基于工程对象教学法的工程训练方法探索与案例分析

基于工程对象教学法的工程训练方法探索与案例分析

深圳市德普施科技有限公司

孙建新

电话： 15901931545

E-mail: [email protected]

www.depush.com

23/4/19 深圳市德普施科技有限公司 2

目录

对新型工程训练教学目标及实施的理解创新的教学平台创新的教材创新的课程创新的训练模式创新的工程能力与综合素质培养体系创新型工程训练体系的实施策略基于机器人对象的创新应用案例分析公司简介


新型教学目标：学习工艺知识增强工程实践能力提高综合素质培养创新精神和创新能力

原来的教学目标：学习工艺知识增强动手能力转变思想作风

对新型工程训练教学目标及实施的理解

2003 年，在四川大学举行的全国工程训练工作会议上，教育部公布了《工程训练教学中心的建设规范和验收标准》


我们的理解：新型教学目标突出了：

工程综合素质

创新



“ 工程”的核心内涵体现在何处？＝》系统观

综合素质的核心内涵是什么？＝》系统的工程认识论与方法论

如何在工程训练中提供“工程平台”？＝》引入典型工程对象

如何提升实践能力、综合素质和创新精神及创新能力？＝》既要从实践环节入手，也要从理论教学环节入手

我们的思考与解决方案：



工程训练体系创新教育中存在的主要问题是什么？

＝》仅面向少数精英，与“大众化”的大学教育理念相背如何基于工程平台引入创新的教学理念与方法？

＝》提出工程对象教学法及丰富的解决方案如何定位工程训练创新教育在工程教育改革中的地位？

＝》作为专业建设改革的试验田，推动全面和深入的改革




简单地说，就是，在工程训练中心建设中全面引入：

基于工作过程的创新型工程教学方法－

工程对象教学法




什么是工程对象教学法？是一种创新型的工程教学方法，就是，在工程教学（理论教学和实

践教学）中引入各种典型的工程对象，以典型工程对象为创新的教学平台，开发创新的教材、创新的课程，探索创新的教学模式、教学方法和专业建设体系。

是在深入领会教育部关于工程教学改革的文件精神基础上的成果是充分吸收国外先进工程教育理念和方法的成果也是与高校在深度合作基础上的成果




工程对象教学法的体系架构

典型工程对象

系列配套教材

设备研制合作伙伴

教学法推广实践基地

教材编写合作伙伴

专业建设改革合作伙伴


理论教学综合设计实践教学科技创新

对象和教材是两大基础

合作伙伴和实践基地是保障

应用方案分阶段、多层次

系统的工程认识论与方法论

实践能力

工程素质

创新能力

建设目标

工程对象教学法是核心




以系统的工程观培养为核心，以教学平台和教材为突破口，以创新型课程开设为切入点，以创新训练模式普及为重点，以工程训练体系改革为目标，以专业建设体系改革为宗旨。


我们的实施策略：


目录



《传感器与检测》专用对象

旋转转轴12 孔转轴飞轮16齿测速齿轮

传感器安装支架

轴承座

底座，用来安装各种支座和传感器

12V直流电机及调速

器

创新的教学平台


数字光栅尺模拟量直线位移传感器模拟量光电式传感器模拟量电感式传感器模拟量超声波式传感器电感式接近开关







《控制工程基础》专用对象



部分综合通用型工程对象简介

宝贝车机器人系列

宝贝车－轮式宝贝车－六脚

宝贝车－履带

机器人对象



相扑机器人直立步行机器人

部分综合通用型工程对象简介机器人对象



部分综合通用型工程对象简介

铁甲虫机器人系列

机器人对象




六自由度机械手人形机器人




直立步行机器人六脚柱状铁甲虫

履带宝贝车机器人




相扑机器人人形机器人



Memic 加速度计

Sensirion 温湿度传感器SSIR 红外传感器组

PWM计数器波形发生器模块热电偶套件

宝贝机器人数字编码器套件




QTI 线跟踪套件( 红外传感器组 )温度探测器指南针

线跟踪模块 HM55B 指南针模块

发声模块




Boe-Bot CMUcam 摄像头

TCS230 颜色传感器教学套件

柔性力传感器嵌入式蓝牙通信模块

HexCrawler TiltPan S3 (传感器安装套件 ) 各种显示模块




两轮自主移动机器人

部分综合专业型工程对象简介机器人对象



两轮自主移动机器人




两轮自平衡移动机器人研究平台

四轮万向自主移动智能机器人比赛和研究平台




重载智能移动机器人平台

工业机器人




部分综合专业型工程对象简介可拆装的数控雕铣床


技术参数：行程： X 150mm； Y 200mm； Z 50mm；底座尺寸（长×宽）（mm×mm）：～450×450；工作台面（mm×mm）： 150×150；（ 125×250）XY负载重量： 150N； Z 100N重复定位精度：±0.008mm


