學科的結合，從設計到組裝需要多學科的配合，完成這樣一個工程需要幾個學科（專業）的努力，這又培養了的協作精神。同時，有助于克服教育片面強調工具應用技能的學習而造成的程序設計思維素質培養的缺失，以及重“軟”輕“硬”、重模仿輕創新、重實踐輕理論等弊端。因此，智能機器人

20、技術教育為創新教育提供了廣闊的空間，是開發每個學生的特長和潛能、提高學生應用能力培養高素質創造性的好課題。3.完善的教學輔助資料提供完善的教學輔助材料，讓學校老師能夠拿到設備后就能夠進行課程實施。1）教學大綱：傳感器應用與檢測課程的教學大綱；包括整個課程的教學目標、內容概述、教學分析、教學資源、重點難點、每一章節的內容概述等；2）教學詳案：每一章的目標、概述、重點、難點、資源及每一節的教學內方法；3）：每一章每一堂課的授課 PPT；4）指導手冊：每一個案例的實驗指導手冊及需要提交的實驗內容；5）習題及：每一章節的課后習題及參考；6）大綱：每一章節的內容、重點、難點等；7）案例：每一章節所用到的

21、實驗案例詳解；包括組裝過程圖、程序樣例、運行結果等；4.先進的移動互聯網絡教學提供智能機器人教學，采用先進的網絡教學，把傳統學習方式的優勢和數字化學習的優勢結合起來，建立一種新型的學習模式，服務于學生和學校。1）為教師提供課前備課、布置預習、課堂講課、課后布置作業、自動評價作業的數字化。減輕教師的工作量，并提高教師的教學質量。2）通過，全程進行學習，能夠減輕學生的學習難度，為學生提供一個充分交學生的學習過程。流的3）為后續學生就業、企業招聘提供一個可以全面查詢學生學習狀況的庫。 配套的青教成長方案1）通過共同申報項目可進行學術交流、共同提高。為促進教師隊伍學術水平，建立共同交流、共同提高的。通

22、過建立智能機器人聯合臺，相關組織相關的技術研討會，為師生提供見解、共同進步的平被國內期刊全文刊登。2）項目協作可以成為教師展開智能機器人研究的理想。智能機器人是先進制造中的熱點和難點，可高質量和申請專利。北京大學智能控制已經通過與智能機器人有關的科研項目培養出博士生 20余名，生 40 余名，并在國際期刊、會議上數十篇。3）合作開發的組織過程可以為青年教師提供表現和學習的舞臺。合作項目的開發過程相當于一個實訓項目的實施過程，整個過程非常系統，其中涉及管理學、統計學、心理學等多個跨學科方向強化能力的過程，對于青年教師專業化成長非常有幫助，通過課題建設和競賽組織首先達到培養應用型資格的要求，進而達

23、到教育部倡導的通過加強實習、實訓、實踐、工學交替等多種方法培養應用型的目標。6.較快的技術水平通過共建機器人研發水平。借助智能控制的開發力量較快的提高本校智能1）智能控制具有創新精神，在相關研究領域處于國際領先，了解最先進的理論與技術，與國際上相關學術單地位，能夠把握學術發展位有廣泛學術交流。2）已經搭建了成實驗，成果，經驗豐富，并培養出一批優秀的博士、畢業生。智能控制已經與國內眾多高校（山東大學、太原理工大學、廣西工學院、西南民族大學等）建立了智能控制聯合，在建立聯合實驗室方面有著豐富的經驗。3）發揮各自優勢，形成互補，共贏發展。雙方發揮各自的優勢，深信學院一流的硬件環境、規模、地方特色等方

24、面有優勢；學術領先，有好的學術理論和方法，微軟提供優質教學資源，通過建立長期的合作和交流機制進行合作，可以在理論上進行前期研究，合作院校在技術上予以突破，充分發揮各自的地理和互補。的優勢，形成7.一流的合作共建資源基于教育部培養應用型的要求機器人聯合共建智能機器人培養實施方案。與合作可獲得一流的聲譽。具有國內第一流的智能控制實驗室、工程博士站、一批國內第一流的。與合作可獲得一流的資源。與共建的智能機器人實訓室建設解決方案。并可獲得！工學院智能控制智能機器人授牌！與合作可獲得教授（的專業建設顧問團隊支持。顧問團隊。有大學）、謝8.的行業1）教授，教授。1986 年和京大學獲博士學位。1993 年

