水陆空综合实验室方案

1、水陆空综合建设方案机器人2015 年 4 月目录目录2一、 设计概述3二、特色41.教学、科研、竞赛三位一体42.水、陆、空全方位设计43.教育物联化设计44.智能机器人与物联网结合5三、 机器人发展概述51.国际机器人发展52.国内机器人发展63.机器人需求7四、 实训室功能概述71.教学功能72.科研功能83.竞赛功能9五、 实训室优势111.系统的设备解决方案112.全面的培养方案123.完善的教学辅助资料134.先进的移动互联网络教学. 135.配套的青教成长方案146.较快的技术水平157. 一流的合作共建资源158.的行业. 16六、 合作方伙伴简介171.工学院智能控制. 17七

2、、 实训室建设方案181.遵循原则182.水陆机器人同步运动案例183.设备. 204.部分实训内容205.部分课程教学大纲22八、 多仿生机器鱼协作系统应用实例261.多仿生机器鱼协作系统的开发与实现262.基于流场的多机器鱼队形控制研究273.对抗环境下多仿生机器鱼协作. 284.水球比赛内容295基于状态-动作选择的协作推盘子306、 应用场景31九、 培训服务支持32十、 设备简介331. 机器人创新套件332. 水下机器人创新套件423. RoFish 多水下机器人协作. 454. 空中四旋翼创新. 48十一、 设计参考50一、 设计概述综合由 2 部分，基础教学（1 间）、竞赛（1

3、 间）。基础可以满足 30 个人的教学和实验需要，可完成水中、陆地、空中机器人基础教学和创新实验等内容；竞赛为各项赛事提供模拟条件，学生们可以在中为参加国际水中机器赛、中国机器赛、应用水平大赛等赛事做赛前的演练和准备。具体设备如下表所示：注：以上配置参考，最终配置及报价根据最终建设方案而定二、特色1.教学、科研、竞赛三位一体设备可以满足学校的教学、科研和竞赛三种功能。水中、陆地、空中机器人基础作为教学、科研的场所；竞赛用于备战各类大赛。2.水、陆、空全方位设计包含水中、陆地、空中机器人，能够让学生全方位的了解和理解机器人。分类产品名称型号单价数量合计陆地机器人 机器人创新套件-RoSys-E套

4、1280030384000中级版水下机器人水下机器人创新套件-中级版SFish-E套880030264000多水下机器人协MURP-C套1280001128000作-基础版空中机器人空中四旋翼机器人-中级版Fly-E套480030144000合计9200003.教育物联化设计对进行整体设计，并各具特色，将机器人教育与移动互联网和网络教育相结合，在此机器人中可以随时随地通过App 进行机器人学习。4.智能机器人与物联网结合将智能机器人与物联网相结合，充分扩充机器人的功能与应用。三、 机器人发展概述1. 国际机器人发展机器人技术综合了材料、机械、电子、控制和信息科学等多学科知识，机器人产业的发展能

5、够带动整个相关的发展。机器人是 IEEE 科学家的未来科技发展方向之一。各国都在加速发展机器人技术及产业。主攻的是机器人技术；欧洲主攻的是服务和医疗机器人技术；人。主要是仿人和机器微软等商业巨头也开始进入服务机器人行业，并认为现在的服务机器人市场犹如 20 年前的个人电脑市场，正处在快速增长的前夕，蕴涵着巨大商机。工业机器人已经成为展示一个国家制造水平和科技水平的重要标志，在技术发达国家已经建立了一批工业机器人制造厂，如瑞典的 ABB、的 FANUC、M、德国的、的欧洲经济、意大利AU 等，已经成为其所在国的支柱性产业。根据（UNECE），2008 年全球工业机器人装机总量已经超过 100 万

6、套，预计 2012 年新装机数量将达到 15 万套。随着技术的进步和产业的发展，工业机器人的应用领域从传统的制造业行业、物流行业不断向食品、IC、MEMS、光电子等领域拓展。服务机器人是发展最为迅速的机器人领域，据国际机器人（IFR）2008年显示，截至 2006 年底，世界累计安装个人服务机器人 240 万套，2007 年一年世界新安装个人服务机器人达 100 万套。预计 2012 年家用、与医疗康复等服务机器人将发展到 1700 万套。器人将大幅增长，预计 2025 年将有 517 亿机器人的显示，服务机的市场规模。最近，、欧盟、韩国等都先后制定了服务机器人的研究国家计划，试图抢占这方面的

7、高技术研究制高点。目前服务机器人主要包括：助老/助残机器人、教育/机器人、家用服务机器人和作业机器人。2.国内机器人发展中国正从制造大国制造强国，其中工业机器人作为一类高技术高附加值的重要基础装备，在汽车工业、航空制造、电子装配和现代物流等规模化生产中确保产品质量与效率方面正发挥着越来越重要作用。在世界范围内工业机器人平均年增长率在 5-8%左右，各类工业机器人20-25%的速度增长，预计2012 年各中国新安装各类工业机器人 10000 台，市场保有量将达到 48600 台。随着我国逐步进入化社会，我国助老助残型服务机器人需求量井喷式增长。随着国内生活水平的提高和教育投入的逐年递增，我国教育

8、型、型机器人的需求也稳步快速。我国机器人技术的研究与开发，尤其是自 863 计划启动以来，一直将机器人作为重点支持的方向，国家中长期科学和技术发展规划纲要将职能服务机器人列为重点方向，以服务机器人和作业机器人应用需求为重点，演技设计方造工业、智能控制和应用系统集成等基础技术。经过二十多年的反战，在机器人技术基础理论、得重要进展。、系统集成和研发等方面取在工业机器人研究方面积累了重要基础：开发出多种面向汽车、航空、物流等行业的弧焊、点焊、喷涂、搬运等工业机器人。服务机器人研究方兴未艾：“十五”和“十一”863 计划重点支持个人卫生护理机器人、陪护机器人、中医机器人、多功能助行康复机器人、网络化远

