慧鱼机器人实验心得

慧鱼机器人实验心得（精选5篇）

篇1：慧鱼机器人实验心得

华北电力大学

综合性实验报告

项目名称：慧鱼创意模型开放实验课程名称：科技创新实践实验人员：沙理想实验时间：

测控1201班 201202030118 刘 赛 测控1201班 201202030115 2015年11月28日

华北电力大学工程实训中心

慧鱼创意模型开放实验实验报告

一、实验目的

（1）认识了解“慧鱼”创意模型组合包中的各种硬件；（2）了解ROBOPRO软件及编程；

（3）了解慧鱼创意模型是如何控制和协调机构运动的；

（4）锻炼机械创新设计能力，初步建立对机电一体化产品的认识。

二、实验器材

（1）“慧鱼”创意模型组合包；（2）“慧鱼”专用电源；（3）个人计算机；

（4）“慧鱼”专用智能接口板；（5）ROBOPRO软件；

三、实验准备

认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。

四、实验内容 2.红绿灯

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；（2）分别测试马达、灯、信号开关；

（3）编写控制程序，实现红绿灯通常情况为绿灯亮，当有行人按下按钮I1，3秒后绿灯灭，黄灯亮，4秒后黄灯灭，红灯亮，红灯持续亮10秒钟，接着红灯、黄灯同时亮3秒钟，随后红、黄灯灭，绿灯亮。

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

原理：利用计时器，当有人时，绿灯亮;当过一定时间后，红灯亮，绿灯灭；然后黄灯亮。当程序如下：

3.移动门

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、信号开关、光电传感器，搞清马达、灯、光电传感器的作用；

（3）编写控制程序，并运行使模型实现按下按钮I3，门打开，5秒钟后关闭。编程注意事项：首先要关门，这是起始位置，马达旋转直到门碰到限位开关I1=0；查询按钮I3，如果按下，门打开，启动马达向左直到限位开关I2为1；5秒后再次关门（到程序开始处循环）

（4）编写控制程序，并运行使模型实现：在作业一的基础上增加光传感器，防止顾客动作慢，门夹住他。注意只有在光幕没有遮住时，门才能关闭；在关门时只要光幕被遮住，门应立即打开；只要光幕被遮住，即使按钮没有按下门也要打开。

原理：在门的一端安装感应器，当有人通过时，感应器传导信号至主控制器，然后通知马达并监控马达转速，从而达到自动开关门效果。

（5）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。程序如图所示 4．温度控制器

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器，搞清马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器的作用；

（3）聚焦灯泡作为加热器连接输出M2，风扇作为冷却单元连接输出M1，NTC电阻测量温度输出连接输入AX。编写控制程序，并运行使模型实现温度高于设定上限温度（360）时，加热器停止，风扇工作直至冷却到下限值（320），然后风扇停止，加热器工作。注意：要用模拟量判断模块来设定这两个温度值，且温度的实际值通过面板显示的显示屏来显示。（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

答：该模型利用聚光灯泡给热敏电阻加热，设置温度的变化值。当温度低于设定温度是，灯泡打开，给其加热;当温度高于设定温度时，风扇打开给其降温。如此设计，就可以达到预期效果。程序如下：

5．焊接机器人

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、开关、灯、脉冲计数器，搞清马达、灯、接触开关的作用；（3）运行给定的控制程序，这是一个可以实现空间定位焊接的程序，指出如何实现在同一平面内的点焊接；

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，指出程序中是如何判断焊接机器人到达焊点位置的，修改控制程序，实现同一平面点焊接，附上所编程序。

答：程序如图所示。基本工作原理：由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、焊接参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个起动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作，实际示教与再现。焊接机器人分弧焊机器人和点焊机器人两大类。弧焊机器人可以应用在所有电弧焊、切割技术及类似的工业方法中。

一套完整的弧焊机器人系统，应包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有二组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。弧焊机器人通常有五个自由度以上，具有六个自由度的弧焊机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态。这种弧焊机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能，共六种摆动方式，以满足焊接工艺要求。