25、赴于獲學士和學位，1992 年于北多倫多大學與國際知名學者 Francis 合作，1995.8-1997.10 獲德國基金資助在德國宇航中心與國際Ackermann 合。是國家教委作。現為跨世紀力學與工程科學系教授、博士生導師、基金、國家杰出青年科學基金、學術振興基金獲得者。近年來，教授主要從事復雜系統智能控制、多機器人系統的協調與控制、網絡化控制系統的分析與綜合等方面的教學與研究工作，特別是在參數攝動系統、離散事件系統、混合集成系統的分析與控制方面，做出了突出貢獻，取得了一系列具有國際水平的重要成就，其研究成果被國內外廣泛，并獲得國家教委獎(研究類一等獎)、國家自然科學獎、國家教委科技進步獎

26、(一等獎)、第一屆 P. T. Y.Ho Outstanding Pr Award、第一屆控制理論獎等多項。曾應邀赴講學，并在亞太地區大會上作大會。教授目前擔任國家自然科學基金信息科學部評審委員、中國自動化學會理事、控制理論專業副、國際聯絡、獎評審、自動委員、數學會會員、Mathematical Reviews化學報、控制理論與應用責任編委、動力學與控制學報、系統工程學報、控制與決策、信息與控制、ernational Journal of Computer Systems、Journal性控制審of Control Theory and Applications編委、中國系統復雜系統與基學術副

27、、數學辭海自動控制卷編委、信息與工程學部學術委員、國家等。2）謝1996 年獲得計算機科學與技術、應用數學雙學位，分別于 1998年、2001年獲得控制理論與控制工程的和博士學位，2003 年于博、博士士后出站，同年進入工學院任講師。現為工學院生導師。近年來，主要從事仿生智能機器人與智能控制、多機器人系統與協作控制等方面的研究工作，主持和參與多項國家自然基金、973、863 等項目。學術百余篇，被 SCI 收錄超過 30 篇。申請發明專利 10 余項。目前擔任中國自動化學會青年工作委員、中國自動化學會機器人競賽工作Asso委員、國家自然科學基金項目通訊評議、中國控制會議 2008 的te Ed

28、itor、國際會議 RoboCupernational Symium 2008的Program Committee Member、國際期刊ernational Journal of AdvancedRobotic Systems的 Editorial Advisory Board member、國際期刊The OpenOperational Research Journal的 Editorial Board Member。六、 合作方伙伴簡介1.工學院智能控制智能控制在教學和科研工作中作出了重要成績，為國家培養了一批高質量的從事系統與控制方面的。先后主持、承擔并完成了國家自然科學基金項目、國家

29、杰出青年科學基金等一系列研究項目，獲得包括國家自然科學獎、國家教委科技進步一等獎在內的多項，并正在承擔國家攀登計劃項目、國家基礎研究發展規劃(973)項目及國家自然科學基金等多項項目。已培養上百名名、博士及博士后。經過全體教師及的共同努力智能控制的研究與教學已具有良好的學術研究環境，研究群體有精干、合理、高水平的梯隊，并與國內外學術界有著廣泛的學術交流及合作關系。在現代控制理論、穩定性理論、非線性控制、智能控制、魯棒控制、混合系統控制、網絡化系統控制、群體行為與群體智能、復雜網絡系統、仿生機器人、多機器人協作、控制系統計算機輔助設計等研究領域有著傳統的研究優勢和基礎，研究成果居世界前沿。每年招

30、收博士10 到 20 名，他們在這里刻苦攻讀，施展才華，學有所成，實現人生的理想和夙愿。近年來，在中心完成學業的學生都已找到了各自理想的工作。七、 實訓室建設方案1. 遵循原則智能機器人實訓室以培養學生的產品開發、產品銷售、項目實施、項目運營、項目檢修、項目售后為目標。項目本實訓室提供與實際生活關的智能機器人系統，并通過、動畫、等多種方式生動的展示智能機器人系統的應用和結構；提供各種搭建智能機器人所使用的傳感器、控制器、通訊設備等器材；通過實驗和案例讓學生了解各類設備的特點、選擇、測試與使用方法。2.水陸機器人同步運動案例2015 年中國機器賽暨 Robocup Junior 公開賽中的機器人