9、程康复训练机器人、老人/残障者智能型室内辅助系统、老人/残障者上下楼梯助行系统等助老助残机器人，面向中小学和大学生的教育鱼类机器人，面向、救援和极地科考的环境作业和双足仿生机器人。机器人研发与产业极地建设取得沈阳自动化所、哈尔滨工业大学、进展：经过二十多年的发展，形成了以航空航天大学为代表的高校研究基地和以沈阳新松机器人公司、首钢机器人公司等为代表的多个机器人开发与应用，并得到地方与企业的高度关注。综上，机器人在工业领域已经得到广泛的应用，其应用领域从传统的工业领域向 IC、微纳制造、生物制造等先进领域和教育、助老助残、家政服务、环境作业等非制造领域发展。3.机器人需求显示，在机器人相关行业中

10、，或以上学历的占 6.8，本科学历历的占 57.6%，大专或以下学历为主。从业先进制造业的占 35.6%。可见在先进制造业中，以高学的学历以本科和大专学历为主。机器人相关行业需求类型比例是，技能型占 46.75%,开发型占 40%，管理型占 13.3%。机器人相关企业对技能型开发型的需求比较多，占了需求量86.75%。可见先进制造业对技能型的需求较多。四、 实训室功能概述1. 教学功能本实训室通过项目制教学模式培养学生掌握智能机器人相关技术，具备扎实的电子技术、传感器技术、控制技术、智能控制等应用技术，掌握智能机器人的感知、运动、通讯、协作等关键设计的专门知识和技能，并且具备在本专业领域进行机

11、器人操作和的职业素质。1）能力培养本实训室的实训，学生应该具备智能机器人操作的能力、单片机开发能力、传感器应用能力、机电设备操控能力、电机控制能力、智能机器人安装检修及能力。2）就业岗位实训就业岗位面向机器人产业相关企业偏重底层（感控层、传输层）一线岗位，从事智能机器人产品测试与售后、安装检修及、系统集成施工与维护等工作。培养具有一专多能、具有较强实践能力的助理工程师水平的高级技术型专门。3）教学理念以应用为：让学生学会使用智能机器人相关的各种传感器、各种控制器、各种通讯方式、各种执行机构，并了解相关的特征、应用场景及检修方法。以原理为辅助：以案例应用组织教学，通过案例的分析，使学生掌握智能机

12、器人内容的简单原理。以工程为载体：实训内容以智能机器人、仿生机器人、工业机器人、等贴近生活的实际工程实施为载体，通过项目的完整实施，让学生了解智能机器人项目的工程实施方法及注意事项，了解相智能机器人的安装和检测方法，完成智能机器人 课程的学习和实训内容；使学生了解和掌握之单片机控制、传感器应用、系统、智能检测和控制技术、无线通讯应用等知识内容，掌握物智能机器人的工程设计的基本流程和方法，并能够根据设计要求进行工程施工和检测调试。4）教学方式强调工作现场实际动手应用操作，以需求细化分析为根据，以满足岗位技能的要求为目标，精心设计实训课程，构建课堂、校企结合的教学环境、使理论教学与案例教学、互动教

13、学和丰富多彩的实训教学相结合，强调学生主动参与、小组协作、应用实训与课堂教学并重的教学方式。实训环节：实训环节由课程实训、专项实训和综合实训三种课程有机组成，其中课程实训属验证性实训，目的是验证与掌握所学的技能点，通常在模拟工作现场的环境下，进行单项操作；专题实训属操作性实训，目的是运用所掌握的操作技能，通常在仿真工作现场的环境下，进行任务式大作业操作；综合实训属工作性实训，目的是通过实训操作工作经验，通常在真实工作现场环境下，进行分步骤全流程综合性工作操作。5）承担课程单片机设计与开发传感器应用与开发C 语言程序设计系统开发智能机器人机器人创新课程各种电子、机电工程类学生毕业设计项目2.科研

14、功能1）与项目。智能控制建立联合，共同申请国家、省级科研2）参与中国水中机器人技术与应用收录。赛技术研讨会，能够评选优秀、并被机器3）可进行传感器相关项目、智能控制相关项目、多智能体相关项目、仿生机器人设计相关项目、复杂水环境下的多水下机器人协作理论与应用等项目的研究。3.竞赛功能1）中国机器赛可组织学生参加 RoboCup机器赛，为学校争取荣誉。水中组比赛曾在 2008 年被10 年连续被联播。，受到广泛关注，并该项目比赛盛况在 09、现场RoboCup 是全球最具的机器人赛事，每年都有上百所学校参与。在中国由中国自动化学会机器人竞赛组织。2011 中国机器赛暨 RoboCup公开赛汇聚了来

15、自160 所大学的 1200 支队伍，近 2200 多名队员参赛，让精密机械、遥感、电子计算、智能网络等多种前沿科学技术得到全面展示，代表了国内机器人研发应用领域的一流水准。2）水中机器赛可组织学生参加水中机器赛，条件成熟可组织承办水中机器人大赛。承办该类响力。赛事，将有助于在范围内大幅度本校的知名度和影水中机器赛是一项由中国自动化学会机器人竞赛举办的，专工学院谢业性的比赛。该项赛事委托机器人竞赛工作负责制定、策划及实施。委员、中国水中机器技竞赛。水中机器赛水中机器人技术领域设立最早最大的科赛从 2006 年开始已经成功举办了、济南、苏州、中山、太原、湖南等多届，国内外几十所院校参与了历届比赛