6．自己设计创建模型

简要说明所拼装模型的功能及工作原理，并用机构运动简图表示模型的运动，用文字或方框流程图说明模型运动的控制思想，并将运行成功的模型运动控制程序，完成慧鱼创意实验后的体会。

设计模型：一个打猎机器人的设计方案

1.机器人系统设计为航空模型结构，运动方式为飞行，整体结构应该选择直升机方式或者其他飞行器模式。

2.机器人的控制方式为无线电遥控，同时机器人配备数字摄像机将野外的环境实时发送给控制者，控制者通过接收到的影像控制机器人的运动以及武器系统。3.机器人的动力系统为锂电池和小型电动机，追求隐蔽性和快速性。

4.机器人的武器系统设计为现代小型实弹枪支，发射特制小型子弹，通过数字摄像机进行光学瞄准或加装激光瞄准器。

感受：机器人是21世纪人类的杰作，是社会发展的需要。它在某种程度上代替了手工制作，得到了手工业的解放，同时提高了生产效率。体现了21世纪是科技时代。它被广泛的运用于社会的各个领域。社会的进步推动了它的发展，让它趋于完美。

感受：慧鱼机器人是模拟生活中的机器或为了实现某一动作而设计的，目的在于让我们了解机器中的零部件及他们的功用，将理论与实际相结合。它蕴涵着“不怕做不到就怕想不到的”创新思想。它一方面带给了我们自己动手的机会，让我们在手工上得到了锻炼，另一方面让我们认识到创新的重要性。作为现代大学生不仅仅学习课本知识，更重要的是能力的培养。

制作慧鱼机器人的过程当中，认识了很多运动结构，并从中得到了启发。做出了智能机器人，可以说是小有成就。但回顾过去，曾遇到了种种困难，特别是在程序设计过程中，对此我们是一个地地道道的门外汉，通过老师的指导和大家的努力，终于小有收获。在这次锻炼中，我特别感觉到一个团队更需要的是团结，一个团队就是一个集体，大家的力量才是真正的力量。只有团结，才能克服困难，走向成功。

篇2：慧鱼机器人实验心得

第一学期项目报告

时间：2009~~2010

项目名称：慧鱼机器人 指导老师：王呈呈

系

部：信息工程系

班

级：移动

组

员：

09301

强、左婷、陈杨、宗慕倩

陈亚洲、张家栋、张浩、姚振

一、慧鱼机器人的初步了解。

年从他的利——六面拼接体开始，发明了“慧鱼创意组合模型，能够展示科学原理和技术过程，为工厂研究设计工业自动化机器提供模拟、示范。

采用 慧鱼公司的创始人Artur Fischer 博士拥有专利5000 多项。他在1964慧鱼构件进行机器人创意制作，需要经过如下4 个阶段

1、培养手感阶段

2、模仿阶段

3、改进阶段

4、创新阶段

1、培养手感阶段

在这一阶段中，主要是熟悉慧鱼的各种构件，并锻炼用双手熟练拆装。

2、模仿阶段

按照操作手册中的示范，按顺序安装，做出完美的模型。

3、改进阶段

改进模型，做出不同的模型，培养学习想象力及创造力。

4、创造新阶段

从使用双手，模仿与改进，到左右脑的配合运用而创造出新的模型，这是慧鱼模型使用的完整过程，也是学生创造力培养的科学过程。

二、慧鱼的简单介绍

1、材料

优质尼龙塑胶、辅件为不锈钢、铝合金

2、特点

工业燕尾槽机构，六面皆可拼接，反复拆装，无限扩充

机械元件

齿轮、联杆、链条、履带、齿轮（齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、轮齿箱、铰链等。）

电气元件 直流电机（9V双向），红外线发射接收装置、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏），发光器件，电磁气阀，接口电路板，可调直流变压器（9V，1A，带短路保护功能）。

气动元件

气缸、气阀（手动、电磁阀）、气管、管接头（三通、四通）、气泵、储气罐等。

三、慧鱼涉及的基础程序——ROBO接口板的编程

利用慧鱼上述工业标准的基本构件（机械元件/电气元件/气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何技术过程的还原，更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟，从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能。

