创新创业课程教学案例——科技教育机器人

创新创业课程教学案例——科技教育机器人

一、导言

教育机器人是以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。十八大以来，创新创业的理念深入人心。当今社会需要具有创新意识、有创造性思维的人才，未来的社会更是如此。以机器人为首的科技创新正在走向教育，走进校园。

二、用户痛点

高校机电、自动化、计算机等专业存在实验教具单一、功能单一、教具无模块化、教具无法组装升级的问题；高校机器人比赛缺乏合适的产品，无法满足学生创新创意实现；高校机器人创新实验室建设存在单台设备金额大、操作复杂、维修维护困难、人身安全要求高等问题。

三、创新原理

1.采用模块设计，动手开发机器人

该机器人采用模块化设计，运用体验式教学，可以让学生亲自动手开发各类机器人（图1），还可以自行设计机器人的动作和外观，全面培养学生的科技创新能力。

图1模块化的各类教育机器人

2.人形结构设计，符合人类动作特征

人形结构机器人符合人类的动作特征，在开发与设计阶段能够与人类的动作保持同步。这一人形结构，使学生能够在设计过程中及时根据人类的一些特征进行植入，多个自由度能够使机器人像真人一样灵活动作。

3.利用多种理论，进行仿人步态控制

基于ZMP理论、机器人数学建模、步态模拟（多个往复周期运动）、采用遗传算法优化步态参数、通过位姿距阵逆运算获得各关节角度、实现机器人的步态控制。这也是国内首次实现遗传算法核心技术实现机器人的仿人步态控制。

4.具有灵活的运动功能和语音交互功能

该教育机器人具有行走、踢球、倒立、后滚翻、前滚翻、侧滚翻、马踏飞燕、做俯卧撑、仰卧起坐、打太极拳、千手观音等各种灵活的动作。还能够进行语音播报、语音识别、语义识别、语音交互、聊天等。

四、产品特点

科技教育机器人拥有17个自由度、人行速度2～3m/min；配有高性能单片机、陀螺仪、图形化编程界面、遥控器、语音播放、交互模块等。

五、应用场景

创新实验室、教学教具、竞赛、科技馆、创客空间、瑜伽馆、国学馆等。六、创意激发

不同人群、不同场域对机器人的应用诉求不同。当前，机器人正在逐步进入学校，进入家庭，但大部分学校也只是将其作为开发学生创新思维的一种工具或载体。

思维拓展：如何将教与学有机地融入教育机器人？

参考解析：

试想一下，如何将教育机器人与教师的教学、学生的学习有机地联系越来，使师生能够根据所需设计个性化的机器人。如对于教师这个群体，教育机器人能否作为教师的助手提供学习内容、学生管理等服务；对于学生这个群体，能否作为学习伙伴协助学生进行时间管理、学习管理、任务管理等，形成一种新型的教育机器人形态。