16、，深受众多学者的肯定与广大观众朋友的喜爱。、山东大学、等高校是该项目的发起。水中机器赛目前分三大类：全局视觉组、视觉组和仿真组，包含竞速、追逐、水球等 10 多个比赛项目，所有项目都是以仿生机器鱼为主体展开。其中，水球比赛是在水池中进行类似陆地足球形式的激烈对抗性比赛，既有很强的技术性，又有很高的观赏性，是科研和科普的完美结合的科技活动。相比其他类型的机器人竞赛，以水中仿生机器人为主的竞赛项目是完全由提出并发展起来的，人的首创。这个比赛的创建把中国机器人竞赛的历史从参与的阶段推进到主动创新和标准制定的新阶段。五、 实训室优势从贵校智能机器人实训室建设出发，的智能机器人实训室建设方案。可以提供完

17、整的、系统的、可实施1）系统的设备建设解决方案；3）教师培养方案、提供教师可持续发展上升通道，工程、博士点建设；3）教师实验手册、授课用教学 PPT；4）学生堂测试题，教学管理；5）完整的专业实训案例、实训室建设解决方案；6）实训专职教师培养、并提供教师；7）微软教育、教学资源；8）名企名校合作资源。1. 系统的设备解决方案提供从基础实验到专业实训的设备。RoSys 机器人教育具有易用性与灵活性等优点，并有独有的专门为职业院校开发的可视化的流程图编程大大简化了教学和减少了学生初学机器人的恐惧感。，提供 RoSys 机器人创新、Sfish 水下机器人创新、多水下机器人协作（多机器人协作）、空中四

18、旋翼机器人等设备。前期可作为基础教学、创新实验和参加比赛之用，后期可向工业机器人、机器人、医疗机器人、特种仿生机器人、家庭服务机器人、机器人等各个机器人领域扩展。可视化流程图编程 全面的培养方案通过与共建建设强化应用培养。1）跨学科的特点，使得共建任务。能够承担起培养学生多学科知识培养的现代科学技术的发展，各类边缘学科和综合学科的兴起，要求学生必须拥有较为广博丰厚的知识基础，才能融会贯通、有所发现、有所创新，智能机器人是未来高科技的方向之一，智能控制的建设是教育和高科技的结合。由于智能机器人自身的特点和对未来社会的影响，智能机器人应用技术不仅仅是全面素质教育的好、好办法，而且是培养应用型的重要

19、园地。2）能够培养学生的学习、激发学生的想象力。通过研究设计、制作、调试，学生逐步了解认识各个智能机器人应用案例的原理、结构、功能、使用方法、注意事项，激发学生的想象力，培养了学生的设计能力、创新能力、动手能力、跨专业的综合应用能力和学习，为全面素质教育的开展，开辟了新路，提供了好。3）培养学生的协作精神和团队意识。智能机器人实训室是跨学科的结合，从设计到组装需要多学科的配合，完成这样一个工程需要几个学科（专业）的努力，这又培养了的协作精神。同时，有助于克服教育片面强调工具应用技能的学习而造成的程序设计思维素质培养的缺失，以及重“软”轻“硬”、重模仿轻创新、重实践轻理论等弊端。因此，智能机器人

20、技术教育为创新教育提供了广阔的空间，是开发每个学生的特长和潜能、提高学生应用能力培养高素质创造性的好课题。3.完善的教学辅助资料提供完善的教学辅助材料，让学校老师能够拿到设备后就能够进行课程实施。1）教学大纲：传感器应用与检测课程的教学大纲；包括整个课程的教学目标、内容概述、教学分析、教学资源、重点难点、每一章节的内容概述等；2）教学详案：每一章的目标、概述、重点、难点、资源及每一节的教学内方法；3）：每一章每一堂课的授课 PPT；4）指导手册：每一个案例的实验指导手册及需要提交的实验内容；5）习题及：每一章节的课后习题及参考；6）大纲：每一章节的内容、重点、难点等；7）案例：每一章节所用到的

21、实验案例详解；包括组装过程图、程序样例、运行结果等；4.先进的移动互联网络教学提供智能机器人教学，采用先进的网络教学，把传统学习方式的优势和数字化学习的优势结合起来，建立一种新型的学习模式，服务于学生和学校。1）为教师提供课前备课、布置预习、课堂讲课、课后布置作业、自动评价作业的数字化。减轻教师的工作量，并提高教师的教学质量。2）通过，全程进行学习，能够减轻学生的学习难度，为学生提供一个充分交学生的学习过程。流的3）为后续学生就业、企业招聘提供一个可以全面查询学生学习状况的库。 配套的青教成长方案1）通过共同申报项目可进行学术交流、共同提高。为促进教师队伍学术水平，建立共同交流、共同提高的。通

22、过建立智能机器人联合台，相关组织相关的技术研讨会，为师生提供见解、共同进步的平被国内期刊全文刊登。2）项目协作可以成为教师展开智能机器人研究的理想。智能机器人是先进制造中的热点和难点，可高质量和申请专利。北京大学智能控制已经通过与智能机器人有关的科研项目培养出博士生 20余名，生 40 余名，并在国际期刊、会议上数十篇。3）合作开发的组织过程可以为青年教师提供表现和学习的舞台。合作项目的开发过程相当于一个实训项目的实施过程，整个过程非常系统，其中涉及管理学、统计学、心理学等多个跨学科方向强化能力的过程，对于青年教师专业化成长非常有帮助，通过课题建设和竞赛组织首先达到培养应用型资格的要求，进而达