综合专业型工程对象


模块化生产系统


以MPS为平台的实训室



目录



创新的教材

教材开发的基本流程梳理相关知识点按照由浅入深的学习顺序，结合对象设计系列工作任务，

分配该任务涉及的知识点拟定初步的教学大纲和教材目录，反复研讨设计该任务软硬件操作流程、编写相关操作步骤和软件等

教材开发的模式一般由公司与学校合作开发，互动进行


创新的教材


创新的教材

《 C51 单片机应用与 C语言程序设计》


单片机概述

MCS51 单片机内部结构

MCS51 单片机指令系统

汇编语言程序设计

MCS51 单片机内部资源

产品开发流程及相关知识

单片机应用系统设计举例

单片机高级程序设计

PIC 单片机简介

C51 单片机编程环境与机器人智能单片机输出接口与伺服电机控制 C语言函数与机器人巡航控制单片机输入接口与机器人触觉导航 C51输入输出接口与红外线导航机器人的距离检测机器人中 UART的应用 LCD应用编程及机器人的集成技术多传感器智能机器人附录 A C语言概要归纳附录 B 微控制器原理归纳

某精品课程特色教材目录德普施教改方案目录

创新的教材《 C51 单片机应用与 C语言程序设计》课程目录对比


前言 ........................................................................................ I 第一章 C51单片机与机器人大脑 ........................................1 单片机与 C51系列单片机 ................................................1 教育机器人与 C51单片机 ................................................2 任务一获得软件 .............................................................2 任务二安装软件 .............................................................3 任务三硬件安装 .............................................................4 任务四你的第一个程序 .................................................4 任务五做完实验关断电源 ...........................................10 工程素质和技能归纳 .......................................................10 科学精神的培养 ...............................................................11

第二章单片机输出接口与机器人伺服电机控制 ................12 C51单片机的输入/输出接口 ..........................................12 任务一单灯闪烁控制 ...................................................13 任务二机器人伺服电机控制信号 ...............................16 任务三计数并控制循环次数 .......................................18 任务四用你的计算机来控制机器人的运动 ...............22 工程素质和技能归纳 .......................................................23 科学精神的培养 ...............................................................23

第三章 C语言函数与机器人巡航控制 ................................25 任务一基本巡航动作 .....................................................25 任务二匀加速/减速运动 ................................................30 任务三用函数调用简化运动程序 ...............................32 任务四 ――高级主题建立复杂运动 ...........................36 工程素质和技能归纳 .......................................................41 科学精神的培养 ...............................................................41

《 C51 单片机应用与 C语言程序设计》部分目录

创新的教材


第四章单片机输入接口与机器人触觉导航........................................42

触觉导航与单片机输入接口..........................................................42

任务一安装并测试机器人胡须..................................................42

任务二通过胡须导航..................................................................45

任务三机器人进入死区后的人工智能决策 ..............................49

工程素质和技能归纳......................................................................53

科学精神的培养..............................................................................54

第五章 C51输入/输出接口与红外线导航...........................................55

使用红外线发射和接收器件探测道路 ..........................................55

任务一搭建并测试 IR发射和探测器对 ...................................56

任务二探测和避开障碍物..........................................................59

任务三高性能的 IR导航 ...........................................................63

任务四俯视的探测器..................................................................66

工程素质和技能归纳......................................................................71

科学精神的培养..............................................................................71

第六章机器人的距离检测....................................................................72

用同样的 IR LED/探测电路检测距离...........................................72

任务一定时/计数器的运用.........................................................72

任务二测试扫描频率..................................................................75

任务三尾随小车..........................................................................79

任务四跟踪条纹带......................................................................85

工程素质和技能归纳......................................................................87

科学精神的培养..............................................................................88

第七章机器人的串口通讯....................................................................89

串口通讯 UART的介绍 ................................................................89

任务一 RS232电平与 TTL电平转换........................................90

任务二编写串口通信程序..........................................................91

工程素质和技能归纳......................................................................95

科学精神的培养..............................................................................95