31、水中項目包含了“水陸機器人同步運動”這一賽項。Robocup Junior 是 RoboCup（Robot WorldCup 機器人）中的一個分支，是一項國際交流活動。“水陸機器人同步運動”比賽可通過和運行兩種方式分別控制水中機器人和陸地機器人，要求陸地機器人和水中機器人盡可能同步地完成指定的路線的運行，同步性能越好，完成時間越短，成績越好。比賽時間為 10 分鐘，比賽開始時，由參賽選手將陸地機器人和水中機器人放到各自指定的出發區，裁判宣布比賽開始，陸地機器人和水中機器可以開始運動，同時開始計時。根據機器人到達場地上的標志物時間，確定陸地機器人和水中機器人的同步情況，裁判分別開始時間、到達每處

32、標志物時間和到達終點時間，陸地機器人和水中機器人需要繞過標志物，才可以認為到達標志物。評分主要有兩個指標：同步時間差和整體運行時間。水中機器人的場地如下所示，長 3 米，寬 2 米，高 30 厘米的水池，在四個角上有 4 個直徑約 10cm 標志物。下圖為小學組陸地機器人場地地圖，四個黑點為標志位置。陸地機器人沿著箭頭方向運動。下圖為初中組和高中組陸地機器人地圖。陸地機器人沿著黑色軌跡（廓）運動，三個黃色X 為同步計時點。輪1、跑馬燈2、交通信號燈3、溫度傳感器4、天氣傳感器5、數碼管顯示6、自動車庫7、小車控制8、RF9、數據10、液晶顯示11、單總線溫濕度傳感器12、循線小車設計、壁障小車

33、設計傳感技術、認識各種傳感器、鎖的設計、溫控風扇、房間濕度、溫度控制裝置的設計、自動臺燈設計、物體分檢系統設計、自動排氣扇及聲光電路、自動沖水系統設計、紅外發射、接收電路原理分析10、電機測速裝置的設計11、自動門禁系統12、非接觸式體溫系統設計13、超聲波移動物體探測應用分析、室內環境巡回檢測系統設計、機器人傳感器應用實例分析、紅外傳感器的標定和校準、電子稱的設計與檢修、智能家居系統設計通訊技術、各種通訊方式2、組建 WiFi 無線局域網3、基于家庭局域網的設備控制4、多任務多點節點信息5、使用 ZigBee 組建環境監測網絡6、使用 ZigBee 收集用電信息7、藍牙文件傳輸8、家用電器的

34、與操作9、RS232/485 總線協議的設置于應用10、CAN 總線控制電機運動控制技術1、直流電機控制實驗2、步進電機控制實驗3、伺服電機控制實驗5.部分課程教學大綱1）機器人傳感技術與應用課程大綱課程：20課程名稱：機器人傳感器技術與應用建議學時：64前導課程：數字電路；模擬電路后續課程：通訊技術與應用；機器人控制技術與應用實驗設備：RoSys 機器人教學課程概述機器人傳感器應用技術是基礎專業課程，系統地介紹了各類傳感器的基本原理與應用方面的知識，以及典型工程參數測試方面的知識。主要內容包括傳感器概述、傳感器基礎理論、各種常用傳感器的原理與應用、傳感器與微處理器接口、傳感器的檢測等。課程內

35、容章節內容實驗概述傳感器在機器人中的地位和作用實驗 1 演示性案例。以演示和為主傳感器基 傳感器的定義、組成、分類、特點 實驗 2 認識各種傳感器礎理論傳感器的基本特征、選用原則實驗 3 傳感器應用演示傳感器原開關傳感器及應用實驗 4鎖的設計理與應用 濕度、溫度傳感器及其應用實驗 5 溫控風扇實驗 6 房間濕度、溫度控制裝置的設計光敏、顏色傳感器及應用實驗 7 自動臺燈設計實驗 8 物體分檢系統設計氣體傳感器及其應用實驗 9 自動排氣扇及聲光電路光電傳感器及其應用實驗 10 自動沖水系統設計實驗 11 紅外發射、接收電路原理分析磁敏傳感器及其應用實驗 12 電機測速裝置的設計實驗 13 自動門