23、到教育部倡导的通过加强实习、实训、实践、工学交替等多种方法培养应用型的目标。6.较快的技术水平通过共建机器人研发水平。借助智能控制的开发力量较快的提高本校智能1）智能控制具有创新精神，在相关研究领域处于国际领先，了解最先进的理论与技术，与国际上相关学术单地位，能够把握学术发展位有广泛学术交流。2）已经搭建了成实验，成果，经验丰富，并培养出一批优秀的博士、毕业生。智能控制已经与国内众多高校（山东大学、太原理工大学、广西工学院、西南民族大学等）建立了智能控制联合，在建立联合实验室方面有着丰富的经验。3）发挥各自优势，形成互补，共赢发展。双方发挥各自的优势，深信学院一流的硬件环境、规模、地方特色等方

24、面有优势；学术领先，有好的学术理论和方法，微软提供优质教学资源，通过建立长期的合作和交流机制进行合作，可以在理论上进行前期研究，合作院校在技术上予以突破，充分发挥各自的地理和互补。的优势，形成7.一流的合作共建资源基于教育部培养应用型的要求机器人联合共建智能机器人培养实施方案。与合作可获得一流的声誉。具有国内第一流的智能控制实验室、工程博士站、一批国内第一流的。与合作可获得一流的资源。与共建的智能机器人实训室建设解决方案。并可获得！工学院智能控制智能机器人授牌！与合作可获得教授（的专业建设顾问团队支持。顾问团队。有大学）、谢8.的行业1）教授，教授。1986 年和京大学获博士学位。1993 年

25、赴于获学士和学位，1992 年于北多伦多大学与国际知名学者 Francis 合作，1995.8-1997.10 获德国基金资助在德国宇航中心与国际Ackermann 合。是国家教委作。现为跨世纪力学与工程科学系教授、博士生导师、基金、国家杰出青年科学基金、学术振兴基金获得者。近年来，教授主要从事复杂系统智能控制、多机器人系统的协调与控制、网络化控制系统的分析与综合等方面的教学与研究工作，特别是在参数摄动系统、离散事件系统、混合集成系统的分析与控制方面，做出了突出贡献，取得了一系列具有国际水平的重要成就，其研究成果被国内外广泛，并获得国家教委奖(研究类一等奖)、国家自然科学奖、国家教委科技进步奖

26、(一等奖)、第一届 P. T. Y.Ho Outstanding Pr Award、第一届控制理论奖等多项。曾应邀赴讲学，并在亚太地区大会上作大会。教授目前担任国家自然科学基金信息科学部评审委员、中国自动化学会理事、控制理论专业副、国际联络、奖评审、自动委员、数学会会员、Mathematical Reviews化学报、控制理论与应用责任编委、动力学与控制学报、系统工程学报、控制与决策、信息与控制、ernational Journal of Computer Systems、Journal性控制审of Control Theory and Applications编委、中国系统复杂系统与基学术副

27、、数学辞海自动控制卷编委、信息与工程学部学术委员、国家等。2）谢1996 年获得计算机科学与技术、应用数学双学位，分别于 1998年、2001年获得控制理论与控制工程的和博士学位，2003 年于博、博士士后出站，同年进入工学院任讲师。现为工学院生导师。近年来，主要从事仿生智能机器人与智能控制、多机器人系统与协作控制等方面的研究工作，主持和参与多项国家自然基金、973、863 等项目。学术百余篇，被 SCI 收录超过 30 篇。申请发明专利 10 余项。目前担任中国自动化学会青年工作委员、中国自动化学会机器人竞赛工作Asso委员、国家自然科学基金项目通讯评议、中国控制会议 2008 的te Ed

28、itor、国际会议 RoboCupernational Symium 2008的Program Committee Member、国际期刊ernational Journal of AdvancedRobotic Systems的 Editorial Advisory Board member、国际期刊The OpenOperational Research Journal的 Editorial Board Member。六、 合作方伙伴简介1.工学院智能控制智能控制在教学和科研工作中作出了重要成绩，为国家培养了一批高质量的从事系统与控制方面的。先后主持、承担并完成了国家自然科学基金项目、国家

29、杰出青年科学基金等一系列研究项目，获得包括国家自然科学奖、国家教委科技进步一等奖在内的多项，并正在承担国家攀登计划项目、国家基础研究发展规划(973)项目及国家自然科学基金等多项项目。已培养上百名名、博士及博士后。经过全体教师及的共同努力智能控制的研究与教学已具有良好的学术研究环境，研究群体有精干、合理、高水平的梯队，并与国内外学术界有着广泛的学术交流及合作关系。在现代控制理论、稳定性理论、非线性控制、智能控制、鲁棒控制、混合系统控制、网络化系统控制、群体行为与群体智能、复杂网络系统、仿生机器人、多机器人协作、控制系统计算机辅助设计等研究领域有着传统的研究优势和基础，研究成果居世界前沿。每年招

30、收博士10 到 20 名，他们在这里刻苦攻读，施展才华，学有所成，实现人生的理想和夙愿。近年来，在中心完成学业的学生都已找到了各自理想的工作。七、 实训室建设方案1. 遵循原则智能机器人实训室以培养学生的产品开发、产品销售、项目实施、项目运营、项目检修、项目售后为目标。项目本实训室提供与实际生活关的智能机器人系统，并通过、动画、等多种方式生动的展示智能机器人系统的应用和结构；提供各种搭建智能机器人所使用的传感器、控制器、通讯设备等器材；通过实验和案例让学生了解各类设备的特点、选择、测试与使用方法。2.水陆机器人同步运动案例2015 年中国机器赛暨 Robocup Junior 公开赛中的机器人