创新的教材

《 C51 单片机应用与 C语言程序设计》部分目录


任务：单灯闪烁使用 P1端口的第一脚（ P1_0）来控

制发光二极管（ LED）闪烁

●while 循环函数

●delay_nms 延时函数

while(1){ P1_0=1; // P1_0 输出高电平 delay_nms(500); // 延时 500ms P1_0=0; // P1_0 输出低电平 delay_nms(500); // 延时 500ms}

第二讲输出接口与机器人伺服电机控制

知识点：输出端口使用、函数及编程时序及软件实现、电路搭建

简单器件的识别、面包板使用

创新的教材


《机电一体化与应用技术》

创新的教材


工程对象：可拆装的数控工作台

《机电一体化

与应用》创新的教材


第一章数控工作台与机械电子系统概述系统构成的四大模块动手实践一：安装运动控制器动手实践二：安装应用软件 OpenNC

动手实践三：连接运动控制器和电控箱动手实践四：连接电控箱和机械平台动手实践五：使用运动控制器调试环境配置和测试系统动手实践六：数控工作台的简单位置控制动手实践七：关闭电控箱电源和应用程序

《机电一体化



三维交流伺服运动平台与电控箱的连线图

《机电一体化



第二章机械电子系统的传感器选型与应用概述常用传感器动手实践一：限位开关的安装和使用动手实践二：光电编码器当量的计算

动手实践三：光栅尺的安装和使用

《机电一体化



第三章机械电子系统的驱动与执行装置旋转电机概述任务一：步进电机的使用和细分

• 细分和电流的设定 • 电机与驱动的接线 • 步进电机调速及最高启动频率测定 • 正反转、脉冲当量测定

任务二：交流伺服电机和驱动的使用和调整任务三：主轴交流电机的变频调速控制

《机电一体化



德普施科技

正在开发的教材

创新的教材


基于德普施宝贝车机器人开发系列教材1 、《基础机器人制作与编程》，主编：秦志强等，已出版2 、《 C51 单片机应用与 C语言程序设计》 ( 高职版 ) ，秦志强等，已出版3 、《 C51 单片机原理、应用与 C语言程序设计》（本科版），编著：彭刚

（华中科技大学）等，拟于 08 年 6月出版4 、《 AVR 单片机应用与 C 应用程序设计》，彭建盛等，拟于 08 年 5月出版5 、《 C51 单片机应用与汇编语言程序设计》（高职版），编著：王海东等，拟于 08 年 10月出版

6 、《 ARM 原理与应用》（高职版），编著：彭刚等，拟于 08 年 10月出版7 、《 ARM 原理与应用》（本科版），编著：彭刚等，拟于 08 年 12月出版8 、《机器人概论与智能机器人小车制作实训》，策划中，拟 08 年 10月出版

创新的教材


基于德普施经济型和工业级工业机器人开发实训教材9 、《工业机器人构造与编程》，面向高职机电一体化和自动化专业，秦志

强等编著，拟于 08 年 6月出版基于步行机器人开发中级机器人实训教材

10 、《步行机器人制作与编程》， PIC/BASIC版，秦志强等编著，拟于 08

年 5月出版11 、《步行机器人制作与编程》， C51/C语言版，秦志强等编著，拟于 08

年 6月出版12 、《步行机器人制作与编程》， AVR/C语言版，秦志强等编著，拟于 08

年 7月出版基于两轮自主移动机器人开发实训教材

13 、《自主移动机器人构造与编程》，面向高职机电一体化、自动化和计算机等专业学生，徐志明等编著，拟于 08 年 7月出版

创新的教材


基于两维数控工作台开发实训教材14 、《机电一体化技术与应用》，面向高职机电一体化、设备维护等专业，王文斌（深职院）等编著，拟于 08 年 6月出版

基于德普施缩微测控对象开发专业实训教材15 、《传感器与检测技术》，高职版，吴旗（常州轻工职业技术学院）等编著，拟于 08 年 12月出版

16 、《机电工程对象的测试与控制》，高职版，吴波（华中科技大学）、俞亚珍（常州轻工职业技术学院）编著，拟 08 年 12月出版

基于 MPS 开发的专业实训教材

创新的教材


目录



鉴于面向工作过程的教学方法的操作成功经验不多，我们在为学校设计课程时，同时提供了相关的综合服务，包括：面向各层次学生课程体系的设置实训设备的配置相关课程的教学大纲的制定相关课程课件的制作实施策略建议师资培训等

