时间：2022-09-27 10:14:21
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机器人技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
机器人技术教育是指围绕机器人而开展的教与学活动，幼儿到成人都可以是教育对象，它以多视角、多样化的教学模式，达到寓教于乐的教育目的。机器人技术教育的内容，并不受限于传统的教学模式。以机器人作为教学活动的载体，不仅可以使教学具有科技含量，提升学生的学习兴趣，还能培养学生的创新精神、综合实践能力和协作能力。当然，在近年来的各类科技活动项目中，与机器人有关的项目不算很多，关于机器人的创新教学，还处于初级阶段。因此，探究怎样通过机器人教学提高学生的创新能力，是现阶段最迫切需要解决的问题之一。
1.机器人技术教育的意义
提升学生的创新能力创新能力作为一个国家、民族进步和繁荣的动力，在当今社会，其价值不言而喻。我国的传统应试教育模式已被质疑多年，每年培养出的人才虽然在数量上远超西方一些国家，但其质量参差不齐，尤其是在创新能力方面不能尽如人意。尽管近几年一直在提倡素质教育，却仍然无法改变现状。因此，学生创新能力的培养至关重要。随着机器人教育活动日益普及，它在培养青少年创造力过程中凸显的优势已受到各界关注。机器人教育围绕学生因材施教，教师只扮演引导者的作用，传授最基本的理论知识，剩下的需要学生通过动手实践来获取新的知识和信息。对于一些问题，学生必须给出自己的创新解决方案，这样可以培养学生的创造性思维能力。
2.提高学生的学习动机和兴趣
爱因斯坦说过：“对一切来说，只有热爱才是最好的老师，它远远胜过责任感。”这表明了兴趣的培养对于学习的重要性。因为有兴趣，所以会专注，学生学习效率的高低在很大程度上取决于是否有学习兴趣。机器人技术可以提高学生的学习兴趣，并改变传统的教育模式和理念，以玩带学，在娱乐中、在好奇心的驱使下，让学生主动去学习。
3.增强团队合作意识
机器人竞赛活动所需要的知识相当广泛，完成这个任务需要让学生分成组，由组内成员一同探索学习。如果某一成员有了新发现，大家可以一起分享、讨论、协商，共同进步和学习，组与组之间进行比拼。这其实就是团体之间的竞争。学生在团队精神的作用下，能够学会相互关心、相互帮助，并且在此过程中产生关心团队的责任意识，学会自觉维护团队的集体荣誉，还学会了如何与人沟通、相处、包容，以及约束自己的行为。采用这种培养方式，是让学生在实践中去学习，用心去感受，这种教育模式相比传统的口头说教更具有效果。
二、开展机器人技术创新教育的有效途径和方法
1.开设相关课程补充专业知识
可以采取多种形式相互结合的方式补充相关专业知识。并且针对不同基础的学生，可以开设不同的班型，课程包含一些必要的、基础的专业知识，从机器人发展史到专业术语，以及机械方面的内容，循序渐进，由易到难。为了使学生们便于理解和学习，建议理论课学习结束后开始一些简单的实验课程来提高孩子们的动手实践能力。
2.提高授课人的相关能力
机器人课程的开设有别于其他课程，因为这门课程涉及的知识面很广，跨越多个相关专业。因此，这门课程的考核评估办法也要区别于其他传统课程。机器人课程的开设，首先要求教师要明确自己课程的目标、内容，以及相关课程的组织实施、课程评估。机器人课程需要学生学习的知识量大且范围广，这就需要授课教师时刻追踪相关课程内容的变化更新，并做好相关课程规划，要了解学生参与课程的程度，并及时根据教学实际调整传授方法。因此，课程开设后，授课人会面临一些新的教学观念、材料和策略的挑战。这就需要教师的授课能力（包含制订课程目标、明确课程内容、课程组织实施、课程评估等4个方面的能力）有全面地提高。
3.开展机器人竞赛活动
关键词：上肢康复训练机器人 青岛大学硕士开题报告范文 青岛论文 开题报告
一、 选题的目的和意义
据统计,我国60 岁以上的老年人已有1.12 亿。伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降，进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外，由于各种疾病而引起的肢体运动性障碍的病人也在显著增加，与之相对的是通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗已经远不能满足患者的要求。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到更多人的关注，治疗康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高，因此服务于四肢的康复机器人的研究和应用有着广阔的发展前景。
目前世界上手功能康复机器人的研究出于刚起步状态，各种机器人产品更是少之又少，在国内该领域中尚处于空白状态，临床应用任重而道远，因此对手功能康复机器人的研究有广阔的应用前景和重要的科学意义。
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题：康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。本课题针对以上问题，采用气动人工肌肉驱动的手指康复训练机器人实现手指康复训练的多自由度运动，不仅降低了设备成本，更重要的是提高了系统对人类自身的安全性和柔顺性，且具有体积小，运动的强度和速度易调整等特点。
课题的研究思想符合实际国情和康复机器人对系统柔顺性、安全性、轻巧性的高要求 。它将机器人技术应用于患者的手部运动功能康复，研究一种柔顺舒适、可穿戴的手功能康复机器人，辅助患者完成手部运动功能的重复训练，其轻便经济、穿卸方便，尤其适于家庭使用，既可为患者提供有效的康复训练，又不增加临床医疗人员的负担和卫生保健。
综上所述，气动人工肌肉驱动手指康复训练机器人的设计是气压驱动与机器人技术相结合在康复医学领域内的新应用，具有重要的科学意义。
二、 国内外研究动态
2.1 国外研究动态
美国是研究气动肌肉机构最多的国家，主要集中在大学。
华盛顿大学的生物机器人实验室从生物学角度对气动肌肉的特性作了深入研究，从等效做功角度建模，并进行失效机理分析，制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射运动控制研究。
vanderbilt 大学认知机器人实验室(cognitive robotics lab, crl)研制了首个采用气动肌肉驱动的爬墙机器人，并应用于驱动智能机器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。
伊利诺伊大学香槟分校的贝克曼研究所对图像定位的5自由度soft arm 机械手采用神经网络进行高精度位置控制和轨迹规划。亚利桑那州立大学设计了并联弹簧的新结构气动肌肉驱动器，可以同时得到收缩力和推力，并与工业界合作开发了多种用于不同部位肌肉康复训练的小型医疗设备。
英国salford 大学高级机器人研究中心对气动肌肉的应用作了长期的系统研究，开发了用于核工业的操作手、灵巧手、仿人手臂以及便携式气源和集成化气动肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的远程控制。
法国国立应用科学学院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了气动肌肉的动静态性能和多种控制策略，目前正在研制新型驱动源的人工肌肉以及在远程医疗上的应用。
比利时布鲁塞尔自由大学制作了新型的折叠式气动肌肉用于驱动两足步行机器人，实现了运动控制。
