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清华大学 北京理工大学 哈尔滨工业大学 上海交通大学 华中科技大学 北京邮电大学 北石化学院 北京科技大学 宁夏大学 郑州轻工业大学 山工院 无锡职院 陕西工院 三河职教 长清职专 北信科大 黑龙江工程学院 |
案例背景：
1.结合智能制造、机器人、人工智能大背景设计一个SRT项目
2.面向清华大学全校生
期望达到的效果：
1.一个具有应用价值的项目，可长期发展
2.可以组建一个长期相对固定的多学科参与的学生项目团队
实施：
1.共同研讨方向为桌面机械臂应用项目，不只是本体设计，同时具备应用价值；
2.设计《多场景机械臂应用创新设计》课程，吸引感兴趣的学生参与，找到合适的团队成员；
3.课程需让学生完整体验机械臂设计全流程；
4.在课程中与学生沟通方案，完成方案demo，最后将此项目申报校内SRT项目-桌面机器人设计。
课程安排（以下第一阶段6周，第二阶段为学生自行设计阶段无具体安排）：
课程概述：
清华大学iCenter开设多场景应用机械臂创新设计课程，主要面向清华大学和北京大学工科专业学生，课程大致分为两个阶段。第一阶段围绕机器人基本技术学习，包含机器人关节模块驱动，机器人运动学控制，机器人仿真系统设计，机械设计基础（机器人构型、机器人基本模块设计、Solidworks软件基本操作等），机器人API接口基本使用；第二阶段学生自己调研资料选择一个场景，并且根据场景设计机械臂及场景布置。
| 开设周 | 课程安排 | 课程目标 | 讲解内容 | 课下任务 |
| 2 | 场景设计、分组、汇报 | 了解基本机械臂应用； | 1. 应用级机器人的场景案例分享； 2.拆分小组单元； | 完成基于机械臂的初步场景方案； |
| 3 | 仿真模型学习、搭建仿真场景 | 1.理解机械臂基本的概念（自由度、运动空间）； 2.在solidworks中通过模块组装一个六轴机械臂三维模型； 3.在webots中通过模块组装一个六轴机械臂仿真模型； | 引入：介绍机械臂基本参数 1.介绍solidworks装配的基本操作； 2.介绍所用机械臂的整体构成； 3.演示机械臂两个模块之间的装配； 4.简单介绍webots软件； 5.演示在webots中通过模块搭建机械臂仿真模型； | 1.组装一个典型六轴机械臂的三维模型； 2.组装一个典型六轴机械臂的仿真模型； 3.优化和细化场景方案； |
| 4 | 分组学习机械设计和控制设计 | 1.控制：掌握几种电机驱动的方法（位置反馈、速度反馈、力矩反馈）； 2.结构：了解关节模块的结构接口的基本使用； 3.仿真：构建简单的仿真模型； | 1.控制：掌握几种电机驱动的方法（位置反馈、速度反馈、力矩反馈）； 2.结构：了解关节模块的结构接口的基本使用； 3.仿真：构建简单的仿真模型； | 1.实现控制仿真模型中的关节模块转动； 2.组装一个简单摆动装置模型，并搭建仿真模型，实现控制； 3.优化和细化场景方案； |
| 5 | 分工设计机械图和算法控制 | 1.了解机械臂的类型； 2.了解机械臂运动学； 3.重新设计机械臂构型； | 1.介绍机械臂的各种类型，举例各种构型的机械臂； 2.讲解典型六轴机械臂的运动学； | 1.搭建一个一个新构型的机械臂构型（基础较差的可以直接用已有模块搭建新构型，基础较好的学生设计新零件搭建新构型）； 2.搭建一个新构型的机械臂仿真模型； 3.优化和细化场景方案； |
| 6 | 分工设计机械图和算法控制 | 1.了解机械臂运动学控制； 2.重新设计机械臂执行器末端； | 1.讲解在仿真中如何控制机械臂运动； 2.介绍夹持器末端设计； 3.讲解执行器机械系统（面向基础较好的学生）； | 1.实现仿真中自己设计的新构型机械臂定点运动； 2.设计一个夹持器末端； 3.设计一个执行器方案（基础较好同学选择）； 4.优化和细化场景方案； |