＝》我们的目标：首先快速开设选修课，然后，逐步推广工程训练中心 / 工程实训中心；专业院系

创新的课程


创新的课程

我们为某自动化系机电一体化专业“机器人研究实验室”基于机器人开设的课程体系如下：

模块名称学时（工学一体）

学分开课时间

基础机器人制作与编程 54 3 第一学期机器人制作与编程综合实训暨传感器应用

3周 4 第二学期

高级机器人综合设计与实训 3周 4 第三学期工业机器人的构造与编程 64 3 第三学期自主移动机器人的构造与编程 64 3 第四学期合计 21


《基础机器人制作与编程》部分课件例子

创新的课程

第三讲机器人巡航控制基本巡航动作

机器人及其前进方向的定义

向前巡航

for 循环的参数控制了发送给电机的脉冲数量。由于每个脉冲的时间是相同的，因而 for 循环的参数也控制了伺服电机运行的时间。

for (counter=0;counter<130;counter++)// 运行 3 秒{ P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0;// 左轮逆时针 P1_0=1; delay_nus(1300); P1_0=0;// 右轮顺时针 delay_nms(20);}

第三讲机器人巡航控制其它巡航动作将 delay_nus 函数的参数 n 以不同的值组合就可以使机器人以其它的方式运行

向后行走 P1_1=1; delay_nus(1300); P1_1=0;// 左轮顺时针 P1_0=1; delay_nus(1700); P1_0=0;// 右轮逆时针 delay_nms(20);

原地左转 P1_1=1; delay_nus(1300); P1_1=0;// 左轮顺时针 P1_0=1; delay_nus(1300); P1_0=0;// 右轮顺时针 delay_nms(20);

原地右转 P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0;// 左轮逆时针 P1_0=1; delay_nus(1700); P1_0=0;// 右轮逆时针 delay_nms(20);

第三讲机器人巡航控制其它巡航动作——以某一轮子为支点旋转

从前面向左旋转 P1_1=1; delay_nus(1500); P1_1=0;// 左轮静止 P1_0=1; delay_nus(1300); P1_0=0;// 右轮顺时针 delay_nms(20);

从前面向右旋转 P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0;// 左轮逆时针 P1_0=1; delay_nus(1500); P1_0=0;// 右轮静止 delay_nms(20);

从后面向左旋转 P1_1=1; delay_nus(1500); P1_1=0;// 左轮静止 P1_0=1; delay_nus(1700); P1_0=0;// 右轮逆时针 delay_nms(20);

从后面向右旋转 P1_1=1; delay_nus(1300); P1_1=0;// 左轮顺时针 P1_0=1; delay_nus(1500); P1_0=0;// 右轮静止 delay_nms(20);

第三讲机器人巡航控制匀变速运动：防止机器人加速过快

for (pulseCount=10;pulseCount<=200;pulseCount=pulseCount+10){ P1_1=1; delay_nus(1500+pulseCount); P1_1=0; P1_0=1; delay_nus(1500-pulseCount); P1_0=0; delay_nms(20);}

用函数简化运动程序： Forward( ) 、 Left_Turn( ) 、 Right_Turn( ) 、 Backward( )void Forward(void){ int i; for(i=1;i<=65;i++) { P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0; P1_0=1; delay_nus(1300); P1_0=0; delay_nms(20); }}

第三讲机器人巡航控制高级主题——建立复杂运动如果要让机器人执行一个更长，更复杂的动作，前面讲到的方法将会很麻烦。 ● 用字符数组存储运动动作 ● 用 switch 语句解释这些动作

char Navigation[10]={'F','L','F','F','R','B','L','B','B','Q'};while(Navigation[address]!='Q'){ switch(Navigation[address]) { case 'F':Forward();break; case 'L':Left_Turn();break; case 'R':Right_Turn();break; case 'B':Backward();break; } address++;}

switch( 表达式 ){ case 常量表达式 1: 语句 1;break; case 常量表达式 2: 语句 2;break; … case 常量表达式 n: 语句 n;break; default : 语句 n+1;break; }