日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又发明了多种不同结构的气动肌肉。德国festoon 公司发明了适合工业应用的气动肌腱fluidic muscle，寿命可达1000万次以上，同时还对气动肌肉的应用作了许多令人耳目一新的工作。英国shadow 公司研制了目前世界上最先进的仿人手。美国的kinetic muscles 公司与亚利桑那州立大学合作开发了多种用于肌肉康复训练的小型医疗设备。
lilly采用基于滑动模的参数自适应控制策略，实现了单气动肌肉驱动的关节位置控制。
2.2 国内研究动态
自20 世纪90 年代以来，我国陆续开始了气动肌肉的研究。
北京航空航天大学的宗光华较早开始气动肌肉的研究，分析了其非线性特性、橡胶管弹性及其自身摩擦对驱动模型的影响，并应用于五连杆并联机构，通过刚度调节实现柔顺控制。
上海交通大学的田社平等运用零极点配置自适应预测控制、非线性逆系统控制以及基于神经网络方法，实现单自由度关节的快速、高精度位置控制。
哈尔滨工业大学的王祖温等分析了气动肌肉结构参数对性能的影响、气动肌肉的静动态刚度特性以及与生物肌肉的比较，提出将气动肌肉等效为变刚度弹簧，设计了气动肌肉驱动的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反馈数据手套和6 足机器人，采用输入整形法解决关节阶跃响应残余震荡问题。
北京理工大学的彭光正等先后进行了单根人工肌肉、单个运动关节以及3 自由度球面并联机器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神经网络等多种智能控制算法，并设计了6 足爬行机器人和17 自由度仿人五指灵巧手。
哈尔滨工业大学气动中心的隋立明博士也通过实验得到了气动人工肌肉的一个更简洁的修正模型和经验公式并对两根气动人工肌肉组成的一个简单关节系统进行实验建模和采用位置闭环的控制方法进一步验证气动人工肌肉的模型。
上海交通大学的林良明也对气动人工肌肉的轨迹学习控制进行了仿真研究给出了学习的收敛性的初步结论为下一步的学习控制奠定了基础。其中田社平通过对气动人工肌肉收缩在频率域上的数学模型并对它的结构及其静动态特性进行了理论分析建立了相应的静态力学方程。
2003年付大鹏等，以机械手抓取物体为分析对象，采用矩阵法来描述机械手的运动学和动力学问题，以四阶方阵变换三维空间点的齐次坐标为基础，将运动、变换和映射与矩阵计算联系起来建立了机械手的运动数学模型，并提出了机械手运动系统优化设计的新方法，这种方法对机械手的精密设计和计算具有普遍适用意义。
2005年车仁炜，吕广明，陆念力对5自由度的康复机械手进行了动力学分析，将等效有限元的方法应用到开式的5自由度的康复机械手的动力分析中，这种方法比传统的分析方法建模效率高、简单快捷，极其适合现代计算机的发展，的除了机械臂的动力响应曲线，为机械手的优化设计及控制提供理论依据。
2008年北京联合大学张丽霞，杨成志根据拿取非规则物品的任务要求，采用转动机构和连杆机构相结合，设计了五指型机器手，手指弯曲电机与指间平衡电机耦合驱动，实现了机器手的多角度张开、抓握运动方式,对实用型仿人机器手的机构设计有参考意义。
2009年杨玉维等人对轮式悬架移动2连杆柔性机械手进行了动力学研究与仿真，。采用经典瑞利.里兹法和浮动坐标法描述机械手弹性变形与参考运动间的动力学耦合问题， 综合利用拉格朗日原理和牛顿.欧拉方程并在笛卡尔坐标系下，以矩阵、矢量简洁的形式构建了该移动柔性机械手系统的完整动力学模型并进行仿真。
2009年罗志增，顾培民研究设计了一种单电机驱动多指多关节机械手，能够很好的实现灵巧、稳妥的抓取物体，这个机械手共有4指12个关节。每个手指有3个指节，由两个平行四边形的指节结构确保手指末端做平移运动，这种设计方案很好的实现了控制简单、抓握可靠的目的。
从目前来看，国内对气动人工肌肉的研究仍处于刚起步的阶段。有关气动人工肌肉的研究与国外还有相当的差距对气动人工肌肉中的许多问题，还没有进行深入的研究。此外，采用气动人工肌肉作为机器人驱动器的研究还不成熟。
三、 主要研究内容和解决的主要问题
目前大多数手功能康复设备存在以下一些问题:康复训练过程中，缺乏对关节位置、关节速度的观测和康复力的柔顺控制，安全性能有待提高;大多数手功能康复设备没有拇指的参与;感知功能差，对康复治疗过程的力位信息和康复效果不能建立起有效地评价。为此，课题主要研究内容：设计一种结构简单，易于穿戴，并且安全、柔顺、低成本，使用方便的气动手功能康复设备。对气动手指康复系统进行机构运动学分析、用mat lab软件对康复训练机器人的康复治疗过程的力位信息进行仿真分析。
要实现上述的目标，系统中需要着重解决的关键技术有：
(1)基于已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分的设计，对手指康复训练方法分析和提炼。 主要包括：人手部的手指弯曲抓握动作分析，气压驱动关节机构自由度的优化配置。使机械手能够实现手指的弯曲、物体的抓握等手部瘫痪患者不能实现的动作。
(2)对机器人机械机构的运动学分析。主要包括：气压驱动的手指关节外骨骼机械机构的运动学分析。
(3)机器人机构的力位信息仿真。主要包括：用mat lab软件进行机器人气压驱动终端的力位信息 仿真。
根据总体方案设计以及工作量的要求，外附骨骼机械手系统是上肢康复训练机器人的一部分，本文主要是研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
四、论文工作计划与方案
论文工作计划安排：
2010年9月——2011年6月准备课题阶段：
主要工作：学习当今最先进的机器人设计技术;学习用matlab软件进行计算仿真及优化，查阅国内外的资料，对康复机械手作初步了解。
2011年7月——2011年9月课题前期阶段
主要工作：课题方案设计，拟写开题报告，开题。
2011年10月——2012年7月课题中期阶段
主要工作：开始具体课题研究工作，根据已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构部分设计，对手指康复训练方法分析和提炼。研究手指康复机械系统运动学、动力学分析工作。
2012年8月——2012年12月课题后期阶段
主要工作：对手指康复机器人进行模拟仿真，对设计进行优化，并在此基础上进一步完善课题。
2013年1月——2013年4月结束课题阶段
主要工作：整理相关资料，撰写论文，准备进行毕业论文答辩。
2013年5月——2013年6月论文答辩阶段
主要工作方案：
1. 完成学位课与非学位课学习的同时，进行市场调研，对手指康复机械手作初步了解。
2. 查阅资料，了解气动手指康复机器人的国内外发展现状。
3. 分析已有上肢康复训练机器人外骨骼机械手机械结构的部分设计。
4. 对现有手指康复训练方法设计进行分析和提炼，分析其优缺点。
5. 开始具体设计工作。
【关键词】水下机器人；视景仿真；运动模型；OGRE0.引言
发展海洋是新时代的必然趋势，水下机器人对海洋开发、海洋调查测绘及相当多水下作业都有举足轻重的作用。水下机器人系统的研究和开发中，仿真技术可以缩短其研制周期、提高研发质量和减少经费，避免因系统故障时导致其丢失的严重后果。三维视景仿真技术广泛应用于军事、航海、航空航天、游戏及医疗等领域，是集图形学、图像处理、模式识别、网络等计算机技术高度发展的一门综合性技术。
3Dmax与OGRE（Open-source Graphics Rendering Engine）是近年来得到迅速发展的嵌入Windows三维模型仿真技术。它性能卓越，API具有良好的可移植性。本文通过3Dmax建模和OGRE 3D引擎作为仿真平台，及Qt设计窗口，在Visual Studio2008环境下完成仿真。
首先配置好VS2008和OGRE开发环境，主要是一些插件和动态链接库，定义OGRE将要使用的资源，选择并设置渲染系统。通过初始化使用一些资源，并用这些建立一个场景，启动渲染循环。