| 7 | 分工设计机械图和人工智能应用 | 1.控制：了解人工智能在机器人中的应用； 2.结构：了解底座模块的结构结构的基本使用；了解标准工业零件的使用； | 1.介绍人工智能技术； 2.讲解视觉基础（颜色识别、形状识别）； 3.讲解视觉定位； 4.演示视觉分拣方案； 5.介绍常用的工业零件类型和使用方法； | 1.在仿真模型中搭建一个机械臂场景； 2.优化和细化场景方案； |
| 最终目的： 1.完成一个其他构型的机械臂； 2.完成一个夹持器末端的设计； 3.完成一个机械臂场景设计； 4.掌握驱动机械臂； |
| 序号 | 年度 | 学期 | 课程 | 学时 | 学生人数 | 学生对象 |
| 1 | 2018 | 夏季 | 第一届北京市“一带一路”国家大学生科技创新集训 | 24 | 140 | 俄罗斯、马来西亚、波兰等11个国家18所中外大学生 |
| 2 | 2018 | 夏季 | 2018年北京学院暑期科技创新集训 | 32 | 22 | 北方工业大学、物资学院、北京建筑大学等5所市属高校本科生 |
| 3 | 2018 | 秋季 | 机械工程基础 | 8 | 112 | 2018级管理与经济学院大一学生 |
| 4 | 2019 | 春季 | 机械工程基础 | 8 | 410 | 徐特立学院大一学生 |
| 5 | 2019 | 夏季 | 北理工&北京中医药大学本科生联合培养项目之智能制造生产线 | 32 | 40 | 北京中医药大学针灸等专业本科生 |
| 6 | 2019 | 夏季 | 北京市大峪中学 | 40 | 86 | 北京市大峪中学高一学生 |
| 7 | 2019 | 夏季 | 2019年北京学院暑期科技创新集训 | 32 | 26 | 北方工业大学、首都经贸大学、北京建筑大学等6所数数高校本科生 |
| 8 | 2019 | 秋季 | 开放实验—智能小车梦工场创新实践 | 32 | 30 | 机电学院、机车学院、2019级徐特立学院本科生 |
| 9 | 2019 | 秋季 | 机械工程基础 | 8 | 110 | 2019级管理与经济学院大一学生 |
| 10 | 2019 | 秋季 | 2017级工业工程专业认知实习 | 24 | 46 | 机械与车辆学院17级工业工程专业本科生 |
| 11 | 2020 | 秋季 | 2018级工业工程专业认知实习 | 24 | 50 | 机械与车辆学院18级工业工程专业本科生 |
| 12 | 2020 | 秋季 | 徐特立学院科技创新月 | 32 | 150 | 2020级徐特立学院本科生（一年级新生） |
| 13 | 2020 | 冬季 | 北京理工大学·北京101中学联合实验室课程 | 32 | 待定 | 北京101中学高中生 |
| 14 | 2020 | 冬季 | 北京理工大学·呼和浩特市桥华学校联合实验室课程 | 32 | 待定 | 呼和浩特市桥华学校高中生 |
| 15 | 2020 | 12月 | 2020年12月，基于该实验台的教学案例， “汽车智造梦工场综合创新实践项目”入围由教育部高等学校机械类专业教学指导委员会指导的“2020年机械类课程典型教学案例征集及优秀案例展示、交流活动”，并获最佳展示案例奖。 | |||
| 16 | 2021 | 3月 | 出版相应的教材 | |||
| 17 | 2021 | 7月 | 工程实践 | 32 | 314 | 精工书院2020级本科生 |
| 18 | 2021 | 12月 | 国际青年人工智能大赛 | 100 | 30 | 精工书院、北京书院、特立书院等本科生 |
| 19 | 2021 | 10月 | 汽车智造梦工场综合创新实践 | 32 | 80 | 北京书院大一-大三各年级本科生 |
| 20 | 2021 | 10月 | 《汽车智造梦工场综合创新实践》开放实验 | 32 | 29 | 全校多个年级大一-大三多个专业本科生 |
| 21 | 2022 | 2月 | 汽车智造梦工场综合创新实践 | 64 | 81 | 北京书院2019级本科生 |
| 22 | 2022 | 3月 | 智能机电系统应用工程实践 | 64 | 292 | 特立书院2021级本科生 |