switch 分支语句一般形式：


《基础机器人制作与编程》教学大纲

创新的课程


《基础机器人制作与编程》教学大纲：序号单元主要内容项目任务学

时

1基础机器人概论与课程总纲

1. 本课程的大纲及教学方法2. 各章教学任务的概要3. 获取 BS2控制器的编程软件4. 安装 BS2控制器编程软件

下载和安装机器人大脑的编程环境软件 2

2

机器人大脑及编程软件的安装与使用

1. 单片机控制模块的简要介绍2. 单片机控制模块的应用3. BS2控制模块作为基础机器人大脑的优势及其基本组成

4. BS2控制模块的使用介5. BS2应用软件的组成和编程环境的使用

搭建 BS2控制器的硬件编程环境，编写第一个机器人程序，理解第一个机器人程序，使用编程环境获取软件编程指令介绍和例程

4

创新的课程


序号单元主要内容项目任务学

时

3

机器人伺服电机的控制与编程

1.机器人伺服电机的基本原理2.机器人伺服电机的电气连接方法3.伺服电机的调零方法4.伺服电机的速度控制方法

连接机器人伺服电机到教学板，编写调零程序对机器人伺服电机进行零点调整，编写速度控制程序实现伺服电机的速度控制

4

4机器人的组装和测试

1.机器人的组装方法2.重新测试伺服电机的工程意义3.开始 /复位指示电路的原理4.机器人的速度测试和标定方法

组装完整的基础机器人，对组装好的机器人重新进行电机测试，搭建开始 /复位指示电路并对其进行编程使其工作，编程对机器人进行速度测试和标定

4

《基础机器人制作与编程》教学大纲：

创新的课程


目录



教学、训练平台的创新：在工程训练中引入系列机器人对象在工程训练中引入典型的缩微机电工程对象在工程训练中引入典型的过程控制对象－模块化生产系统（ MPS ）在工程训练中引入更加专业的建设平台－ MPS ，作为机电、自动化等大类专业的公共建设平台

在工程训练中引入创新的基于工作过程的教材

创新教育覆盖面的创新：创新不再面向少数精英，而是面向所有相关学生

创新的训练模式


上课模式的创新：在实验室上课 / 改上课为答疑按照“实践－归纳－推理－再实践”的模式上课老师“在做中讲，在讲中做” 学生“在做中学，在学中做”

考核模式的创新：将笔试改为“全员参与的机器人比赛考试” 增加论文写作、总结报告拟写、 PPT汇报等综合能力培养内容

创新的训练模式


目录



对传统的实践能力与素质培养体系进行“颠覆式”变革首先更新观念：实践能力的培养要在理论教学和实践教学环节同时入手对专业课 / 专业基础课的理论教学进行“颠覆式”变革：