1.仿真的一般流程
通常我们先用软件Creator、3Dmax、Photoshop和Auto CAD等画出一维、二维及三维的仿真图形库。一些特殊的如仿生鱼水下机器人建立时图形仿真时用到了自由变形计轴变形及其他样条曲线理论的支持完成。到最后显示的视景仿真一般都是通过Vega或者OpenGL再通过Visual studio编译执行写好的虚拟现实代码等来实现仿真，而且3D仿真大都需要进行碰撞检测。为了设计窗口的方便可能运用MFC或其它工具来设计人机交互窗口，最终形成一个完整的仿真系统。
2.模型的建立
通过3Dmax所得到的水下机器人三维模型。
根据国际水池会议推荐，建立固定坐标系（惯性坐标系）和运动坐标系（附体坐标系）上图的水下机器人也将按此坐标系[1]。
由于完整的六自由度运动方程具有极强的非线性和耦合性，所以需要我们进行解耦进而进行求解。对于方程的简化与求解大多数专家并没有给出，不过我们通常根据不同的水下机器人的形状等特点来适当减少式中的未知量及个数，一般将各方向的运动都简化为平面运动。简化得到的方程式不但有的时候能让我们更容易的得到未知量来实现仿真，而且对于水动力系数等得求解也简单的多。三自由度、五自由度及六自由度的操纵性方程是最常见的，有的为了方便甚至直接简化为一维的线性方程，再通过一些其他的算法来趋紧真实的结果。
水动力模型相对复杂，最简单就是力、力矩对速度、加速度、舵角等的一阶偏导数即线性流体水动力导数。这里就不诸一列举各项研究所用的水动力方程，水动力系数的选取与获得现在一般是通过经验公式、拖曳实验及CFD技术。其中拖曳实验应该是最准确的，但是它也受到实验环境及未知因素的影响。CFD技术已经被张赫等人验证了其具有一定的准确性[2]。
其中附加质量及附加质量所形成的力及力矩经常被放到质量矩阵里面。张赫也提过用面缘法来对惯性水动力系数进行估算。张晓频采用现有的比较成熟的商业流体力学软件FLUENT模拟潜水器的粘性绕流流场，模拟阻力试验、斜航试验和平面运动机构（PMM）试验，求解操纵性水动力系数。建立多功能潜水器六自由度运动的数学模型，编写仿真程序，预报其操纵性能[3]。
带有均衡潜伏系统的数学模型的建立，推进器的推力模型，舵的水动力系数模型及升降系数模型，海流模型、海浪模型及带缆的数学模型等。这些模型有的时候对仿真系统的仿真结果影响不大，有的时候却是起到主要影响作用，因此我们要视情况而定以达到仿真的最佳效果。梁宵构建了舵、翼、桨联合操纵的微小型水下机器人运动仿真系统，讨论PDCE运动控制系统结构及主要组成部分并通过外场试验来验证其可行性及可靠性[4]。
3.视景仿真的应用
不论我们研究什么理论到最后都要进行试验的验证，仿真就是为了使得试验更简单，更直观，风方便，甚至可以做到一些现实中无法做到的假设试验。
张赫过定常流动和非定常流动这两种情况进行不同试验形式的模拟计算，在得到模拟结果的同时，给出相应循环水槽试验结果，最后做出对比结果的分析。其中定常运动包括模拟直航试验和模拟斜航试验，非定常试验包括模拟平面运动机构进行的五种操纵性试验。最后在结论分析中对上述三种数值计算方法进行了总体的比较和分析，并由试验结果给出了用于建立潜水器空间运动方程的各个系数。为了我们的研究需要，可以发挥我们自己的想象合理的去做仿真试验，会得到意想不到的好处与突破创新。
4.结论
建立了动力学模型，研究了对象的水动力性能，得到运动方程所需的水动力、重力、浮力、推进器作用力等，并在此基础上建立了以推进器为主要操纵方式的运动仿真系统，对水下机器人的运动完成视景仿真，得到视景仿真的效果图。我们不但可以做不同的试验来获得水下机器人的操纵性能、适航性及受力变化情况，还可以此来对其进行结构上分析与设计。之后我们还可以将水下机器人的高度智能化进行视景仿真来验证与设计。还可以对某些重要的系数进行参数识别的仿真实验，还要继续加强视景仿真的真实性，来适应需求更高的仿真。 [科]
【参考文献】
[1]贾欣乐，杨延生.船舶运动数学模型.大连海事大学出版社，1999.
[2]张晓频.多功能潜水其操纵性能与运动仿真研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文，2008.
“多媒体设备与网络”支撑下的教学模式优化“一支粉笔、一块黑板”的教学模式,这种教育装备的飞速发展是人所共知的。但提高学生动手实践能力、科技创新能力所必需的教育装备也是十分重要和紧迫的,这一点并未被广泛了解或引起重视。
建立“创新型国家”是我们的国策;“科学技术是第一生产力”是多年前已经形成的共同认识;培养创新型人才是素质教育改革的一个重要方面。很多理由让我们了解到,为中小学生提供丰富的动手实践、科技创新的现代化技术装备也应是提高中小学装备的重点。
实际上,经过近几年努力,普通中小学在这方面也有飞速发展。以本人所在的北京市昌平区前锋学校为例。服务于“动手实践、科技创新”的教育装备每年都在增加。现在,这些技术装备已经初步形成系列,可以很好地为学生提供动手实践、科技创新方面提供硬件支撑。
以“机器人”为例。2003年,前锋学校自己用6万元购置了紫光机器人套装。此后,每年都投入一部分财力,补充器材。2009年更是利用市教委的专款购置了两种共计25套现在主流的机器人教育套装。有了这些硬件的支撑,前锋学校从2003年开始,就在本校的小学、初中、高中分别成立兴趣小组,开展了机器人活动。也就是从2003年开始,前锋学校机器人兴趣小组的学生一次获得全国二等奖,三次获北京市一等奖,多人次获市、区级其它奖项。随着在最近几年机器人硬件数量、质量的增加以及活动经验的积累,前锋学校将机器人开设成科技类校本课程,使更多的学生有机会体会现代技术魅力,有机会动手搭建机器人、体验程序控制机器人、进行机器人创新设计。
以辅导学生“科技创新”为例。我们知道创造潜能越早越容易激发,在学生时代进行小发明、小制作、小研究有助于将来他们成为科技方面的专家、学者,成为有突出贡献的创新型人才。前锋学校很早就认识到这一点。从2000年购置模型制作工具、海模、航模模型开始,每年都有计划地添置工具、设备、仪表提高设计、制作、加工方面的水平。2005年北京市科协、教委在前锋学校设立了“动手做俱乐部”;2008年,上级在前锋学校建设了“数字化实验室”;2009年,前锋学校利用市教委的专项资金购置了太阳能电池板80块、遥控与接收机10套、曲线锯10套、风速计等多种用于学生创新与实践的装备。在这此硬件的支持下,很多学生都在教师的辅导下利用学校的工具、设备、专用实验室进行科技创新,每年都产生多项科技小论文、科技小发明。在北京市青少年科技创新大赛中,前锋学校的学生有多次获得二等奖、三等奖。在活动中也有很多学生动手制作的东西;实验的研究结论并不先进不能获奖,有的甚至是幼稚的、错误的。但这些小发明、小论文对于他们的成长、成材是一个重要的开端。所以锋学校提供这么多的人力、装备用于学生的科技创新,目的不是一定要获奖,而是要使更多的孩子,更早的接触创新、更早的激发创造潜能。
以前教过初、高中物理、辅导过学生科技活动。最近两年,本人教“通用技术”这门课程。由于有辅导科技活动的经历,我深刻感到开设“通用技术”这门课是认识上的一个突破,具有里程碑的意义。从2008年开始,用很短的几个月的时间,上级部门为前锋学校配备了通用技术4个实验室的装备。小到钳子、扳手,大到激光雕刻机、数控机床应有尽有,配备速度之快、力度之大前所未有。
这体现了,从上到下认识到:中小学不仅要重视科学课程也要重视技术课程,既要重视培养学生科学素养,也要重视学生技术素养。这种认识、这种决心使得通用技术装备基本上一步到位。由于“通用技术”装备到位,前锋学校能够立即开设通用技术课,前锋学校的学生能够立即接受到“技术设计1”、“技术设计2”等课程,能够利用“通用技术”装备动手实践技术设计、体验技术理念。
关键词：机器人 奇异点 奇异路径