36、禁系統醫療傳感器實驗 14 非接觸式體溫系統設計運動傳感器實驗 15 超聲波移動物體探測應用分析傳感器與微處理器接口電路實驗 16 室內環境巡回檢測系統設計4、紅外蔽障小車5、超聲測距模塊的應用6、紅外尋跡小車7、放大器實驗8、運算電路實驗9、A/D 和 D/A 轉換器實驗10、電機閉環控制11、氣壓驅動的控制12、機器人巡邏13、網絡控制機器人運動傳感器新技術應用實驗 17 機器人傳感器應用實例分析測試基礎信號及其描述；傳感器的標定與校準實現不失真測試的條件實驗 18 紅外傳感器的標定和校準信號調理 測量電橋、信號放大電路；調制與 實驗 19 電子稱的設計與檢修電路解調電路；濾波器傳感器綜合

37、應用智能家居傳感器綜合應用實驗 20 智能家居系統設計2）機器人控制技術與應用課程大綱課程：29課程名稱：機器人控制技術與應用建議學時：64前導課程：單片機技術與應用；機器人傳感器技術與應用后續課程：智能機器人綜合實訓實驗設備：RoSys 機器人教學、RoSys機器人實訓（移器人）課程概述人們認識世界是為了改造世界，機器人作為一個新興行業，其目的也是為了改造 的生活，所以機器人控制技術就成為一門重要的學科。機器人控制技術共 8 章，立足于理論知識和實際應用技術的恰當結合，強調工程實際應用，以典型應用實例為主線，并將其貫穿于整個理論教學和實驗教學的全過程，把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘

38、學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。課程內容章節內容實驗緒論控制技術概述控制技術在智能機器人中的應用機器人控制技術發展趨勢自動控制基本概念AVR 控制器介紹以 AVR-Megar128 為的 MCU 控制器的原理和使用實驗 1 AVR 控制器 I/O 接口實驗電機控制直流電機原理與控制方法步進電機控制伺服電機控制交流電機控制實驗 2 直流電機控制實驗實驗 3 步進電機控制實驗實驗 4 伺服電機控制實驗實驗 5 交流電機控制實驗信號檢測傳感器運用信號檢測傳感器概述常用傳感器智能傳感器實驗 6 紅外蔽障小車實驗 7 超聲測距模塊的應用實驗 8 紅外尋跡小車中間轉換電路設計常用基本電路運

39、算電路常用轉換電路實驗 9 放大器實驗實驗 10 運算電路實驗實驗 11 A/D 和 D/A 轉換器實驗機器人控制系統機器人的驅動方式常用驅動系統新型驅動器實驗 6 電機閉環控制實驗 7 舵機控制實驗 8 氣壓驅動的控制智能控制常用算法數字濾波算法量程自動轉換與標度變換數字控制算法模糊控制算法實驗 9 機器人巡邏實驗 10 網絡控制機器人運動實驗 11 機器人協作推箱子工程應用實例電轉速智能檢測與控制車輛尾氣智能檢測與控制實驗 12 綜合實驗3）機器人通訊技術及應用課程大綱課程：25課程名稱：機器人通訊技術及應用建議學時：64前導課程：數字電路；模擬電路；通訊原理后續課程：RFID 技術及應用

40、使用設備：RoSys 機器人教學、RoSys機器人實訓（移器人）課程概述分類介紹各種無線網絡的協議、組點、應用等。通過具體的實驗和案例了解 WiFi、 ZigBee、藍牙、紅外、3G 網絡、RS232/485 總線、工業 CAN 總線、IIC 總線的數據傳輸原理、使用方法和組網方法。課程內容章節內容實驗互聯網概 述互聯網的基本組件，網絡協議及分層結構互聯網的應用層、傳輸層、網絡層無線網絡 各種無線網絡的發展、及特點比較實驗 1 各種通訊方式概述WiFi 網絡 傳輸WiFi 無線寬帶網絡及特點；無線局域網的組建、架構、協議等。WiMix 無線城域網概述實驗 2 組建 WiFi 無線局域網實驗 3