• 引入创新的教学与实训平台，基于创新的平台开发创新的教材、上课模式、考核模式等

基于典型工程对象对工程训练体系中的实践教学环节进行深度改革• 将“以冷加工技能训练为主体”的内容和模式向“以工程系统观、综

合素质培养为主、技能训练相结合”的工程训练内容和模式• 在原有实习内容基础上构建普及型的“认知实训”和“创新训练”体

系• 在原有专业实习的基础上增加“系统”的内涵

创新的工程能力与综合素质培养体系


综合工程能力与素质

实践教学系列典型工程对象理论教学

毕业设计

实践能力创新能力工程素质

系统的工程认识论与方法论

综合通用典型工程对象

专业基础课教学课程设计

专业课教学

技术基础课教学

毕业实习

专业实习专业认知实训中级创新训练

综合认知实训

基础认知实训基础创新训练

综合创新训练

综合专业对象专业专用对象

综合大系统

基础通用对象基础专用对象

综合专业对象专业专用对象

综合大系统

一年级

二三年级

三四年级

基于工程对象教学法的工程能力与素质培养体系架构

创新的工程能力与综合素质培养体系


实践教学理论教学德普施系列机器人对象

宝贝车机器人（ BS2/BASIC版）

宝贝车机器人BS2/BASIC/焊接板

宝贝车机器人C51/AVR/凌阳等

/C语言版

电子制作 / 实习

基础认知实践拆装训练

基础创新训练

宝贝车机器人C51/AVR/ARM-C

校内 / 校际比赛中级创新训练

校内 / 校际比赛

电子制作大赛

C51/AVR/SP/Ti等单片机 /C语言教学

单片机课程设计

C语言课程设计

步行 /铁甲虫 / 相扑 /人形等（ C51/AVR-

C ）

企鹅机器人

工业机械手（经济型 /BASIC ）

专业认知实训拆装训练

工业机械手C51/BS2/AVR/凌阳 /ARM等

工业机器人教学演示 / 实验

工业机械手（工业级）

智能移动机器人（ RoboCup 中型组）

工业机器人教学演示 / 实验

智能机器人教学演示 / 实验

系列教育机器人ARM/DSP/FPGA

ARM/DSP/FPGA教学

ARM/DSP/FPGA课程设计


专业创新训练


专业创新训练

RobCup比赛

系列机器人教育、工业、智能

毕业设计

步行 /铁甲虫 / 相扑 /人形等（ BASIC版）

结构加工 /装配、调试、编程电路板加工 /装配、调试、编程

二～四年级

一年级


模块化生产系统对象

上料单元

检测单元

加工单元

装配单元

装配搬运单元

分拣单元

实践教学

机械系统调试

系统维护与故障检测技术

生产系统

拆装实训

……

理论教学

传感与检测技术

气动技术

PLC 技术

电气控制系统

现场网络总线

……

改变控制器

（ C51/ARM/PC ）

改进单元技术（改变机械执行方式、

增加工作站）

相应的理论教学

综合设计

创新综合实验

……

相应的实践教学

实训

故障诊断与维护

……

基于 MPS 的机电、自动化类专业课公共教学平台应用模型


目录



以系统的工程观培养为核心，

以教学平台和教材为突破口，

以创新型课程开设为切入点，

以创新训练模式普及为重点，

以工程训练体系改革为目标，

以专业建设体系改革为宗旨。

创新型工程训练体系的实施策略


目录



案例一：创新型机器人选修课及普及型机器人比赛的实践

案例二：创新型机器人制作与编程必修课的实践

案例三：创新型基础认知实训与创新制作的实践

案例四：综合专业训练与创新制作的实践

案例五： C语言程序设计课程设计的实践

案例六：联合指导毕业设计的实践

案例七：合作制定专业培养方案的实践

基于机器人对象的创新应用案例分析


案例一基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

创新型机器人选修课及普及型机器人比赛的实践

项目实施单位：

东南大学机电综合工程训练中心



选修课概况：名称：《机电一体化与机器人应用》面向全校开设时，为 48 学时；面向大机类院系开设时为 64 学时

创新教学模式大大压缩理论课的教学比重，大幅度提高实验教学比重。其中， 16

学时为理论授课时间，其余均为研学型实验教学研学型实验教学课在实验室上，按照“老师边讲边做、学生边做边

学”的模式上课创新考核模式

以比赛替代考试，锻炼学生的实践能力获奖学生还可同时获得学校的创新实践学分引入论文写作，锻炼学生的工作总结与论文写作能力引入演示交流与答辩，锻炼学生的书面与口头表达能力



机器人比赛概况为校级比赛，每学期举办一次，以普及型为主，否定面向精英的形式要求不得更改电机，使学生的精力集中于应用创新和软件算法参加选修课的学生必须参加比赛，全校学生均可报名参加比赛，报名学生可自由组队参加，每队 3 － 4 人；

第一届比赛于 2007 年 6月 10日举行，来自 13个院系的 120 多名学生分 30

多支队伍参加了五个组别的比赛，来自南京航空航天大学、中国矿业大学、东北大学、温州大学等近十所大学的二十多位老师参加了观摩，会后还组织了交流

第二届比赛于 2007 年 12月 16日举行，有 18个院系的近 300名学生报名参加，因设备有限，只接纳了 173名学生分 49支队伍参加六个组别的比赛
















案例二基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

创新型机器人制作与编程必修课的实践


深圳职业技术学院机电学院


案例二基于机器人对象的创新应用案例分析

课程概况：名称：《基础机器人的制作与编程》，教材由德普施主编，电子工业

出版社出版面向机电专业三年级学生试点开设，学时 54 学时

创新教学模式由德普施科技 CTO秦志强博士亲自授课按照“老师边讲边做、学生边做边学”的模式在实验室上课从 2007 年 9月始至 11月结束，全班学生几乎堂堂课无缺席

创新考核模式布置任务，分两组举行制作与编程，评估比赛成绩和代码质量整体效果良好


案例三基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

创新型基础认知实训与创新制作的实践


西安理工大学工程训练中心（ 2007 年国家级示范中心）



应用概况：应用一：面向全校一年级第一学期学生开设公选课，每次限额 200名，共开两期。基于宝贝车机器人（ BASIC语言）进行拆装练习，对学生进行机电一体化产品的认知实训；采取全开放的模式，通过预约实训、老师仅作辅导的模式上课

应用二：面向大机类专业二年级学生（ 1300 人）开设为期两周的综合训练课，是在三周金工实习基础上增加的内容，完全由学生自主选择器件制作成品，有相当多的学生选择德普施机器人作为平台进行创新制作