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0038-02
风洞是在符合一定设计要求的管道系统内用动力装置控制管道内的气流，采用风洞模型支撑系统[1]。风洞并联模型支撑系统具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等优点，正引起世界各国研究人员的浓厚兴趣[2]。要使得并联支撑在各行各业得到广泛的应用，需要对机构进一步的研究，其中包括奇异性分析[3]。目前，一般的并联机构的奇异位形的研究，到目前为止仍没有一个非常通用的方法。黄真[4]等学者采用的速度雅克比矩阵与力雅克比矩阵互为转置的关系，对奇异位形进行研究。本文也采用此种方法研究奇异位置处的运动可控性，从而提高并联机构的性能。
1 风洞4_PUS并联机器人机构简化模型
风洞4_PUS并联机器人机构简化模型如图（1）所示，该机构由直线导轨、四个带有直线电机的滑块、四个拉杆、动平台组成。四个拉杆的上端通过虎克铰与滑块相联；下端通过球铰与位于动平台对称的四个端点、、、相联。直线导轨位于、所在的直线上，四个滑块由直线电机驱动沿着直线导轨运动，从而实现模型的位姿变换。
由空间机构学理论可知，运动机构的构件数，所有运动构件数之间的运动副总数，由球铰数为4，虎克铰数为4，移动副数为4，转动副数为4，故运动副的相对自由度，则：
即本机构的自由度数为4个。这四个自由度分别为绕X轴的转动、绕Y轴的转动、沿X轴的移动、沿Z轴的移动。
2 奇异位置分析
2.1 四自由度并联机器人力雅克比矩阵
本文所研究的四自由度并联机器人的机构的杆的两端的运动副均为球面副，机构动平台的驱动力矢经过上下球面副的中心，因此可以运用螺旋理论建立机构平衡方程。采用速度投影法求雅克比矩阵，忽略滑块与上顶板之间的摩擦力，分析动平台的受力情况，4个拉杆上的力螺旋之和应与动平台的四维广义力平衡，故可以建立以下螺旋方程：
（1）
其中，为第杆受到的轴力，为第杆轴线的单位线矢量，为动平台上作用力的主矢，为动平台上的主矩。式（1）所建立的螺旋方程可改写为矩阵形式：
（2）
其中，
，
，为一阶静力影响系数。
（3）
依据受力平衡可求得：
（4）
单位矢量的偶部可表示为： （5）
由（2）～（5）可得4_PUS并联支撑机器人的力雅可比矩阵为：
（6）
2.2 奇异位置分析
依据机构学中的重要定律：速度雅克比矩阵与力雅克比矩阵互为转置。当秩小于4时，机构发生奇异，式（6）的某几行或某几列完全相等。显然拉杆所在的直线的向量在轴上的分量值为零时，机构发生奇异。动平台的尺寸可以得到动平台与拉杆连接点在静坐标系中的坐标值如下：
（7）
（8）
（9）
由拉杆的长度约束方程可得：
（10）
其中i=2，取正值，i=1，3，4时取负值。因此发生此种奇异时必有，，或。故这三个条件是判断该类奇异是否发生的充分条件。
3 路径优化
以支链1为例进行路径优化，动平台铰点在全局坐标系中的位置可表示为：
（11）
由充分条件可以得出，点在动平台运动的过程中经过或者接近点时，随着工作空间的变化，导致位姿轨迹变化呈现间断式跳跃。要满足点的位姿轨迹经过或者接近，且位姿轨迹能够连续运动，故引入优化方程：
设为所引起的奇异点，设为以为中心、半径为R的微小体积域，当R很小且对位姿路径精度影响不大能够连续的运动，，建立的优化方程如下：
（12）
显然当R越小时，位姿路径精度越高，若要满足最小位姿路径，则应该从方程（12）中选取球面的其中一条轨迹。球面上，球心对称的两点最短轨迹为半圆。过点作法向量的方程，则：
，
（13）
过点法平面向量为的空间平面方程为（动点为）：
（14）
将（12）式和（14）式联立可得到最优路径轨迹。
4 结语
该文提出了一种新型的风洞4_PUS并联机器人机构简化模型，并在此基础上对其奇异位置进行了分析，然后对风洞四自由度并联机器人奇异位形进行了研究，对四自由度并联机器人的路径优化，使得可以按照指定的位姿路径运动，并建立相关的优化方程，用MATLAB仿真出优化路径的轨迹（图2）。
参考文献
[1] 张浩.六自由度并联风洞模型支撑系统机构优化[D].清华大学硕士学位论文，2011.
[2] 战培国.国外风洞试验的新机制、新概念、新技术[J].流体力学实验与测量，2004，18（4）：2-6.
【关键词】三轮全向机器人 运动控制 轨迹跟踪 无刷直流电机
一、背景
三轮全向移动机器人以其全方位的移动方式在工业、医药等领域有着普遍的应用，其运动的相关特性和控制技术也日臻完善。本文从削减硬件电路的角度出发，仅靠简单的比例控制使其运动特性及轨迹跟踪获得良好效果。
二、原理介绍
（一）三轮全向移动机器人模型
三轮全向移动机器人其驱动轮由三个全向轮组成，径向对称安装，各轮互成120°角，滚柱垂直于各主轮。三个全向轮的大小和质量完全相同，而且由性能相同的电机驱动。
（二）三轮全向移动机器人运动学模型
（三）三轮全向移动机器人运动系统控制：
图 2基于运动学模型的分层控制框图
图2所示的是机器人运动学模型的分层控制系统框架，主要是分为上下两层分别是机器人运动学模型的运动控制以及驱动电机转速控制。上层主要是对机器人运动学控制器转达机器人相关的速度、基本信息的考虑，所以一般而言它是不需要考虑动力学特征的，下层的驱动电机转速控制相对上层控制器是透明的。在模块开发上面这两层是可以区别开来的，可以分别进行开发，这样就可以运用模块的形式进行开发，有利于节省时间提高效率，同时一定程度上也提高机器的整体的状态，减轻设计难度，有利于控制算法的更新。
三、模型建立
（一）电机转速模型和输入曲线生成模型的建立
在进行控制器设计之前，首先要对电机建模，这里选用的是瑞士的MAXON公司的无刷直流电机EC-4pole 30（ order number 305014）。
1.无刷直流电机的数学模型，其等效电路如图3所示：
图3 无刷直流电机等效电路图
三相（无中线）无刷直流电机的瞬态电压方程：
然后根据无刷直流电机的特性可以得出以下三个方程：
电压方程：
转矩方程：
运动方程：
2.Matlab的建模实现
Matlab的建模实际上就是以上公式得仿真实现，根据模块化建模思想，将控制系统分割为各个功能独立的子模块，主要包括：电机本体模块、反电动势构造模块、逻辑换相模块。
3.无刷直流电机仿真模型的验证
（二）运动学模块的建立
（三）机器人运动图像的输出
（四）控制器的设计
在设计控制器时我们没有考虑底层控制器，直接由控制器产生电压的信号输出。在实际应用中由于底层控制器与驱动电机的电路相连，底层控制器往往会因为电机的过载等情况而烧毁。本文模型跳过底层控制器，直接采用比例控制的方法对电机进行控制。
以下是完整的simulink控制框图：
参考文献：
机器人竞赛
机器人竞赛是一项很好的科技创新活动，形式繁多，内容丰富。设计方案的开放性，也为学生的创新奠定了基础。参赛者可以用不同的方法实现同一个项目，通过比赛，激发其对机器人的学习兴趣，引导他们积极探索机器人新科技，为其自主创新能力的培养提供良好的平台。中国机器人大赛暨RoboCup公开赛：1999年，在RoboCup国际委员的支持和授权下，首届中国机器人大赛暨RoboCup公开赛在中国重庆举办，目前是中国机器人最具影响力的赛事，比赛共设立12类65项赛事。机器人竞赛种类多、规模大、水平高，为大学生进行创新实践活动提供了很好的平台。“未来伙伴”杯中国智能机器人大赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛），是中国人工智能机器人专业委员会等多个单位主办的一项全国性赛事。大赛包含机器人救火大赛、机器人足球比赛、机器人创新大赛、机器人搜救大赛、机器人擂台赛和机器人舞蹈戏剧大赛等6个主题项目。其中机器人救火大赛是国际赛制机器人灭火比赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛）。“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，由教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办。竞赛分竞速赛与创意赛两类比赛。自2006年首次举办以来，“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了6届。