31、水中项目包含了“水陆机器人同步运动”这一赛项。Robocup Junior 是 RoboCup（Robot WorldCup 机器人）中的一个分支，是一项国际交流活动。“水陆机器人同步运动”比赛可通过和运行两种方式分别控制水中机器人和陆地机器人，要求陆地机器人和水中机器人尽可能同步地完成指定的路线的运行，同步性能越好，完成时间越短，成绩越好。比赛时间为 10 分钟，比赛开始时，由参赛选手将陆地机器人和水中机器人放到各自指定的出发区，裁判宣布比赛开始，陆地机器人和水中机器可以开始运动，同时开始计时。根据机器人到达场地上的标志物时间，确定陆地机器人和水中机器人的同步情况，裁判分别开始时间、到达每处

32、标志物时间和到达终点时间，陆地机器人和水中机器人需要绕过标志物，才可以认为到达标志物。评分主要有两个指标：同步时间差和整体运行时间。水中机器人的场地如下所示，长 3 米，宽 2 米，高 30 厘米的水池，在四个角上有 4 个直径约 10cm 标志物。下图为小学组陆地机器人场地地图，四个黑点为标志位置。陆地机器人沿着箭头方向运动。下图为初中组和高中组陆地机器人地图。陆地机器人沿着黑色轨迹（廓）运动，三个黄色X 为同步计时点。轮1、跑马灯2、交通信号灯3、温度传感器4、天气传感器5、数码管显示6、自动车库7、小车控制8、RF9、数据10、液晶显示11、单总线温湿度传感器12、循线小车设计、壁障小车

33、设计传感技术、认识各种传感器、锁的设计、温控风扇、房间湿度、温度控制装置的设计、自动台灯设计、物体分检系统设计、自动排气扇及声光电路、自动冲水系统设计、红外发射、接收电路原理分析10、电机测速装置的设计11、自动门禁系统12、非接触式体温系统设计13、超声波移动物体探测应用分析、室内环境巡回检测系统设计、机器人传感器应用实例分析、红外传感器的标定和校准、电子称的设计与检修、智能家居系统设计通讯技术、各种通讯方式2、组建 WiFi 无线局域网3、基于家庭局域网的设备控制4、多任务多点节点信息5、使用 ZigBee 组建环境监测网络6、使用 ZigBee 收集用电信息7、蓝牙文件传输8、家用电器的

34、与操作9、RS232/485 总线协议的设置于应用10、CAN 总线控制电机运动控制技术1、直流电机控制实验2、步进电机控制实验3、伺服电机控制实验5.部分课程教学大纲1）机器人传感技术与应用课程大纲课程：20课程名称：机器人传感器技术与应用建议学时：64前导课程：数字电路；模拟电路后续课程：通讯技术与应用；机器人控制技术与应用实验设备：RoSys 机器人教学课程概述机器人传感器应用技术是基础专业课程，系统地介绍了各类传感器的基本原理与应用方面的知识，以及典型工程参数测试方面的知识。主要内容包括传感器概述、传感器基础理论、各种常用传感器的原理与应用、传感器与微处理器接口、传感器的检测等。课程内

35、容章节内容实验概述传感器在机器人中的地位和作用实验 1 演示性案例。以演示和为主传感器基 传感器的定义、组成、分类、特点 实验 2 认识各种传感器础理论传感器的基本特征、选用原则实验 3 传感器应用演示传感器原开关传感器及应用实验 4锁的设计理与应用 湿度、温度传感器及其应用实验 5 温控风扇实验 6 房间湿度、温度控制装置的设计光敏、颜色传感器及应用实验 7 自动台灯设计实验 8 物体分检系统设计气体传感器及其应用实验 9 自动排气扇及声光电路光电传感器及其应用实验 10 自动冲水系统设计实验 11 红外发射、接收电路原理分析磁敏传感器及其应用实验 12 电机测速装置的设计实验 13 自动门

36、禁系统医疗传感器实验 14 非接触式体温系统设计运动传感器实验 15 超声波移动物体探测应用分析传感器与微处理器接口电路实验 16 室内环境巡回检测系统设计4、红外蔽障小车5、超声测距模块的应用6、红外寻迹小车7、放大器实验8、运算电路实验9、A/D 和 D/A 转换器实验10、电机闭环控制11、气压驱动的控制12、机器人巡逻13、网络控制机器人运动传感器新技术应用实验 17 机器人传感器应用实例分析测试基础信号及其描述；传感器的标定与校准实现不失真测试的条件实验 18 红外传感器的标定和校准信号调理 测量电桥、信号放大电路；调制与 实验 19 电子称的设计与检修电路解调电路；滤波器传感器综合

37、应用智能家居传感器综合应用实验 20 智能家居系统设计2）机器人控制技术与应用课程大纲课程：29课程名称：机器人控制技术与应用建议学时：64前导课程：单片机技术与应用；机器人传感器技术与应用后续课程：智能机器人综合实训实验设备：RoSys 机器人教学、RoSys机器人实训（移器人）课程概述人们认识世界是为了改造世界，机器人作为一个新兴行业，其目的也是为了改造 的生活，所以机器人控制技术就成为一门重要的学科。机器人控制技术共 8 章，立足于理论知识和实际应用技术的恰当结合，强调工程实际应用，以典型应用实例为主线，并将其贯穿于整个理论教学和实验教学的全过程，把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘

38、学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。课程内容章节内容实验绪论控制技术概述控制技术在智能机器人中的应用机器人控制技术发展趋势自动控制基本概念AVR 控制器介绍以 AVR-Megar128 为的 MCU 控制器的原理和使用实验 1 AVR 控制器 I/O 接口实验电机控制直流电机原理与控制方法步进电机控制伺服电机控制交流电机控制实验 2 直流电机控制实验实验 3 步进电机控制实验实验 4 伺服电机控制实验实验 5 交流电机控制实验信号检测传感器运用信号检测传感器概述常用传感器智能传感器实验 6 红外蔽障小车实验 7 超声测距模块的应用实验 8 红外寻迹小车中间转换电路设计常用基本电路运