ROBO接口板可以使电脑和模型之间进行有效的通信.它可以传输来自软件的指令,比如激活马达或者处理来自各种传感器的信号。

ROBO接口板的编程语言

对ROBO接口板的标准编程软件是图形化的编程语言ROBPRO。

ROBO接口板处理器也可以由C编译器来编程。在线模式下，接口板可以用任意想要的高级编程语言通过USB或串口来激活。

简单的编程例题

1、设计一扇可以自动打开的车库大门,当你开着车到了车库门口,按一下传达室按钮,门便由一个电机牵引着打开了。这台电机一直保持运转,直到门完全打开。间隔一定时间后车库门自动关闭。

2、用它对进入博物馆的游客和出博物馆的游客进行计数，并且只要仍有游客在博物馆就打开红色告警灯。

四、慧鱼模型装配注意事项

1、在组装的每一步中，注意所用元器件的长短、粗细、安装的先后次序及位置。

2、机械构件装配时要确保构件到位，不滑动。

3、电子构件装配时要注意电子元件的正负极性，接线稳定可靠，没有松动。

4、气动构建装配时要注意各连接处密封可靠，不要有漏气现象。

5、整个模型完成后还要考虑模型的美观，整理布线要规范。

五、小结 在项目学习的过程中，我们学会了耐心，遇到问题耐心冷静的去寻找答案，我们发掘我们的潜能，我们用创新的思想来设计我们想到的方案，我们从设计体会到了创新设计的乐趣。

在学期项目我们体会到了团队精神，团队合作是非常重要的，大家的想法是我们创新的源泉，我们在设计过程中会遇到形形色色的问题，这时候团队的力量就会显示出来，很快的就能把问题解决掉，这使我们的项目学习的进度加快。

篇3：慧鱼机器人实验心得

1.研 究思路

1.1慧鱼机器人介绍

慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer博士在1964年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的教学创意机器人[7,8],它是一个结构件的家族,是由机械构件、电气构件、传感器、气动构件、电脑控制器及软件所组成的创新系统。 模型设计采用模块式设计,可无限扩充;可反复拆装;产品系统化,种类多;可逼真地表现机械构件及科学原理;可编程控制,便于对机电一体化流程产生全面认识。 模型以机械传动为核心,融传感器技术、计算机技术、自动控制技术、机器人技术于一体的教学及仿真模型。 该智能模型能够展示科学原理和技术过程,紧密联系研究设计和生产实践过程,不断创新,不断发展,学生可通过自己动手搭建机械、气动、传感器部件,熟悉并掌握机器人产品的结构、工作原理,并可在此基础上利用PLC、计算机接口或单片机接口板进行自动控制, 培养学生将所学知识交叉融合、用于解决具体问题的能力,同时培养学生的动手能力和创新能力。 该模型也代表了高科技的许多领域,受到国内外各地教育工作者的关注和思考。

1.2实 施过程

笔者自2009年开始在重庆科技学院成立创新实验室后即进入实验室工作,指导学生的机器人创新实验。 前期指导学生学习慧鱼机构的机械原理、组装简单的机械结构、拆装机器人成套模型;中期学习慧鱼控制软件ROBOPro和LLWIN软件,学习编写简单的控制程序,学习调试控制电机与检测机构;后期指导学生编写机器人控制程序,实现机器人的控制,已经调试好多套机器人系统。 在此基础上,笔者提出基于慧鱼模型的机器人创新实验教学的应用研究与实践, 其目的是通过开放式实验教学形式,为学生营造创新环境、提供创新知识、组织创新活动,让学生创新学习,最终培养出具有创新人格、创新思维,进行创造性活动的人才。 笔者的研究符合重庆科技学院应用型本科人才培养的目标。

在研究过程中, 首先由教师开发多项创新实验项目并编写创新实验大纲和实验指导书。 然后以学生团队形式安排实验,教师讲授慧鱼的基本操作方法,可以提出几个方案,如智能运动小车、智能控制系统、工业机械手等。 在此基础上,由学生讨论设计方案,如加入各种控制元件,加入语言程序设计。 在熟悉器件的基础上,可以分组针对题目进行原理图绘制、结构搭建及电气调试等。 学生通过构建这样的系统,完成机电一体化设计的全过程,这样的实验结合机构设计、电路搭建、传感器安装、软件编程等多方面知识,覆盖机电专业多门课程。