41、 基于家庭局域網的設備控制ZigBee 網 ZigBee 通訊方式簡介及其特點 ZigBee 組 實驗 4 多任務多點節點信息絡傳輸網；ZigBee 應用實驗 5 使用 ZigBee 組建環境監測網絡實驗 6 使用 ZigBee 收集用電信息藍牙傳輸藍牙通訊簡介及特點；通訊協議；藍牙的簡單應用實驗 7 藍牙文件傳輸紅外傳輸紅外傳輸簡介及特點；通訊原理；紅外傳 實驗 8 家用電器的與操作輸應用3G 網絡傳輸3G 通訊的技術和標準：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000介紹、電視等 3G 通訊網絡的應用案例實驗 9、彩信發送系統實驗 10定位的使用232/485 總 232 總線協議介紹；

42、232 應用實驗 11 RS232/485 總線協議的設線置于應用CAN 總線CAN 總線協議；CAN 總線應用實驗 12 CAN 總線控制電機運動無線網絡 主要介紹無線網絡在智能機器人控制中 實驗 13 基于 WiFi 的智能家居演示與智能機 的一些應用實驗泵智能檢測與控制噪聲智能檢測與控制八、 多仿生機器魚協作系統應用實例基于全局視覺科研智能控制在其基礎上建立了一套示教性強、靈活實用的多仿生機器魚協作系統，系統不僅能夠滿足領域應用的研究中協作、水中編隊控制、水中協作等，還能夠參加各大賽事，如：國際水中機器賽、華北五省機器賽等。多機器魚協作即多條機器魚在一個實時、復雜的環境下通過協作、配合完

43、成一個共同的任務。符合環境的特點，將在水下探測、海上搜救、海上多傳感器采樣網絡等其他軍事任務中發揮重要作用。多仿生機器魚協作系統的特點是：(1) 通用性強 作為理論研究的和基礎，它適應各種算法和任務；(2) 可擴展性好 系統至少能同時兼容 1-8 條機器魚工作，實驗場地為 3.32.3 米的水池；(3)便研究友好的圖形用戶界面界面提供可視化的編程及實驗參數設置環境，方構建不同的實驗環境；(4)模塊化的設計協作算法及環境信息存取模塊化，即使研究不清楚底層程序也能方便地擴充并檢驗自己的協作算法；(5) 實時圖像處理、實時控制領域中復雜的水域環境；深入優化的圖像識別算法使得該系統更適應(6) 數據直

44、觀的數據結果。及回放功能系統通過數據庫可重要的實驗數據，提供更以下是多仿生機器魚協作系統的試驗情況和實際應用場景：1. 多仿生機器魚協作系統的開發與實現仿生機器下系統，可用來探討水下任務中多個機器魚的協作方法。其中，基于“情況”的“舒適圓”方法簡化了機器魚路徑規劃及行為決策的復雜度；極限環方法可實現機器魚的位姿控制；模糊控制器可解決機器魚的同步器人控制控制及方向控制問題。為基點，智能體群建立一個類似剛體的虛擬結構實現基本隊形。考慮到虛擬智能體的無碰路徑不能保證隊形中每個智能體都能成功避開物對剛體結構進行了改造，使之變成一個“柔體”結構，并提出兩種變形方式使得群體能高效地進行避障。5基于狀態-動

45、作選擇的協作推盤子協作任務：在一個 3050 mm 1830 mm560 mm 的水池中有三條機器魚和一個直徑為 25cm 的盤子漂浮在水面上，水池的右邊有一個球門，寬 30cm，這三條機器魚的任務是將盤子推進球門里。當盤子的中心越過球門后，任務順利完成。基本原理：將盤子分區，主要分為進攻區域、左助攻區域、右助攻區域和過沖區。其中，1 進攻區: 有效進攻區域，在此區域中，機器魚可以直接沿著目標方向單獨推動盤子；2 左助攻區域: 部分有效進攻區域，在此區域，一個機器魚很難有效地將盤子推向目標點方向，需要借助處于進攻區域的同伴幫助，協力將盤子沿正確方向推進；3 右助攻區域: 類似于LAPR，也是一