39、算电路常用转换电路实验 9 放大器实验实验 10 运算电路实验实验 11 A/D 和 D/A 转换器实验机器人控制系统机器人的驱动方式常用驱动系统新型驱动器实验 6 电机闭环控制实验 7 舵机控制实验 8 气压驱动的控制智能控制常用算法数字滤波算法量程自动转换与标度变换数字控制算法模糊控制算法实验 9 机器人巡逻实验 10 网络控制机器人运动实验 11 机器人协作推箱子工程应用实例电转速智能检测与控制车辆尾气智能检测与控制实验 12 综合实验3）机器人通讯技术及应用课程大纲课程：25课程名称：机器人通讯技术及应用建议学时：64前导课程：数字电路；模拟电路；通讯原理后续课程：RFID 技术及应用

40、使用设备：RoSys 机器人教学、RoSys机器人实训（移器人）课程概述分类介绍各种无线网络的协议、组点、应用等。通过具体的实验和案例了解 WiFi、 ZigBee、蓝牙、红外、3G 网络、RS232/485 总线、工业 CAN 总线、IIC 总线的数据传输原理、使用方法和组网方法。课程内容章节内容实验互联网概 述互联网的基本组件，网络协议及分层结构互联网的应用层、传输层、网络层无线网络 各种无线网络的发展、及特点比较实验 1 各种通讯方式概述WiFi 网络 传输WiFi 无线宽带网络及特点；无线局域网的组建、架构、协议等。WiMix 无线城域网概述实验 2 组建 WiFi 无线局域网实验 3

41、 基于家庭局域网的设备控制ZigBee 网 ZigBee 通讯方式简介及其特点 ZigBee 组 实验 4 多任务多点节点信息络传输网；ZigBee 应用实验 5 使用 ZigBee 组建环境监测网络实验 6 使用 ZigBee 收集用电信息蓝牙传输蓝牙通讯简介及特点；通讯协议；蓝牙的简单应用实验 7 蓝牙文件传输红外传输红外传输简介及特点；通讯原理；红外传 实验 8 家用电器的与操作输应用3G 网络传输3G 通讯的技术和标准：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000介绍、电视等 3G 通讯网络的应用案例实验 9、彩信发送系统实验 10定位的使用232/485 总 232 总线协议介绍；

42、232 应用实验 11 RS232/485 总线协议的设线置于应用CAN 总线CAN 总线协议；CAN 总线应用实验 12 CAN 总线控制电机运动无线网络 主要介绍无线网络在智能机器人控制中 实验 13 基于 WiFi 的智能家居演示与智能机 的一些应用实验泵智能检测与控制噪声智能检测与控制八、 多仿生机器鱼协作系统应用实例基于全局视觉科研智能控制在其基础上建立了一套示教性强、灵活实用的多仿生机器鱼协作系统，系统不仅能够满足领域应用的研究中协作、水中编队控制、水中协作等，还能够参加各大赛事，如：国际水中机器赛、华北五省机器赛等。多机器鱼协作即多条机器鱼在一个实时、复杂的环境下通过协作、配合完

43、成一个共同的任务。符合环境的特点，将在水下探测、海上搜救、海上多传感器采样网络等其他军事任务中发挥重要作用。多仿生机器鱼协作系统的特点是：(1) 通用性强 作为理论研究的和基础，它适应各种算法和任务；(2) 可扩展性好 系统至少能同时兼容 1-8 条机器鱼工作，实验场地为 3.32.3 米的水池；(3)便研究友好的图形用户界面界面提供可视化的编程及实验参数设置环境，方构建不同的实验环境；(4)模块化的设计协作算法及环境信息存取模块化，即使研究不清楚底层程序也能方便地扩充并检验自己的协作算法；(5) 实时图像处理、实时控制领域中复杂的水域环境；深入优化的图像识别算法使得该系统更适应(6) 数据直

44、观的数据结果。及回放功能系统通过数据库可重要的实验数据，提供更以下是多仿生机器鱼协作系统的试验情况和实际应用场景：1. 多仿生机器鱼协作系统的开发与实现仿生机器下系统，可用来探讨水下任务中多个机器鱼的协作方法。其中，基于“情况”的“舒适圆”方法简化了机器鱼路径规划及行为决策的复杂度；极限环方法可实现机器鱼的位姿控制；模糊控制器可解决机器鱼的同步器人控制控制及方向控制问题。为基点，智能体群建立一个类似刚体的虚拟结构实现基本队形。考虑到虚拟智能体的无碰路径不能保证队形中每个智能体都能成功避开物对刚体结构进行了改造，使之变成一个“柔体”结构，并提出两种变形方式使得群体能高效地进行避障。5基于状态-动

45、作选择的协作推盘子协作任务：在一个 3050 mm 1830 mm560 mm 的水池中有三条机器鱼和一个直径为 25cm 的盘子漂浮在水面上，水池的右边有一个球门，宽 30cm，这三条机器鱼的任务是将盘子推进球门里。当盘子的中心越过球门后，任务顺利完成。基本原理：将盘子分区，主要分为进攻区域、左助攻区域、右助攻区域和过冲区。其中，1 进攻区: 有效进攻区域，在此区域中，机器鱼可以直接沿着目标方向单独推动盘子；2 左助攻区域: 部分有效进攻区域，在此区域，一个机器鱼很难有效地将盘子推向目标点方向，需要借助处于进攻区域的同伴帮助，协力将盘子沿正确方向推进；3 右助攻区域: 类似于LAPR，也是一