机器人实践教学的具体实施
机器人竞赛、创新实践是一项很好的科技创新活动，机器人的趣味性易于激发学生学习和研究的兴趣，同时将创新实践、竞赛引入教学过程，使学生变被动学习为主动学习和研究。“机器人项目教学法”的一般教学结构如图1所示：“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。本文以参加2012年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛的医疗与服务机器人组的项目为例，在比赛初期确定人员，将不同专业和不同年级的学生组成一个竞赛小组，研究竞赛规则、制定项目方案、机器人结构设计、电路设计、程序调试，学生分工合作，过程中集思广益、取长补短、团结协作。这种在探索中学习的过程是其他教学环节无法实现的，对于培养学生的实践创新能力非常重要。本文以一种医疗与服务机器人设计为导向的项目教学法，按照以下六个教学步骤进行：1.项目的申请根据学院参加机器人竞赛的实际情况，中国机器人大赛暨RoboCup公开赛，作为全国最具影响力的机器人比赛。本学院主要参加了医疗服务机器人、机器人游中国、擂台等机器人项目，学生可以针对感兴趣的比赛项目，或者根据江苏省高等学校大学生实践创新训练计划，申报项目，填写申请书。教师针对学生申报的项目，分析学生的实际情况，建议选择项目规模和难度适中的项目。中国已经进入了老龄化社会，而且在今后几年内老龄人口数量将会呈上升趋势，老龄化将更加严重。老龄化使社会的劳动力减少，一些老年人不仅不能参加劳动，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顾，这就增加了他们的子女以及社会的负担。年轻人为了工作日益繁忙，在目前服务行业工作者稀缺的背景下，在医院时不时会有行动不便的病人需要护士和家人的搀扶。而在没有人帮助的情况下，行动不便的病人寸步难行，稍有不慎就有可能摔倒受伤。所以笔者建议学生选择参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，设计一种医疗服务机器人更好的服务病人。2.项目团队的建立建立学生团队，营造互相竞争、互相帮助的学习氛围，学生在做项目过程中携手合作，弥补相互间的不足，遇到问题大家一起讨论解决，这让学生体会到团队的重要性，做到共同进步。同时，团队的学生分工明确，每人负责项目的某一部分，使学生真正参与到项目中，整个项目的完成，离不开每一个学生，学生为使项目不会因为自己负责的部分没有完成而主动学习，主动查资料，可以培养和提高学生的自主学习能力。学生团队的建立，应考虑学生的专业，年纪，特长等因素。教师确定一名队长，根据项目的特点，队长可以自己招学生，实现学生管理学生。参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，笔者选择了5名学生，队长由09级的一名学生担任，该生组织能力比较强，专业能力也比较脱出，由他负责整个项目的进展，汇报工作。其他学生分别是1名2009级的，2名2010级的，1名2011级的，专业分别是自动化、测控、电气。3.项目任务、计划的制定团队负责人制定机器人项目工作计划，确定工作步骤。机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能仪器。本次设计的医疗服务机器人由小组讨论决定，医疗服务机器人外形像轮椅，病人能够独自驾驶去化验室拿取报告，去门诊找医生复诊，降低护士工作量及病人家属的负担。为使医疗服务机器人更好的服务病人，该团队为机器人设置了两种模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就诊、休息时需要被移动到病床上的麻烦。机器人将现场键盘控制和远程控制相结合，实现护士对病人的远程监护，机器人在前进过程中，检测到前方有障碍物时就会立刻停下，减少不必要的事故。同时机器人配备了机械手，可以帮助病人取物品，最大程度帮助病人。根据团队中学生的专业、特长等分配任务，负责机器人机械结构设计的学生需要画图纸、电焊等来完成机器人结构的设计、机械手的设计；电路设计的学生制作包括单片机电路、电源稳压电路、电机驱动电路、红外避障电路、键盘输入电路；测控专业的学生负责电路的测试、场地的制作等工作；程序编写的学生，完成程序的设计、调试；控制界面的设计由另外一个学生负责，主要是VB编写上位机、WIFI摄像头的调试、蓝牙通信的调试。根据机器人项目的特点，学生在制作过程中可适当地作一些调整。根据项目完成的时间确定工作步骤，进行时间分配。最终得到教师的认可才能执行。4.项目制作学生自己确定各自在小组中的分工，然后按照已确立的工作步骤和程序工作。基于机器人项目的作品成果形式多种多样，可以是调查报告、实物模型、演讲稿、论文等。通过展示作品成果，可反映学生在项目完成过程中所掌握的技能。本次设计的医疗服务机器人成果包括机器人模型一个、机器人设计与使用说明书一份、演讲稿一份。在本项目比赛结束后，指导学生按照他们设计的医疗服务机器人撰写论文、申请专利。5.项目检查评估整个项目检查评估采用答辩的形式向教师汇报，首先由队长对整个项目进行汇报总结，再由队员对自己负责的工作进行汇报和自我评估，并且对设计的医疗服务机器人进行展示，教师根据团队成员的表现、研究成果表述和作品的展示进行检查，为到现场比赛作准备。针对项目中出现的问题，师生共同讨论，教师引导学生独立思考问题，解决问题。学生通过对比师生评价结果，找出造成结果差异的原因6.项目资料归档或应用为使学生养成良好的习惯，项目结束后，教师监督学生将项目工作资料整理归档，材料包括项目申报书、进度表、机器人机械结构图、程序设计流程、机器人控制程序、项目结项书、项目报告讲义等。
机器人项目教学的成果
机器人创新实践是一个综合性、高难度的科技制作过程，有利于提高学生的动手能力和创新能力。在教师指导下，学生通过自己查阅资料、提出有创意的设计方案，选择合适的元件，设计、焊接电路，编程、测试程序等，充分调动了学生的积极性，发挥学生的创造力，使学生在实践中进一步提高自己的综合能力。有助于将学生的兴趣应用到教师的科研中，使学生们热爱科技，投身科技，在学校形成良好的科技学术气氛。本校参加机器人竞赛源于2010年，当时参赛的赛事为“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛、江苏省机器人大赛、“未来伙伴”杯机器人竞赛，并因此开设了机器人技术、机器人创新实践与竞赛等公共选修课；制定了《大学生创新实验室项目负责制实施办法》，针对项目采取一系列措施，保证学生能在项目的过程中锻炼自己的能力，同时能保证创新实验室项目的创新性。实践教学效果显著，本校代表队在2012年第七届“飞思卡尔”杯华东赛区比赛中，获得摄像头组第一名，晋级参加全国决赛的队伍，获得全国摄像头组特等奖。2012年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛获得3项季军，2010年“未来伙伴杯”获得灭火比赛冠军，受邀参加在美国举办的国际机器人灭火比赛。五、结论实践教学的目标是培养学生通过实践发现、分析和解决问题的能力，培养创新精神和初步的科学研究能力。机器人创新实践活动以其高度的实践性被越来越多的高校引入实践教学。本校自动化学院机器人实践教学的具体实施，促进了学院各学科综合发展，提高了教师的理论、实践教学水平和科研水平，使学生对机器人相关课程融会贯通，提高了学生自主学习、创新和团队合作等综合能力，推动了学院实践教学体系的发展和完善。