慧鱼机器人的使用为学生构建一个以开放式的创新活动为载体的教学实验平台, 让学生在主动参与的过程中提高积极性,增强能动性,丰富知识性和趣味性,培养创造性和合作精神。 这种教学改革将使现有的较传统的封闭式教学,转变为一种开放式的、创新的实验教学模式。

2.结果与讨论

在应用慧鱼模型进行机器人实验教学的过程中, 学生将综合应用机械原理、气动技术、电子电路、测试及控制和软件编程等知识, 而且慧鱼模型的组建没有特定的标准答案和固定的模式,不受教材的制约,因而学生完全在一个开放性的环境中进行自主式的探索和研究, 鼓励学生积极思考形成自主学习的研究气氛和学习方法。 因此,通过采用慧鱼模型对目前机器人技术的实验教学体系进行改革, 是一条探索培养学生创新能力的有效途径。

慧鱼机器人的使用把培养学生的创新设计、 创新思维和动手能力摆在重要位置。 开放式创新实验教学可以满足学校对学生创新能力培养的需求,激发学生的创造力,调动学生学习的主动性,培养学生分析问题和解决问题的工作能力。

摘要：慧鱼模型是由德国慧鱼公司出品的一种教学创意机器人。本文针对机器人课程的教学与实验中存在的不足,以慧鱼模型为教具,探讨了慧鱼模型在机器人课程实验中的应用方案与实践过程,阐述了进行机器人实验改革的一些收获。慧鱼模型在机器人实验教学中的应用,为培养学生创新思维和动手能力提供了一个良好载体,为大学生的创新教育提供了一条新途径。

篇4：慧鱼机器人实验心得

“慧鱼创意组合模型”(fishertechnik)是工程技术模型,通过各种各样的构件组合拼装而成,简称“慧鱼”[1]。目前,国际最前沿的工程技术,如仿生技术、气动技术、传感技术、计算机技术以及机器人技术等在慧鱼中都实现了微型仿真替代。点焊机器人属于工业机器人,是慧鱼机器人的一种,主要由工作台、旋转台、伸缩杆等设备组成[2]。本文介绍通过西门子PLC实现控制器对点焊机的控制,从而使其真正“动”起来。

2 工作原理

2.1 机器人主要组件

点焊机器人的主要部件包括驱动马达和行程开关。马达驱动电压为9V并且双向,从而实现了正反转。行程开关有三个端子,分别标为1、2、3,连接导线接到开关的1、2端子,即开关的常闭状态(开关未被按下),电路处于导通状态,按下开关,电路被中断;如果连接导线接到1、3端子,即开关的常开状态,电路断开,按下开关,电路则导通。

2.2 点焊机器人组件功能

点焊机器人可完成空间三个不同焊点的焊接,其构件主要包括马达、行程开关、发光器件等,从而完成空间旋转、焊接臂伸缩以及仰角的改变[3]。该机器人具有三自由度,通过三个马达驱动来实现。马达M1驱动焊接机器人大臂的旋转,马达M2实现小臂的伸缩,马达M3驱动中臂的俯仰。行程开关E1对大臂的旋转进行限位,脉冲计数器E2对大臂的旋转计数,控制大臂旋转的角度。行程开关E3对小臂限位,脉冲计数器E4对小臂的伸缩计数,控制小臂伸缩长度。行程开关E5对中臂的升降进行限位,脉冲计数器E6对中臂的俯仰角度进行控制。M4为小灯泡,小灯泡的亮与灭分别表示焊枪工作与停止,具体控制功能如表1所示。其中,脉冲计数器的工作原理为:转盘脉冲器控制脉冲计数器时,脉冲计数器将在一周内开关五次。而转盘脉冲器与电机减速器相连,因此检测脉冲计数器可以测出电机转动的圈数[4]。