46、個部分有效進攻區域；4 過沖區: 這是個此時，機器魚。一旦機器魚進入這個區域，它將處于盤子和球門之間，接觸到盤子，而必須首先調整自己的位置，進入一個有效進攻區域，再選擇合適的動作。1.機器魚形似海底真魚，活靈活現的模仿魚的游動，難以分辨真假；2.由于采用擺動尾巴的方式前進，因此可保持靜音性和較高的推進效率；3.身上裝有傳感器，機器魚探測到訊息后，通過無線通訊技術傳輸給地面工。作九、培訓服務支持為提高合作院校教師專業技術素養及授業水平服務；通過為合作院校提供教學資源、師資輔導、技術培訓等提高任課教師的教學水平，達到培養更好專業優秀生的目的，神州優勝為貴校提供如下的培訓服務。1）與合作院校專業人聯

47、合智能控制形成組，就智年，每年 2，共同打造能機器人實訓室的培養模式和課程體系建設問題，進行持續 3次的定期專業建設研討，搜集并解決課程體系建設方面所具有知識的國內領先的智能機器人應用技術課程體系。2）合作院校骨干教師接受持續 3 年，每年 2 次的定期技術培訓。內容包括接受平。智能控制的新技術講座，提高專業骨干教師的專業技術水3）安排合作院校骨干教師參與作，采取“師傅帶徒弟”的方式，由智能控制的技術的部分項目研發工“一對一”的對骨干教師進行指導，提高骨干教師的科研能力和實踐能力。4）利用寒、暑時間安排相關任課教師接受智能機器人課程的師資培訓，每門約 5 天，授課教師由智能控制委派工程師擔任。

48、十、 設備簡介1. 機器人創新套件1）Rosys 樂系列基礎版配置名稱設備分類設備明細控制設備ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作為主控；1 個接口轉換板： 10 線接口與 8 個 3 線接口之間轉換的模塊；2 個顯示設備4 位數碼管模塊：四位共陽數碼管顯示設備，可顯示小數點；1 個輸入設備開關模塊：撥動開關控制高低電平信號輸出；2 個按鍵模塊：通過按動按鍵控制高低電平信號輸出；4 個執行設備電機舵機驅動模塊：采用 L298P 典型雙H 橋直流電機驅動，可驅動兩組直流電機和兩組舵機，可選內接電源或外接電源；1個直流電機：空心杯直流電機 2 個傳感設備LED 模塊：LED 模塊

49、是一款 LED 發光模塊；共提供四種顏色；4 個蜂鳴器模塊：有源蜂鳴器，響；1 個行程開關模塊：碰觸動作的開關，可以用來檢測兩物體是否；22）Rosys 樂系列中級版配置名稱設備分類設備明細智能機器人傳感與控制實驗控制設備 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作為主控；1 個接口轉換板： 10 線接口與 8 個 3 線接口之間轉換的模塊；2 個AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 個顯示設備4 位數碼管模塊：四位共陽數碼管顯示設備；1 個輸入設備開關模塊：撥動開關控制高低電平信號輸出；2 個按鍵模塊：通過按動按鍵控制高低電平信號輸出；4 個執行設備電機舵機驅動模塊：采用

50、 L298P 典型雙H 橋直流電機驅動，可驅動兩組直流電機和兩組舵機，可選內接電源或外接電源；1個22CL-3501PG電機：空心杯直流電機；2 個S3003 進口舵機：Futaba 舵機，3.4kgcm；1 個傳感設備貼片 LED 模塊：使用貼片元件的 LED 發光模塊；2 個LED 模塊：LED 模塊是一款 LED 發光模塊；共提供四種顏色；4 個繼電器模塊：常開、常閉節點引出；1 個蜂鳴器模塊：電平信號控制；1 個行程開關模塊：碰觸動作的開關，可以用來檢測兩物體是否；2個紅外發射傳感模塊：與紅外接收傳感器模塊配套使用，可測量紅外信號的強度；1 個紅外接收傳感模塊：與紅外發射傳感器模塊配套