本文作者：毛丽民刘叔军李鑫戴梅工作单位：常熟理工学院电气与自动化工程学院
关键词：高职院校 工业机器人 课程建设 资源共享
课 题：本文系辽宁省现代远程教育学会科研项目（2015XH01-23）研究成果。
在“中国制造2025”战略背景下，机器人作为制造业先进方向的杰出代表，迎来了千载难逢的发展机会。为满足现代企业对工业机器人技术人才的迫切需求，笔者院校开设了工业机器人课程，培养具备工业机器人现场编程、机器人自动线维护、工业机器人安装调试和售后服务等典型岗位能力的专业技能型人才。
一、精选教学内容，丰富教学资源，实现精品资源共享课程建设目标
1.课程内容选取
依据“以服务为宗旨，以就业为导向”的职业教育发展目标，通过机器人企业调研，将工业机器人各行业典型工作岗位的技能要求进行分析和分类，找出与工业机器人知识体系的关联性，对课程的教学内容进行编排和重组；精选了工业机器人入门、工业机器人基础知识、工业机器人机械结构、工业机器人环境感觉技术、工业机器人控制系统、串联机器人操作及应用、并联机器人操作及应用七个典型项目。课程内容贴近生产岗位，体现“精练”和“实用”的特点，使学生能更快地掌握专业技术，更好地胜任岗位工作。
2.课程资源建设
课程资源库集纸质、电子和网络等多种资源于一体，包括教学指导文件、CAI课件、教学录像、动画资源、课程网站等要素。其中教学指导文件包括课程标准、授课计划等，向学习者提供宏观的学习指导，确定教学目标、基本教学内容、学习方法与步骤、教学进程安排等；在教学课件建设上，增强了CAI教学课件的美观度和实用性，使其内容更丰富、制作更精美，在国内高职院校同类课程中居于前列。
教学录像作为教材和课件的补充，使学生进一步加深对所学内容的理解，为此笔者学校录制了六轴机器人点位运动、六轴机器人连续轨迹（直线、圆弧）运动、机器视觉的应用等典型实操环节的课程录像。在动画资源建设中，建设了六轴机器人工作原理、图像采集系统的工作原理、典型机器人气压、液压驱动回路、机器人伺服系统的驱动及控制、搬运机器人工作站等丰富的二维、三维动画资源。
精品资源共享课程网站中包括课程介绍、课程标准、教师信息、教学材料、课程通知、答疑讨论、课程问卷调查、课程作业、试题试卷库、在线测试、课程管理等栏目，该网站可供校际、校企间工业机器人课程的交流。
二、以职业岗位能力为中心，开发实训项目，提高学生技能
笔者学校现拥有工业机器人及智能视觉系统（型号：FD-MS01）单元设备1套。该系统能够完成PLC编程与调试、工业机器人示教单元使用、工业机器人基本指令操作与位置点设置、工业机器人工件的跟踪抓取、工业机器人成品组装与入库、工业机器人综合应用、图像识别系统的应用、机器视觉原理与技术等实训内容。
通过理实一体化的教学实践模式，使学生掌握典型工业机器人的机械结构、运动控制、软件编程和离线仿真等环节，具备工业机器人系统分析的能力，能够解决工业机器人现场运行时的各种故障及检测与维修方法，能够胜任工业机器人编程及调试、工业机器人项目管理、工业机器人及周边维护工程师、工业机器人技术支持、工业机器人销售等岗位的工作。
三、加强多元考核机制的构建，引入机器人职业技能认证项目
在课程的考核方式上，要突出机器人职业岗位能力，建立与“项目导向，任务驱动”教学模式对应的课程考核方案。在考核题目的设计上，选题要与企业的生产项目相对接，突出学生的能力档次划分，鼓励学生的创新意识。此外要积极探索灵活多样的考核方法，采用课程设计、论文撰写、市场调研、项目开发与制作、技能竞赛等与平时课堂表现相结合的考核方式，注重过程考核，使学生树立素质教育的考试观，促进学生个人能力的全面提高。此外，采用“双证书”机制，引入机器人企业职业技能认证项目，在企业课堂、远程教室、模拟车间组织教学，学生取得机器人企业颁发的职业技能证书方能毕业。
四、小结
关键词：农业机器人；教学方案；教学目标；知识体系
中图分类号：G642.1 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0106-03
随着现代机械和计算机技术的发展，形成了一个以作物栽培为基础，以生物技术为先导，集机械化作业、自动化栽培设施、人工可控环境等尖端技术为一体的新型农业生产模式。为适应社会发展的需要，国内外农林类高校纷纷开设“农业机器人”课程，尤其在农业机械化及其自动化专业的诸多专业课中，“农业机器人”是农业机械领域最新技术水平的代表性课程，是机械设计、控制技术、测试技术、机电一体化技术等课程的集中体现和综合运用，因此，开展“农业机器人”课程教学方案的研究和探讨，快速培养适应21世纪现代农业机械发展趋势的创新人才，对于改善传统农业生产方式、促进现代农业的发展具有重要意义。本文针对我校相关专业本科和硕士专业人才培养目标和要求，分析“农业机器人”在专业课程体系中的定位和作用，研究农业机器人课程的知识模块、教学目标、教学内容和考核方法，形成了一套适合本科和硕士研究生专业的教学方案。
一、课程目的和定位
“农业机器人”课程是浙江农林大学工程学院林业工程、农业机械化及其自动化和机械工程专业面向本科和研究生开设的一门专业核心前沿课程，它主要讲述农业机器人的基本结构和农业机器人的应用实例两大部分内容；通过分析农业生产系统的特点，让学生了解目前各种农业机器人的特点、基本组成和应用状况。其目的是使学生掌握目前世界各国用于农业生产中的各种机器人，把握农业生产系统中的高新技术，开拓视野，拓宽思路，为学生将来从事相关工作建立宽广的知识结构和思维空间。本课程在农林类高校的大机械类专业、特别是在农业机械化及其自动化专业课程体系中既是诸多课程知识点（机械设计类、机电类、信息控制类）的集中体现和有机融合，又是后续毕业设计和毕业论文前期的直接专业训练和前期预演，在学生综合素质的培养和专业能力的提高等方面具有重要的作用，其承上启下的作用如图1所示。
二、知识和评价体系
“农业机器人”课程知识体系基于现有正式出版的教材有：徐丽明主编，《生物生产系统机器人》，北京：中国农业大学出版社，2009；（日本）近藤直（日本）门田充司（日本）野口伸译者：乔军，陈兵旗，孙明等，《农业机器人（全2册）》，第1版，中国农业大学出版社，2010；同时还有根据“农业机器人”课程教学小组近几年的教学实践而形成的教案。它由概论、农业机器人的基本组成、农业机器人的应用实例分析等循序渐进的几部分内容组成，在知识的传输过程中穿插实践环节教学，实践环节的教学安排在“农业机器人实验室”进行和到吉峰农机杭州分公司参观，考核评价体系本科生和硕士生要求有所区别，“农业机器人”课程知识体系和评价体系如图2所示。
三、教学要求和模式
“农业机器人”课程面向本科生和硕士研究生同时开设，课时分配、重点难点、目标要求、评价标准等均有所不同。本科生和研究生教学要求比较如表1所示。
四、教学成效
“农业机器人”课程教学方案通过2012、2013两年的本科生和研究生的教学实践，成效显著，具体体现在以下几方面，如表2所示。
“农业机器人”课程教学方案探讨充分体现了以技能素质培养为导向的工程类高等人才办学宗旨，其在课程目的和定位、知识和评价体系、教学要求和模式以及教学成效上，以应用为主的本科生和以科学研究为主的研究生均有所不同，但是，作为学校唯一的一支教学团队，教学资源、教学内容等方面又几乎一致，然而，通过2年的教学实践，均取得了应有的效果。根据教师的科研活动和教学研究活动的深入开展，结合“农业机器人实验室”的不断建设，“农业机器人”课程的软硬件基础条件不断完善，今年有望编写出新的适合学校特色的“农业机器人”教材，“农业机器人”课程教学方案也将日益走向成熟。
参考文献：
[1]徐丽明.生物生产系统机器人[M].北京：中国农业大学出版社，2009.