| 23 | 2022 | 3月 | 《“精工创研”——项目制课程》 | 48 | 78 | 精工书院大一-大三各年级本科生 |
| 24 | 2022 | 3月 | 机械工程基础 | 8 | 200 | 特立书院、经管学院、求是书院等21级本科生 |
| 精彩继续进行中...... | ||||||
机电学院面向机器人与人工智能领域、培养解决复杂工程问题能力；
形成“教学-项目-竞赛-社区一体式”的创新型人才培养模式；
支撑 3 大项目学习实践、4门创新创业课程、 多项学科竞赛；
现有共享实践面积900㎡，专职人员4人，兼职教师20余人；
开展丰富多彩的校际交流、校内研讨、中小学体验活动。
课程改革：
1、面向机电、航天、电气、电信、计算机等近机类专业，在金工实习中设置必修课程，大一学生都要摸一边探索者，锻炼学生动手能力；
2、开设4课时、8课时、18课时等不同课时创新课；
3、开设机械创新设计与制作、仿生类机构创新实践、机械创新实践与竞赛、格斗机器人设计等不同主题课程，学生创新成果多样而且精彩；
4、课程受益人数将达到400余人/年。
创新活动：
1、联合基础学部举办探索者智能机器人对抗赛，提升学生设计制作的成就感，激发创新活力。
2、举办国际高校游学活动，不同的文化，相同的创新热情！
3、中小学体验活动，面向中小学，开展一系列活动（夏令营、冬令营等），推进K16阶段纵向一体化、横向多样化的系统合作，致力于培养科技创新后备人才，提高学生的技术与工程素养。
学科竞赛：
探索者平台为各类大赛的前期培训和入门训练提供了非常优质的平台资源，学校竞赛成绩优异，为我校斩获2019全国普通高校学科竞赛排行榜第一名做出了突出贡献。以赛促创，以创促学！
机械创新设计与制作
使用套件做可行性验证
机械创新实践与竞赛
机械创新作品入门实践
仿生类机构创新实践
模仿生物进行机构设计
格斗机器人设计
对抗性结构设计与控制
工程训练中心面向全校本科生开设了一门“机器人创新控制基础与实践”选修课，32个课时。选修课，不限专业，大二及以上学生可报名。
授课方式：
1节引导课，其后均为实践训练，由学生根据资料“做中学”。
课程大纲：
老师根据产品资料自行编写教材，合作协同育人课程改革项目，出版教材。
学生组成创新小团队，讨论并提交创新项目命题，经老师指导后进行开题报告。开题后即开始制作。结束后进行答辩。为对机器人创新设计方面有兴趣的学生，提供系统的专业机器人创新课程教育。课程以“探索者”机器人创新套件为教学平台，通过个性化创新设计、搭建与控制动手实践，使初学者建立工程设计与创新的意识，从而培养学生的实践动手能力工程素养。每年产生大量的学生作品，特别申请了教改项目。
华中科技大学
工程训练中心需求：
1、在金工实习中，挤出一天开设必修创新课程；
2、偏控制；
3、现有器材ECT-EK1，不需要定制；
4、设定避障主题。
5、根据作品打分。
（一）必修课
1、在金工实习过程中，开8课时的创新课程，主题避障小车，传感器随意用。看重编程
2、所有参与金工实习的学生都要参加，从学习使用探索者，到调试出完整的机器人，一天之内完成。
3、根据教材自制实验指导书，每队一本
4、自己打分说明；
（二）选修课
对全校开设32课程创新选修课程。
（三）创业培训班
学生利用探索者开设武汉中小学机器人技术培训班，拿到学校5万创业奖励金。
（四）承接周边
利用探索者平台承接周边其他高校工程训练课程。
案例背景：
叶培学院----机器人专业
1.开展必修课《机器人机构基础》课程实践
2.实训内容共2个周六16个学时
3.面向大二学生
期望达到的效果：
1.让学生完整体验机械设计环节（构思-虚拟设计-实践验证调试）
2.让学生掌握机构分析能力
3.结合“机械创新设计大赛”主题内容
4.作为学生构思大创项目的一个机会
5.锻炼学生方案设计和宣讲能力
6.锻炼学生团队合作能力
规划：
课程开展分为三部分，第一部分为机器人机械基础理论教学，第二部分为机器人三维建模仿真教学，第三部分为机器人实践活动。