应用三：面向优秀学生参与校内外机械设计大赛、电子制作大赛等提供平台，部分作品成绩优秀



部分现场资料：




案例四基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

综合专业训练与创新制作的实践


西安电子科技大学机电学院 / 工程训练中心（首批国家级示范中心）



应用概述：作为测控专业学生毕业设计平台，以德普施机器人作为基础训练平台，再以 Ti MSP430 单片机为控制器，重新设计主板，取代系列德普施机器人现有控制器

作为创新制作平台，组织学生参与校内外相关大赛作为研究生培养平台，申报了教育部系列项目，进行深度开发，提高

机器人的智能工程训练中心拟作为工程训练平台，训练学生对机电产品进行组装的

工艺认知














案例五基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

C语言程序设计课程设计的实践


华中科技大学自控系

武汉德普施原创科技


案例五基于机器人对象的创新应用案例分析

应用概况：选择宝贝车和步行机器人作为平台，作为备选课题每组三人，共同完成特定项目任务按照软件工程要求提交“综合报告”

评分标准： C语言程序设计综合报告 10% 系统需求分析与设计报告 20% 技术难度及工作量 10% 人机界面及接口 10% 课程设计报告 10% 软件结构、编码规范 20% 排错与调试技巧 20%


案例六基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

联合指导毕业设计的实践


华中科技大学文华学院

武汉德普施原创科技



项目：项目一：与文华学院机械学部联合指导机电专业学生 20名

实施模式：由德普施原创和学校指定联合指导教师德普施原创提供免费的实训课程一门时间按照 1 ： 1 的比例在德普施原创和文华学院分别进行德普施原创将按照企业化管理模式对学生进行管理毕业设计费用由学校向德普施原创提供，无需学生支付额外费用（车资由学生承担）

学生若需接受德普施原创的收费培训，给予优惠



机电类设计题目列表：宝贝机器人的履带行走机构分析与设计两足步行机器人的行走机构分析与设计上楼梯机器人的行走机构设计铁甲机器人三自由度腿的结构分析与设计小型模块化数控车床的分析与设计小型模块化数控铣床的分析与设计智能直线运动模块的分析与设计

每个题目由三到五人组成一个小组，共同讨论和制定设计方案，撰写分析和设计报告，完成三维立体结构设计和平面装配图和零件图的详细设计等，优秀的学生可以完成作品的制作与编程控制。