46、个部分有效进攻区域；4 过冲区: 这是个此时，机器鱼。一旦机器鱼进入这个区域，它将处于盘子和球门之间，接触到盘子，而必须首先调整自己的位置，进入一个有效进攻区域，再选择合适的动作。1.机器鱼形似海底真鱼，活灵活现的模仿鱼的游动，难以分辨真假；2.由于采用摆动尾巴的方式前进，因此可保持静音性和较高的推进效率；3.身上装有传感器，机器鱼探测到讯息后，通过无线通讯技术传输给地面工。作九、培训服务支持为提高合作院校教师专业技术素养及授业水平服务；通过为合作院校提供教学资源、师资辅导、技术培训等提高任课教师的教学水平，达到培养更好专业优秀生的目的，神州优胜为贵校提供如下的培训服务。1）与合作院校专业人联

47、合智能控制形成组，就智年，每年 2，共同打造能机器人实训室的培养模式和课程体系建设问题，进行持续 3次的定期专业建设研讨，搜集并解决课程体系建设方面所具有知识的国内领先的智能机器人应用技术课程体系。2）合作院校骨干教师接受持续 3 年，每年 2 次的定期技术培训。内容包括接受平。智能控制的新技术讲座，提高专业骨干教师的专业技术水3）安排合作院校骨干教师参与作，采取“师傅带徒弟”的方式，由智能控制的技术的部分项目研发工“一对一”的对骨干教师进行指导，提高骨干教师的科研能力和实践能力。4）利用寒、暑时间安排相关任课教师接受智能机器人课程的师资培训，每门约 5 天，授课教师由智能控制委派工程师担任。

48、十、 设备简介1. 机器人创新套件1）Rosys 乐系列基础版配置名称设备分类设备明细控制设备ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作为主控；1 个接口转换板： 10 线接口与 8 个 3 线接口之间转换的模块；2 个显示设备4 位数码管模块：四位共阳数码管显示设备，可显示小数点；1 个输入设备开关模块：拨动开关控制高低电平信号输出；2 个按键模块：通过按动按键控制高低电平信号输出；4 个执行设备电机舵机驱动模块：采用 L298P 典型双H 桥直流电机驱动，可驱动两组直流电机和两组舵机，可选内接电源或外接电源；1个直流电机：空心杯直流电机 2 个传感设备LED 模块：LED 模块

49、是一款 LED 发光模块；共提供四种颜色；4 个蜂鸣器模块：有源蜂鸣器，响；1 个行程开关模块：碰触动作的开关，可以用来检测两物体是否；22）Rosys 乐系列中级版配置名称设备分类设备明细智能机器人传感与控制实验控制设备 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作为主控；1 个接口转换板： 10 线接口与 8 个 3 线接口之间转换的模块；2 个AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 个显示设备4 位数码管模块：四位共阳数码管显示设备；1 个输入设备开关模块：拨动开关控制高低电平信号输出；2 个按键模块：通过按动按键控制高低电平信号输出；4 个执行设备电机舵机驱动模块：采用

50、 L298P 典型双H 桥直流电机驱动，可驱动两组直流电机和两组舵机，可选内接电源或外接电源；1个22CL-3501PG电机：空心杯直流电机；2 个S3003 进口舵机：Futaba 舵机，3.4kgcm；1 个传感设备贴片 LED 模块：使用贴片元件的 LED 发光模块；2 个LED 模块：LED 模块是一款 LED 发光模块；共提供四种颜色；4 个继电器模块：常开、常闭节点引出；1 个蜂鸣器模块：电平信号控制；1 个行程开关模块：碰触动作的开关，可以用来检测两物体是否；2个红外发射传感模块：与红外接收传感器模块配套使用，可测量红外信号的强度；1 个红外接收传感模块：与红外发射传感器模块配套

51、使用，可测量红外信号的强度；1 个智能机器人传感与控制实验箱个红外避障传感器：通过红外线发射与接收，可探测有无物，灵敏度可调；1 个火焰传感模块：检测是否有火焰，灵敏度可调；1 个数字温湿度传感器：可检测环境温湿度的数字量单总线传感模块；1 个温度传感模块：检测物体或环境温度的传感器模块，有模拟量或数字量输出；1 个光敏传感模块：检测光照强度，有模拟量或数字量输出；1 个反射型光电模块：通过红外线的发射与接收检测距离；2 个巡线阵列：由 4 个反射型光电模块组成；1 个结构件包括：144 横梁 6 个、车轮法兰 2 个、联轴器 2 个、轮毂 2 个、万向轮连接器 1 个、PCB 盖板 2 个、

52、红外安装支架 1 个标准件一套配件配套工具一套、六节电池盒一个3P、10P、USB线配套与所有模块配套使用，可用流程图、C 语言等多种方式进行编程，简单易学，适用于零语言基础和有不同语言基础的多类人群3）Rosys 乐系列高级版配置名称设备分类设备明细智能机器人传感与控制实验箱控制设备 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作为主控；1 个接口转换板： 10 线接口与 8 个 3 线接口之间转换的模块；2 个AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 个显示设备4 位数码管模块：四位共阳数码管显示设备；1 个输入设备开关模块：拨动开关控制高低电平信号输出；2 个按键模块：通过按

53、动按键控制高低电平信号输出；4 个键盘阵列模块：类似键盘布局，操作方便；1 个执行设备电机舵机驱动模块：采用 L298P 典型双H 桥直流电机驱动，可驱动两组直流电机和两组舵机，可选内接电源或外接电源；1个22CL-3501PG电机：空心杯直流电机；2 个S3003 进口舵机：Futaba 舵机，3.4kgcm；1 个传感设备继电器模块：常开、常闭节点引出；1 块；蜂鸣器模块：电平信号控制；1 个贴片 LED 模块：使用贴片元件的 LED 发光模块；2 个红外发射传感模块：与红外接收传感器模块配套使用，可测量红外信号的强度；1 个红外接收传感模块：与红外发射传感器模块配套使用，可测量红外信号的