51、使用，可測量紅外信號的強度；1 個智能機器人傳感與控制實驗箱個紅外避障傳感器：通過紅外線發射與接收，可探測有無物，靈敏度可調；1 個火焰傳感模塊：檢測是否有火焰，靈敏度可調；1 個數字溫濕度傳感器：可檢測環境溫濕度的數字量單總線傳感模塊；1 個溫度傳感模塊：檢測物體或環境溫度的傳感器模塊，有模擬量或數字量輸出；1 個光敏傳感模塊：檢測光照強度，有模擬量或數字量輸出；1 個反射型光電模塊：通過紅外線的發射與接收檢測距離；2 個巡線陣列：由 4 個反射型光電模塊組成；1 個結構件包括：144 橫梁 6 個、車輪法蘭 2 個、聯軸器 2 個、輪轂 2 個、萬向輪連接器 1 個、PCB 蓋板 2 個、

52、紅外安裝支架 1 個標準件一套配件配套工具一套、六節電池盒一個3P、10P、USB線配套與所有模塊配套使用，可用流程圖、C 語言等多種方式進行編程，簡單易學，適用于零語言基礎和有不同語言基礎的多類人群3）Rosys 樂系列高級版配置名稱設備分類設備明細智能機器人傳感與控制實驗箱控制設備 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作為主控；1 個接口轉換板： 10 線接口與 8 個 3 線接口之間轉換的模塊；2 個AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 個顯示設備4 位數碼管模塊：四位共陽數碼管顯示設備；1 個輸入設備開關模塊：撥動開關控制高低電平信號輸出；2 個按鍵模塊：通過按

53、動按鍵控制高低電平信號輸出；4 個鍵盤陣列模塊：類似鍵盤布局，操作方便；1 個執行設備電機舵機驅動模塊：采用 L298P 典型雙H 橋直流電機驅動，可驅動兩組直流電機和兩組舵機，可選內接電源或外接電源；1個22CL-3501PG電機：空心杯直流電機；2 個S3003 進口舵機：Futaba 舵機，3.4kgcm；1 個傳感設備繼電器模塊：常開、常閉節點引出；1 塊；蜂鳴器模塊：電平信號控制；1 個貼片 LED 模塊：使用貼片元件的 LED 發光模塊；2 個紅外發射傳感模塊：與紅外接收傳感器模塊配套使用，可測量紅外信號的強度；1 個紅外接收傳感模塊：與紅外發射傳感器模塊配套使用，可測量紅外信號的

54、強度；1 個聲音傳感模塊：檢測外界聲音強度，模擬輸出； 1 個箱巡線陣列：由 4 個反射型光電模塊組成；1 個紅外避障傳感器：通過紅外線發射與接收，可探測有無物，靈敏度可調；1 個聲音傳感模塊：檢測外界聲音強度，模擬輸出； 1 個火焰傳感模塊：靈敏度可調；1 個數字溫濕度傳感器：可檢測環境溫濕度的數字量單總線模塊；1個溫度傳感模塊：檢測物體或環境溫度的傳感器模塊，模擬數字量輸出可選擇；1 個光敏傳感模塊：檢測光照強度，模擬數字量輸出可選擇；1 個反射型光電模塊：通過紅外線的發射與接收檢測距離；4 個傾斜傳感器：開關量的水銀數字傳感器；2 個結構件包括：144 橫梁 6 個、車輪法蘭 2 個、聯

55、軸器 2 個、輪轂 2 個、萬向輪連接器 1 個、PCB 蓋板 2 個、紅外安裝支架 1 個標準件一套配件配套工具一套、3.2V 充電電池套裝 1 個、六節電池盒 1 個3P、10P、USB線配套與所有模塊配套使用，可用流程圖、C 語言等多種方式進行編程，簡單易學，適用于零語言基礎和有不同語言基礎的多類人群4）Rosys 智系列基礎版配置名稱設備分類設備明細智能機器人傳感與控制實驗箱控制設備 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作為主控;1 個ATmega8 控制板：采用 ATMEGA8作為主控；1 個接口轉換板： 10 線接口與 8 個 3 線接口之間轉換的模塊；3 個AVR