[2][日]近藤直，门田充司，野口伸共，著.农业机器人I·基础与理论[M].乔军，等，译.北京：中国农业大学出版社，2009.
我是一名有着xxx年教龄的教师，中学教育一级职称，来到xx中学任教之前，一直工作在xx中学。一下是我对自己多年从事教师工作的自我评价。
在xx年的教育教学实践中，通过自己的努力和各学科老师的帮助，逐步形成了自己的教学风格，注重身教，师生相处和谐，有较强的课堂组织调控能力和课程创新能力。积极参加教科研活动，XX年参加了合肥市首批新课程改革试验，并在省教科所体育教研组的带领下，参与了国家级课题《xxxxxxxxx》的研究，荣获国家二等奖，撰写的论文中，《xxxx》一文发表在《xxxx》xxxx年第二期，《xxxxxx》在XX年合肥市电化教学论文评比中获二等奖，《xxxxxxx》一文荣获XX年度合肥中市区教育学会举办的教育教学论文评比二等奖。在学科竞赛中，XX年获合肥市首届体育教师（初中组）基本功比赛一等奖，同年参加安徽省第二届中小学体育教师教学基本功比赛，获初中组个人总分二等奖。xxxx-xxxx年获合肥市学校体育工作先进个人，XX年被xx区任命为首批“骨干教师”并保持至今，XX年获合肥市电化教育（现代教育技术）工作先进个人。
四十三中学工作期间，除了从事体育教育工作之外，还担任其他一些工作，也获得了一些成绩。自95年开始，一直担任学校团委书记一职，亲手创立的“中学生团校”在xxxx年获得安徽省优秀中学生团校示范团校（当年合肥唯一），同年获得安徽省中学共青团工作先进个人称号；是合肥市第十二次团代会代表，也是安徽省第十一次团代会代表。担任学校科技活动小组组长其间，在小组全体师生共同努力下，xxxx年获“首届全国青少年电脑机器人竞赛”优秀辅导员称号，并获得中学组创意赛二等奖辅导员奖；xxxx年获安徽省青少年电脑机器人比赛第一名（领队兼教练）；xxxx年x月，辅导学生参加合肥市第四届中小学电脑制作初中组机器人竞赛，荣获合肥市初中组一等奖。
在体育专业上，我擅长篮球、排球和羽毛球；在素质拓展中，我曾参加过北大青鸟accp专业的学习，并获得北大青鸟和国家劳动部联合办法的“初级软件工程师”证书，比较精通网络知识，侧重于动态网站的建设和管理，能熟练运用office软件和dreamweaver、flash等软件，曾独自为xx区司法局和组织部建立了单位网站。
在xx中学富有特色教育教学管理模式的熏陶下，在这温馨和谐的大家庭里，我一定充分发挥自己的优点，积极投身xx中教育，成为一名优秀的教师。
【关键词】机器人教学；高中；常态课；“四个结合”策略
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B
【论文编号】1671-7384（2013）07/08-0068-03
国内机器人教学基本情况分析
自21世纪初北京市景山学校在国内率先开展中小学机器人课程教学，以及中国科协举办首届中国青少年电脑机器人竞赛以来，智能机器人所具备的综合性、前瞻性、实践性和创新性，逐渐为广大学校和教育工作者认识、接受和欢迎，机器人活动正以多种形式迈入中小学校。
借助文献阅读与实地考察，可得知目前国内所开展的机器人教学活动一般有以下几种形式。
机器人竞赛。作为促进中小学机器人教育普及与发展的主要手段，机器人竞赛活动亦是目前学校开展机器人教学的一种主流形式，但参赛对象一般需经过筛选，缺乏普及性。
实验学校、实验班级。目前我国已有部分地区建立了机器人教学实验学校，一些学校设置了机器人教学实验班级，并开发与之相应的机器人校本课程，然而这些地区或学校大都条件较好或得到了相关部门政策与资金支持，机器人教育多成为“贵族教育”而缺乏公平性[1]。
高中技术课程选修模块。2003年颁布的《普通高中技术课程标准》将“人工智能初步”[2]及“简易机器人制作”[3]分别列入信息技术与通用技术课程选修内容，不过理论比重较大，实践活动较少，加之受技术课程地位的影响，使开展教学活动的效度和难度加大。
研究性学习活动。在研究性学习活动中以机器人为课题开展学习研究，也是很多师生乐意选择的形式，不过由于缺乏系统的教学与指导，其随意性较大，时间也难以保证。
分析以上几种形式，可得出机器人教学存在的问题及其原因：应试教育背景下技术类课程地位不高，机器人学科难以成为一门规范的、系统的及时间上有保证的课程；智能机器人及相关环境设施的采购、建设与维护的费用大，使许多地区、学校对其“望而却步”；大多数学校或教师对智能机器人的认识和利用存在误区，认为智能机器人作为一种高端产品仅适用于技能类的特长教育，而忽略了其在培养全体学生的逻辑思维、综合知识应用、协作交流、科学探究及实践创新诸多方面的价值，使机器人教学的效益不能得到最大发挥。这些问题的存在，制约了机器人教学的常态发展、普及发展和良性发展。[4]
依托课题与“四结合”，机器人进入常态课
2011年起，笔者所在学校的信息技术和通用技术学科组教师共同开展了教研课题《在高中阶段技术领域开设智能机器人常态课的研究》，作为一种对机器人常规教学的探索，这在省内尚属首例。针对制约机器人教学良性发展的环境、资金及观念等瓶颈问题，课题组在实践研究中采用了“四结合”策略，保证了机器人教学的可行性与有效性。
1. 信息技术与通用技术课程结合，保证机器人常态课的系统性
机器人学科领域涉及了机器人概况（概念、原理、历史与发展）、机器人编程、机器人硬件和机器人应用等多个知识模块，然而目前尚缺少接受完全规范培训的专职教师[5]。在这样的情况下，由信息技术、通用技术或物理等单一学科的教师来授课都是有局限性的，且各学科又都有自己的必修与选修课程任务，难以兼顾。因此，课题组将信息技术与通用技术学科局部整合，安排信息技术教师在高一的信息技术课上开设《机器人与编程》课程，安排通用技术教师在高二的通用技术课上开设《机器人硬件和实践》课程，共20个课时。同时，由信息技术与通用技术学科教师合编校本教材《智能机器人读本》和制作教学网站《机器人课题网站》辅助教学。机器人教学的系统性、学习的连续性以及基本的教学资源与平台得以保证（见表1）。
2. 实体与虚拟机器人结合，降低资金与设备的耗费问题
目前，教学机器人价格虚高是一个被普遍认同的现象。一个简单配置的教学机器人可被卖到几百元到上千元不等。大量购买无疑加重了学校的经济负担，加之如果使用范围是大数量学生的话，其损耗率的增高也大大加重了教师的维护工作。这些，无疑严重阻碍了机器人教学的普及。
课题组在课堂教学中采用了实体与虚拟机器人结合（见图1～图3）。其中，“实体”为2010年我校建成的机器人活动室，配备智能机器人基础设备（车体、电池、驱动模块、下载线、充电器）62台，升级设备（红外测障、灰度测地等不同功能传感器）各62块，足球及灭火场地各一个，及其他配套设施（如电脑、机器人储存充电柜等）若干。“虚拟”则是采用仿真平台“快畅教学机器人软件”学习LOGO语言及程序设计，利用3D仿真系统“NSTRSS”模拟搭建机器人及机器人比赛场地。
如在上《让机器人行走规定路线》一课时，我们首先让全体学生在电脑室里通过集体学习认识传感器、理解算法并运行“快畅教学机器人软件”设计控制程序，再到机器人活动室组成学习小组，借助活动室中的学生电脑调试程序、下载程序到实体机器人中、让实体机器人下地行走。使用虚拟机器人进行集体学习和使用实体机器人进行分组实践的做法既实现了教学目标，又大大降低了设备的使用率和损耗率，也使得教师可以对故障设备做到课上及时更换、课下及时维护。
3. 基础学习与拓展探究结合，实现面向全体的教学目标
由于机器人教学尚未真正实现普及，无论在哪个学段开展机器人教学，所面向的学生基本上都是零起点的。另外，同样作为技术课程，机器人教学与信息技术课程一样，由于家庭条件、技术经验、兴趣爱好等的差异，教学对象也具有明显的能力分层特点。再者，本课题的对象为高中生，大部分已具备主动思考与探究学习的意识和能力。因此，为使机器人教学实现真正面向全体学生的目标，我们在每个教学单元中设置难度分级的学习内容与任务，既涵盖了机器人的基础知识与技能，又提供了拓展探究的学习机会，使得不同能力与兴趣的学生都能满足学习的需求。以《重复命令与重复结构》一课为例，我们就设置了三级学习内容与任务，见表2。
4. 量化评价与质性评价结合，发挥机器人教学的最大效益
机器人教学的魅力不仅在于它能普及机器人这一信息时代高科技产物的知识与技能，更在于它能培养青少年一代的开放思维能力、实践创新能力、团队协作精神和科学学习兴趣[6]。因此，在机器人教学中不仅应关注学生对知识技能的掌握，更应关注其学习过程中意识、能力的形成。可采用量化评价与质性评价相结合的手段，对学习进行诊断的同时实现激励与促进。
如在《机器人行走迷宫》一课中，教师制定学习评价表，利用“量规自评”对学生的学习成果进行量化评价，利用“教师点评”对学生的学习过程给予质性反馈（见表3）。
机器人教学未来展望
目前，《在高中阶段技术领域开设智能机器人常态课的研究》已接近结题，但我们对于机器人常态教学的探索仍会继续，因为在机器人教学的课堂上，学生们专注的求知目光与快乐实践的身影总是深深地感染着我们每一个人，我们看到了机器人教学在素质教育中实实在在的价值。
因为适应教育信息化的大背景和符合倡导素质教育的时代要求，机器人教学的优势日益突出，在广大中小学普及机器人教学的曙光初现，愿本文能抛砖引玉，让更多的教育工作者为机器人教学的普及和良性发展共享经验与策略，使机器人教学成为下一项熠熠生辉的素质教育工程。
（作者单位：广东汕头华侨中学）
参考文献
周德炎.中学机器人教学问题探析[J].中国教育信息化，2012.