54、强度；1 个声音传感模块：检测外界声音强度，模拟输出； 1 个箱巡线阵列：由 4 个反射型光电模块组成；1 个红外避障传感器：通过红外线发射与接收，可探测有无物，灵敏度可调；1 个声音传感模块：检测外界声音强度，模拟输出； 1 个火焰传感模块：灵敏度可调；1 个数字温湿度传感器：可检测环境温湿度的数字量单总线模块；1个温度传感模块：检测物体或环境温度的传感器模块，模拟数字量输出可选择；1 个光敏传感模块：检测光照强度，模拟数字量输出可选择；1 个反射型光电模块：通过红外线的发射与接收检测距离；4 个倾斜传感器：开关量的水银数字传感器；2 个结构件包括：144 横梁 6 个、车轮法兰 2 个、联

55、轴器 2 个、轮毂 2 个、万向轮连接器 1 个、PCB 盖板 2 个、红外安装支架 1 个标准件一套配件配套工具一套、3.2V 充电电池套装 1 个、六节电池盒 1 个3P、10P、USB线配套与所有模块配套使用，可用流程图、C 语言等多种方式进行编程，简单易学，适用于零语言基础和有不同语言基础的多类人群4）Rosys 智系列基础版配置名称设备分类设备明细智能机器人传感与控制实验箱控制设备 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作为主控;1 个ATmega8 控制板：采用 ATMEGA8作为主控；1 个接口转换板： 10 线接口与 8 个 3 线接口之间转换的模块；3 个AVR

56、器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 个显示设备4 位数码管模块：四位共阳数码管显示设备；1 个串口液晶显示模块：320*240 字符；1 个输入设备开关模块：拨动开关控制高低电平信号输出；2 个按键模块：通过按动按键控制高低电平信号输出；4 个键盘阵列模块：类似键盘布局，操作方便；1 个通讯设备串口转 WiFi 模块：TTL 串口信号转 WiFi 信号；1 个执行设备电机舵机驱动模块：采用 L298P 典型双H 桥直流电机驱动，可驱动两组直流电机和两组舵机，可选内接电源或外接电源；1个22CL-3501PG电机：空心杯直流电机，120 转/min;2 个S3003 进口舵机：Futaba

57、S3003 舵机，3.4kgcm；2 个LED 模块：LED 模块是一款 LED 发光模块；共提供四种颜色；4 个贴片 LED 模块：使用贴片元件的 LED 发光模块；2 个蜂鸣器模块：有源蜂鸣器，信号控制；1 个继电器模块：常开、常闭节点引出；2 个语音模块：1 个火焰传感模块：灵敏度可调；1 个数字温湿度传感器：可检测环境温湿度的数字量单总线模块；1个温度传感模块：检测物体或环境温度的传感器模块，模拟数字量输出可选择；1 个光敏传感模块：检测光照强度，模拟数字量输出可选择反射型光电模块：通过红外线的发射与接收检测距离；4 个倾斜传感器：开关量的水银数字传感器；2 个巡线阵列：由 4 个反射

58、型光电模块组成；1 个红外避障传感器：通过红外线发射与接收，可探测有无物，灵敏度可调；1 个结构件包括：横梁个、横梁 个、车轮法兰 个、联轴器个、轮毂 个、万向轮连接器 1 个、PCB 盖板 2 个、红外安装支架1 个、轮轴 2 个、转向架组件 1 个标准件一套配件配套工具一套、3.2V 充电电池套装 1 个、六节电池盒 1 个3P、10P、USB线配套与所有模块配套使用，可用流程图、C 语言等多种方式进行编程，简单易学，适用于零语言基础和有不同语言基础的多类人群5）Rosys 智系列中级版配置名称设备分类设备明细控制设备 ATmega128 控制板：采用 ATMEGA128作为主控;1 个A

59、Tmega8 控制板：采用 ATMEGA8作为主控；1 个接口转换板： 10 线接口与 8 个 3 线接口之间转换的模块；3 个AVR器：AVR器是一款 AVR 系列器；1 个语音模块：通过编码，实现语音输出，可用作语音提醒；1 个传感设备温度传感模块：检测物体或环境温度的传感器模块，模拟数字量输出可选择；1 个数字温湿度传感器：可检测环境温湿度的数字量单总线模块；1块光敏传感模块：检测光照强度，模拟数字量输出可选择；1 个反射型光电模块：通过红外线的发射与接收检测距离；4 个巡线阵列：由 4 个反射型光电模块组成；1 个声音传感模块：检测外界声音强度，模拟输出； 1 个磁传感模块：数字量输出

60、的磁检测模块；1 个传感器：检测大气中蒸汽浓度，输出模拟量；个可燃气体传感器：检测是否有可燃性气体；1 个火焰传感模块：检测周围环境中是否有火焰；1 个倾斜传感器：开关量的水银数字传感器；2 个行程开关模块：可以用来检测两个物体是否接触；2 个红外接收模块：接收红外线，可和红外发射模块配合使用；1 个超声波测距模块：利用超声波进距的模块，IIC 信号输出；可使用 ROSYS 可视化编程编程；2 个颜色传感模块：RGB 检测，IIC 输出；1 个红外避障传感器：通过红外线发射与接收，可探测有无物，灵敏度可调；2 个Sharp 红外测距：通过红外检测距离的一款模块；2 个红外避障传感器：躲避物；2