56、器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 個顯示設備4 位數碼管模塊：四位共陽數碼管顯示設備；1 個串口液晶顯示模塊：320*240 字符；1 個輸入設備開關模塊：撥動開關控制高低電平信號輸出；2 個按鍵模塊：通過按動按鍵控制高低電平信號輸出；4 個鍵盤陣列模塊：類似鍵盤布局，操作方便；1 個通訊設備串口轉 WiFi 模塊：TTL 串口信號轉 WiFi 信號；1 個執行設備電機舵機驅動模塊：采用 L298P 典型雙H 橋直流電機驅動，可驅動兩組直流電機和兩組舵機，可選內接電源或外接電源；1個22CL-3501PG電機：空心杯直流電機，120 轉/min;2 個S3003 進口舵機：Futaba

57、S3003 舵機，3.4kgcm；2 個LED 模塊：LED 模塊是一款 LED 發光模塊；共提供四種顏色；4 個貼片 LED 模塊：使用貼片元件的 LED 發光模塊；2 個蜂鳴器模塊：有源蜂鳴器，信號控制；1 個繼電器模塊：常開、常閉節點引出；2 個語音模塊：1 個火焰傳感模塊：靈敏度可調；1 個數字溫濕度傳感器：可檢測環境溫濕度的數字量單總線模塊；1個溫度傳感模塊：檢測物體或環境溫度的傳感器模塊，模擬數字量輸出可選擇；1 個光敏傳感模塊：檢測光照強度，模擬數字量輸出可選擇反射型光電模塊：通過紅外線的發射與接收檢測距離；4 個傾斜傳感器：開關量的水銀數字傳感器；2 個巡線陣列：由 4 個反射

58、型光電模塊組成；1 個紅外避障傳感器：通過紅外線發射與接收，可探測有無物，靈敏度可調；1 個結構件包括：橫梁個、橫梁 個、車輪法蘭 個、聯軸器個、輪轂 個、萬向輪連接器 1 個、PCB 蓋板 2 個、紅外安裝支架1 個、輪軸 2 個、轉向架組件 1 個標準件一套配件配套工具一套、3.2V 充電電池套裝 1 個、六節電池盒 1 個3P、10P、USB線配套與所有模塊配套使用，可用流程圖、C 語言等多種方式進行編程，簡單易學，適用于零語言基礎和有不同語言基礎的多類人群5）Rosys 智系列中級版配置名稱設備分類設備明細控制設備 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作為主控;1 個A

59、Tmega8 控制板：采用 ATMEGA8作為主控；1 個接口轉換板： 10 線接口與 8 個 3 線接口之間轉換的模塊；3 個AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 個語音模塊：通過編碼，實現語音輸出，可用作語音提醒；1 個傳感設備溫度傳感模塊：檢測物體或環境溫度的傳感器模塊，模擬數字量輸出可選擇；1 個數字溫濕度傳感器：可檢測環境溫濕度的數字量單總線模塊；1塊光敏傳感模塊：檢測光照強度，模擬數字量輸出可選擇；1 個反射型光電模塊：通過紅外線的發射與接收檢測距離；4 個巡線陣列：由 4 個反射型光電模塊組成；1 個聲音傳感模塊：檢測外界聲音強度，模擬輸出； 1 個磁傳感模塊：數字量輸出

60、的磁檢測模塊；1 個傳感器：檢測大氣中蒸汽濃度，輸出模擬量；個可燃氣體傳感器：檢測是否有可燃性氣體；1 個火焰傳感模塊：檢測周圍環境中是否有火焰；1 個傾斜傳感器：開關量的水銀數字傳感器；2 個行程開關模塊：可以用來檢測兩個物體是否接觸；2 個紅外接收模塊：接收紅外線，可和紅外發射模塊配合使用；1 個超聲波測距模塊：利用超聲波進距的模塊，IIC 信號輸出；可使用 ROSYS 可視化編程編程；2 個顏色傳感模塊：RGB 檢測，IIC 輸出；1 個紅外避障傳感器：通過紅外線發射與接收，可探測有無物，靈敏度可調；2 個Sharp 紅外測距：通過紅外檢測距離的一款模塊；2 個紅外避障傳感器：躲避物；2