机械基础理论阶段的教学主要目的一方面是通过讲解机械基础结构原理，让学生了解基本的机械结构，如平面连杆结构，平面齿轮结构，轮系结构设计等，另一方面通过对典型机器人进行结构分析让学生了解到机械结构在机器人设计的应用及其重要性。
机器人三维建模仿真教学主要目的是让学生具备基本的机器人结构设计能力，可以独立完成一个简单机器人的结构设计，并掌握基本结构的分析及调试能力，三维建模仿真软件采用solidworks，为学生提供探索者零件库，学生利用零件库完成机器人建模，并且完成机器人动作仿真。这个阶段在教学模式上借鉴了翻转课堂的思路，提前告知学生课堂内容，发放相关学习资料让学生前期对课程内容进行自学和摸索，再集中安排课程进行系统的授课，在授课过程中以学生遇到的实际问题进行互动和答疑，课下学生再自主进行完善作品，为后续实践活动做准备。
实施：
机器人实践活动阶段主要任务是学生需要组装并调试完成在三维建模仿真阶段完成的设计作品，并且增加一定的智能功能完善最终的效果。过程中企业工程师作为校外指导老师，实践活动共两天16学时，整个安排结合CDIO项目式教学模式，学生需要进行作品构思，设计及优化，调试及实现，未来畅想运作四个阶段进行项目。在开展内容上，将更多的自由度留给学生发挥，引导学生提问和发现问题，老师只是作为技术答疑和场外方案顾问的角色辅助解决问题。在硬件方面给各组学生提供探索者平台的统一的通用型零配件和模块及基本的使用资料，让学生自己根据参考资料完成自己的作品，最后再进行汇报和答辩，重点突出作品的创新点。实践课完成后，围绕机构分析主题布置试卷题目。
能力：
在这个过程中，专业知识方面学生基本掌握了典型结构在机器人中的应用，具备了基础的机器人结构设计和分析能力。在能力素养方面，学生的自学能力，项目开发能力，项目管理能力都得到了很好的体现和训练。
未来计划将引入机器人竞赛项目，引导学生以真实的，目标性较强，技术难度更高的项目进行训练，同时引入机械系统设计的方法，机械创新方法，产品设计方法等内容，使学生在解决机器人相关复杂工程问题时可以利用多方面知识，从多维度进行分析并解决问题。
配合老师开展《单片机原理及应用》课程申请北京市精品课、国家一流课程；
需求：
希望能够在上课的全过程加入动手实践；
参考现行单片机教材编写实验教程；
帮忙设计课程设计的项目库；
课程设计时间为1周，项目要有足够的复杂度。
解决方案：
设计了三种器材：
1、老师用的单片机演示实验箱；
2、学生日常用的作业套件，人手一套，老师下课布置作业，下节课检查完成情况。
3、课程设计套装，4个人一组，可支持自由设计。
主要采用51单片机，Keil C编程环境，课堂作业内容涵盖51单片机主要技术点。
课程设计项目库，设计了25个实验项目，供学生参考。
教学成果：
1、利用“探索者“面向机电专业大三的本科生进行为期三周的单片机实践必修课，供48课时，学习原理为40课时，8课时课程设计。让学生自由选择地方和时间进行实践操作，最后以实物比赛、答辩结束，从而提高学生的动手实践能力和对书本知识的理解。该课程被评为“北京市精品课程”，“国家一流课程（线下）”。
2、利用“探索者”面向机电专业大四的本科生开设为期8周的机器人创新实践必修课程，课内进行对抗赛，受到学生的积极反应。
3、利用“训练师”模块化底盘，面向研究生做石油探测设备研发，最终成功研发出新品。
北京科技大学
案例背景：
机器人工程专业
1.面向学院大二大三学生开展《机器人创新设计》小学期
2.面向机器人工程专业大二开设《传感器检测与控制》实践课
3.面向机器人工程专业大三学生开设《机器人操作系统》实践课
期望达到的效果：
1.每个学生都可以完成一个完整的项目
2.引起学生对机器人项目的兴趣
3.锻炼学生工程能力
4.培养学生团队意识
实施：
1.联合创建智能机器人创新设计实验室
2.联合创建机器人智能控制实验室
3.学生到机器时代（北京）科技有限公司交流
成果：
申请获批双一流课程。
嵌入式实验室