案例六基于机器人对象的创新应用案例分析信息类设计题目列表：名称实现功能方案说明所需器材数量

温度监控系统温度监控使用温度传感器监控环境室温，并使用

时间芯片，在 LCD上显示日期、时间和温度等。

单片机开发板 1套

数字示波器系统信号采集、存储、与显示

对信号进行采集、存储、并使用点阵式LCD显示信号波形

单片机开发板 1套

红外传感器循迹机器人线跟踪使用红外传感器检测地面轨迹，并沿轨

迹行走宝贝车 1套

红外传感器 1套

智能避障机器人智能避障、智能倒车

使用红外传感器检测障碍物，并避开行走，并具有智能倒车功能

宝贝车 1套


迷宫机器人

在立体迷宫中寻找出口

使用 1个超声波传感器检测距离，沿迷宫墙壁行走，走出迷宫

宝贝车 1个

超声波传感器 1个

超声波云台 1个

灭火机器人

在房间内搜索火焰，并且吹灭

使用光敏电阻传感器和温度探头检测火光，然后使用灭火装置进行灭火；用波形发生器控制直流电机带动风扇旋转

宝贝车 1个

光敏电阻 2个

温度探头 1个

波形发生器

灭火装置（直流电机带扇页）

1套



信息类设计题目列表：名称实现功能方案说明所需器材数量

提醒机器人

提示起床时间，健身时间和电视时间

建立时钟系统，采用 LCD显示模块显示时间，及提醒的时间，使用发光，发声报警器进行计划提示

宝贝车 1个

LCD显示模块 1个

空调管家机器人

自动巡航监控室内空气温度，湿度

使用温度传感器，湿度传感器，自动在室内巡航行走，检测室内的温度及湿度情况，对于超出正常范围则发出报警声或遥控信号

宝贝车 1个

温度传感器 1个

湿度传感器 1套

红外发射接收传感器

步行机器人

实现步行机器人行走

实现步行机器人前进、后退、左转、右转等功能，如遇到障碍物可进行识别和避障运动。

步行机器人 1个


超声波传感器

机器昆虫

实现机器昆虫的行走

实现机器昆虫的前进、后退、左转、右转等功能，如遇到障碍物可进行识别和避障运动。

四脚铁甲机器昆虫

1个


超声波传感器


案例七基于机器人对象的创新应用案例分析

项目名称：

合作制定专业培养方案的实践


深圳职业技术学院机电学院


高职机电一体化专业培养方案创新案例序号工程对象名称课程名称学时学分备注

1 基础教育机器人（ BS2/BASIC）

智能机器人原理与控制技术—基础机器人制作与编程

54 3 已开设，秦总讲课，教材已出

2 工业机械手（ BS2/ BASIC ，可扩展）

工业机械手原理与控制技术—机械手的制作与编程

64 3.5 即将开设

3 缩微测控对象工程测试与控制基础—机电工程对象的测试与控制

64 3.5 即将开设，讲义已有

4 模块化生产系统液压与气动技术—模块化生产系统安装与实训

80 4 即将开设，讲义已有

5 可拆装 X-Y 数控平台或智能移动机器人

机电一体化系统原理与应用—XY 工作台的制作与调试 /智能移动机器人制作与调试

80 4 即将开设，讲义已有，教材即将出

案例七基于机器人对象的创新应用案例分析


目录



公司概况

成立于 2001 年 2月，总部在深圳福田深圳市高新技术企业和重点软件企业在武汉设有分公司和全国技术服务中心在上海、北京、广州、西安设有办事处


为何取名“德普施”？

出处：《易经》“见龙在田，德普施也 ”“见龙在田”意指：“即将腾飞”“ 德普施也”意指：“普施仁德”

内涵：倡导 “重德”的企业文化对员工、对客户、对社会，“ 普施仁德，共赢发展，和谐发展 ”


公司定位

基于创新的理念利用创新的平台（教学设备）创新的教材创新的模式创新的方法开展创新的工程教学

创新型工程教学综合服务商创新型教学设备的研制

基于创新型教学设备的、基于工作过程的教材的编写、课程的开设、课件的制作

基于创新型教学设备的师资培养


公司愿景

成为中国工程素质教育领域的首选品牌

专注于工程素质教育

首先面向工程专业学生

逐步延伸至非工程专业学生、中小学生


公司特色

提出了基于工作过程的创新型工程教学方法－


是在深入领会教育部关于工程教学改革的精神基础上的成果

是充分吸收国外先进工程教育理念和方法的成果

也是与高校在深度合作基础上的成果


公司的经营模式

客户市场营销

特色理念、方法与方案

创新型工程教育解决方案


特色支撑组织

开放式创新型工程教育研究中心

自建创新型工程人才培训企业

自建创新型职业技术学院

以合作为主的开放式研发体系

校企合作

行业合作

参与标准制定德普施研讨会样板工程建设

加盟行业组织行业合作推广

行业媒体合作

授权培训

德普施经营模式框架图

设备研制

教学法研究

教材编写

教学法推广教改项目申报

师资培训

收费证书培训

引导、推动创新型需求

政府和专家导向工程教育理念

评估与认证标准

改善客户实施条件


公司管理层和股东、董事背景

张浩，博士，公司主要发起人，董事长。先后毕业于哈尔滨工业大学、上海交通大学和华中科技大学，是我国首批从事机器人研究的博士。有长期科技创新型企业的创办与管理运作经验，持有十余项国家实用新型专利

丁汉，博士，教授，长江学者，上海交大机器人所所长

何岭松，博士，华中科技大学教授，国家精品课程首席讲师

秦志强，博士，公司 CTO ，华中科技大学、香港科技大学联合培养博士、上海交大机器人研究所博士后学习、工作，华中科技大学和南昌大学兼职教授，十五年以上机电、控制领域研发、开发、教学和企业运作经验

王吉连，总经理，华中科技大学机器人学硕士，具有十几年的企业经营管理经验，具有五年以上大型企业集团管理经验


公司用户拥有超过 300家的高等院校、职业院校客户

南京师范大学东南大学南京航空航天大学上海交通大学上海大学东华大学南京林业大学合肥工大江苏大学江苏技术师范学院解放军炮兵学院常州轻工职业技术学院南京工业职业技术学院淮安信息职业技术学院 ……

华东地区大连理工机械学院黑龙江科技学院辽宁大学长春工程学院北京工商大学北京科技大学沈阳大学天津理工大学北京仪器仪表工业学校……

华北东北地区华中科技大学武汉科技大学武汉理工大学华中农业大学河南理工大学山东大学山东农业大学南昌航空工业学院海军工程大学 ……

华中地区

西南科技大学西北第二民族学院陕西理工机械工程学院成都信息工程学院陕西理工学院西安工大成都理工大学 ……

西北西南地区华南理工大学深圳大学广西大学广州大学湖南工程学院广东工业大学深圳职业技术学院 ……

华南地区


德普施科技，

愿与各位专家、老师密切合作，

为中国工程教育改革贡献一份力量！

谢谢！

孙建新电话： 15901931545

E-mail: [email protected]

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基于工程对象教学法的 工程训练方法探索与案例分析

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