技术课程标准研制组.普通高中技术课程标准（实验）解读[M].武汉：湖北教育出版社，2004.
廖伯琴，张大昌.普通高中物理课程标准（实验）解读[M].湖北：湖北教育出版社，2004.
【关键词】自动擦窗机器人 设计 便捷
一、引言
在现代都市中，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。在建筑业，由于玻璃的采光性好，保温防潮性能好，玻璃实用美观，高层建筑的外壁越来越多地采用玻璃幕墙结构，但是为了保证建筑外观的整洁美丽，时间一长，就需要对玻璃进行清洗，以美化市容市貌。许多开放性城市都规定，每年应对高楼清洗若干次。自动擦窗机器人是面向普通家庭和办公室的，为其提供电动擦窗器，主要擦拭平开窗。自动擦窗机器人的优点主要是能够自行擦拭玻璃的外侧，不需要人站在窗台上擦拭，保证了人的安全；同时该擦窗器不需要人的操纵，减少了人的体力劳动，其能够自行擦完整块玻璃，方便易操作，其价格便宜。自动擦窗机器人正是在这种背景下应运而生。它的出现将极大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高生产效率，也必将极大地推动清洗 业的发展，带来相当的社会效益、经济效益。
二、自动擦窗机器人需求分析
各类玻璃窗在家庭、办公楼、酒店等得到了广泛的使用，但由于工作的繁忙、生活节奏的不断加快，玻璃外窗的清洗越来越成为一大生活问题。最原始的外窗清洗方法就是手拿湿毛巾爬上窗户将手伸出窗外进行擦洗。其擦洗难度之大、危险性之高可想而知。因此人们想了个办法利用一根竿子代替人手绑一块擦布伸出窗外进行外窗的清洗，如此危险性降低了，但效率和擦洗效果大大的降低了。于是另一种擦洗方法随即出现，那就是磁石式双面玻璃擦洗器，但其主要缺点就是擦洗的高度为一人举手的高度，要擦洗较高的地方就要站到梯子上，如此甚为不便。 当今社会，人们住在高楼大厦之中，频频发生因擦窗而坠楼身亡的事件。为了安全问题，也为了改善住宅环境，人们迫切需要一个全自动的能实现双面同时擦洗的擦窗器。
三、自动擦窗机器人现状
目前市场已经有了自动擦窗机器人，使用的人反馈的问题很多，有人认为自动擦窗机器人工作时噪音太大影响别人的正常交谈和工作以及休息。这是由空气泵工作产生的，空气泵的作用是抽出空气形成真空状态让自动擦窗机器人吸在玻璃上的，这是现有的自动擦窗机器人的硬伤，也是我们改进的方向。现有的自动擦窗机器人受电源线的影响，工作时自动擦窗机器人是会绕圈的有可能会把电线绕起来，影响不大。由于自动擦窗机器人工作时容易出现小故障，人没有办法离开，一旦离开了自动擦窗机器人出现了故障那么擦窗工作就无法顺利进行了。总的来说，现有的自动擦窗机器人缺点还很多我们可以设计更好的自动擦窗机器人。
四、自动擦窗机器人设计方向
通过对现有市场调查与问卷调查和文献研究，研究自动擦窗机器人设计方向。不少使用者反应自动擦窗机器人的工作时产生的噪音太大了，自动机器人工作时会被电源线影响，还有的人第一次完全没有办法自己一个人去用自动擦窗机器人。我们得出以下结论：将自动擦窗机器人的产生的噪音减少到人们能够接受的范围内减少电源线对自动擦窗机器人的影响设计出十分简单的操作，让用户容易上手。
五、自动擦窗机器人设计趋势
自动擦窗机器人在未来生活有一定的作用，人们的生活越来越追求品质，更需要智能化的机器帮助人们生活和工作。高效率设计、智能化设计、易操作设计、美观的外形的设计是未来的自动擦窗机器人主流设计。高效率设计：现有的擦玻璃的机器效率太低，工作时间长，工作时的速度慢，在高效率的社会中高效率的设计一定会受人欢迎的。智能化设计：智能选定工作路线，遇到突发状况能够很好地处理让人对自动擦窗机器人更加放心。易操作设计：操作简单，不用人花大量的时间去学习怎么使用自动擦窗机器人，上手一定要快。美观的外形设计：一个现代化、简单、美观的设计，让人喜欢的设计。
六、总结
本课题的研究目标，是通过对现有市场调查研究与问卷调查研究，辅以文献研究的方式，研究自动擦窗机器人在生活中的运用。基于以上调查分析结果运用于设计实践中。
通过本课题的研究探讨，得出以下结论：
我们需要一个优良设计的自动擦窗机器人来代替人工作，解放人又没有人去擦玻璃产生的危险还能拥有干净的玻璃。顺应时代的发展，设计优良的自动擦窗机器人改善人们的生活。生活中需要这样的产品，我们的设计出发点就是改变生活中点点滴滴，哪怕是很不起眼的地方，有改进的地方我们就可以去思考，去想象，去设计。希望我的设计能够很好的解决擦玻璃的问题，让擦玻璃不再难，改善人们生活中的一小点，也是我们设计师的义务。
参考文献：
[1]兰阳春、薛抱新.擦窗机设计概述[J]《建筑机械化》 2010年07期 4
[2]李大寨、宗光华、汪勇、渠慎丰、李曼娜自动擦窗机视觉定位系统的设计[J]《电子技术应用》2002第3期
[3]周延武、宗光华、Cleanbot-I擦窗机器人的智能化技术[J]《机器人》2002第1期