利用探索者建设嵌入式实训平台，以小学期形式开展，小学期共4周，每周一到周四进行嵌入式实训，周五安排外出的生产实习，每天上午半天进行嵌入式实训。第一周借助探索者平台开展电机应用基础、传感器应用基础、单片机应用基础、通信应用基础、机器人设计基础等内容实验教学；第二周借助探索者开展项目式教学，老师提出5个方向的项目主题，发布项目任务书，邀请研究生作为助教，学生根据项目任务书完成初步方案；第三周学生继续优化项目，结合专业特色优化，开发更多功能或者开发软件等，准备设计报告书，答辩资料等。
概述：
郑州轻工业大学创新创业中心开设机器人创新设计课程，主要分为三个阶段，第一个阶段面向大一学生，利用探索者完成机器人通识项目；第二阶段面向大二和大三学生，利用探索者和训练师机械臂（RTM4产品、AB-16产品）进行机器人基本技术项目和机器人创新设计项目培养，主要包含机械臂运动学、机器人操作系统（ROS）、机器视觉、人工智能等相关内容综合实训。
后续安排：
成立机器人创新设计工作室，以竞赛团队作为引导，阶梯式培养学生形成机器人创新创业团队。
案例背景：
1.提高整个学院学生的创新能力
2.扩大创新中心
期望达到的效果：
1.组建有产出、可持续的创新团队
2.让学生通过具体的项目设计将机械设计、单片机应用、传感器、编程等核心基础知识进行综合实践应用
3.未来有希望组建孵化创业团队
4.能够对接真实企业项目
实施：
1.成立机器人创新社团，按竞赛项目划分团队，每个团队成员包含大一、大二、大三的学生，传帮带形式保持团队可持续。
2.规划多层级的比赛项目，让学生能力阶梯式成长。
3.规划基础课程，对入门的同学进行基础培训；引入企业工程师宣讲项目；
4.支持学生毕业设计项目；
案例背景：
1.提高整个学院学生的创新能力
2.扩大核心基础课程实践
期望达到的效果：
1.组建有产出、可持续的创新团队
2.让学生通过具体的项目设计将机械设计、单片机应用、传感器、编程等核心基础知识进行综合实践应用
3.未来有希望组件孵化创业团队
实施：
1.成立机器人创新社团
2.第一年挑选2支队伍参加中国高校智能机器人创意大赛，第二年扩大选择范围，选择4支队伍参与比赛，并且形成社团文化和制度
3.建立机器人综合设计实验室，与企业联合培养，设立专门证书
成果：
第一年1个国家一等奖，1个国家三等奖。第二年2个国家二等奖，2个国赛三等奖。
社团成立，制度完善，成员招生可循环，参与项目扩大至2项
比赛作品有企业厂家愿意联合合作。
案例背景：
1.针对本校学生进行 职业体验教学
2.面向初中生开放实验活动体验和培训-宣传、招生
期望达到的效果：
1.让学生能够体验机器人应用的装调
2.让学生掌握基本的机器人知识
3.激发学生对机器人的兴趣
实施：
建设创新实验室
面向本校所有专业开放
扩展竞赛项目
组织初中生科技实践活动
案例背景：
1.针对本学院学生进行机器人体验课
2.针对工业机器人专业二年级开展机器人实践课
期望达到的效果：
1.让学生可以体验机电结合项目
2.让学生结合机械基础、单片机和传感器的课程做综合运用
3.能够找到一些有能力的学生组建团队做比赛
实施：
建设机器人创新实验室
建设机电综合设计实训室（比赛为主）
成果：
课程已覆盖本学院所有学生；
每年新创建4个学生团队；
授课方式：
安排4学时集中讲课，讲解各阶段要点；其它时间采取集体辅导与个别指导相结合的指导方式，讲课、辅导穿插在各阶段进行。采用启发式教学，明确重点、难点内容，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。
成果：
通过本项目的实施，学生可在机械创新设计实践教学基地开展各项实践及课外科技活动，目前学生在各个级别的科技竞赛中获奖累计25项以及获得的授权专利2项。
案例背景：
大学生创新实验室建立的目的是为大学生创新实验提供一个平台，培养大学生的动手能力，使得学生们在动手设计制作的过程中获得满足感，进而培养学生们参与创新创业实训的热情。
期望达到的效果：
学生们可以用较低的成本，较短的周期完成更多完整的机器人项目；
学生们能够合理的将理论与实际相融合做更有深度的机器人项目；
学科的交叉融合能够孵化出更多产品级的机器人项目以及学生团队。
成果：
设计制作了三轴机械臂一个；
发表学术论文3篇；
搭建模块化创新实验室1个；
获得第17届挑战杯黑龙江省一等奖1项。