2.3 点焊机器人工作原理

点焊机器人展示了一个完整的具有三个自由度的机械手臂的运动。首先,焊接机器人通过开关E1、E3、E6复位,然后焊接机器人在三个自由度方向同时进行旋转、俯仰、伸缩运动,通过控制脉冲计数器E2、E4、E6使M4运动到焊点,M4工作,进行焊接。在控制程序中,E2、E4、E6计数值各被赋予三个不同值,因此能实现三个不同位置的焊点的焊接。三个点焊完毕,焊接机器人复位,进行下一个循环[5]。

3 系统硬件结构

3.1 系统的硬件连接

目前,可编程控制器PLC应用于多个领域,如交通红绿灯的控制等等[6]。本系统采用西门子控制器PLC连接计算机与机器人,但是由于PLC输出电压为24V,而马达驱动电压为9V,出现了电压不匹配的问题,为此我们采用电磁式继电器HK3FF-DC24V-SH来解决这个问题,同时选用一个直流电源提供9V电压[7]。系统组成结构如图1所示。

3.2 电磁式继电器工作原理

只要在电磁式继电器的线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的[8]。

3.3 硬件连接的实现

对于一个马达正反转的控制,需要两个PLC的输出信号,那么就需要两个继电器实现电压的转换,其连接示意图如图2所示。继电器A和B的常开端均接9V,常闭端接地,同时地端相连均接地,24V电源端分别接至PLC面板相应的输出信号端,那么两个信号端分别接至马达的两端。当继电器A对应的PLC输出为高电平24V时,相应继电器触点闭合,那么信号端输出就是9V,从而可以驱动马达正转;当继电器B对应的PLC输出为高电平24V时,马达反转。继电器连接如图2所示。

4 软件程序

三自由度点焊机器人的控制采用顺序控制的方法,具体实现时采用梯形图[9]。其中对运动位置的限位采用计数器和定时器,其数值必须依照焊点位置计算得到,并且利用了PLC的自锁功能,可以保证各个马达的正常工作。这个控制过程可以循环进行,使得点焊机器人不停地重复焊接过程[10]。实验证明,点焊机焊接过程运行正常,马达启动/停止位置执行准确,达到了设计要求,完成了设计任务。其主要控制梯形图如图3所示。

5 结论

采用慧鱼模型设计完成三自由度点焊机器人的控制系统,缩短了设计周期,降低设计成本,并且达到了设计要求,实现其在空间的旋转、伸缩以及俯仰,能够根据焊点位置准确进行焊接,投入实际生产中创造了客观的经济效益。控制器采用PLC,控制流程简单,易实现。同时硬件连接也具有很强的实用性,可以在该系统的基础上,进行改进,从而设计出更实用的工业生产模型,投入到实际应用中。

本文作者创新点是利用现有的慧鱼组件设计出符合实际要求的机器人,通过利用电磁式继电器连接至PLC控制器上,使用梯形图语言完成相应的控制过程,为实际工业生产提供了重要研究价值。

摘要：针对慧鱼点焊机器人,提出了一种基于现有西门子可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)装置进行控制的实现方法。首先分析点焊机器人的运动控制量及其之间的逻辑关系,然后通过电磁式继电器解决PLC与机器人硬件连接问题,最后运用PLC的梯形图语言进行软件编程实现合理的运动控制。最终实现了点焊机器人完整的三自由度机械手臂运动。创新点在于电磁式继电器的应用。

关键词：慧鱼点焊机器人模型,西门子PLC,电磁式继电器,梯形图语言

参考文献

[1]德国慧鱼公司.操作手册LLWin3.0[Z].2004.

[2]柳洪义,宋伟刚.工业机器人[M].北京:冶金工业出版社,1999.

[3]慧鱼公司.工业机器人(INDUSTRY ROBOTS)使用说明书[Z].2004.

[4]孙恒,陈作模.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2001.

[5]张铁,谢存禧.机器人学[M].广州:华南理工大学出版社,2004.

[6]杨东,黄永红.交通红绿灯PLC控制系统编程方法与技巧[J].微计算机信息,2006,22(10):89-91.

[7]船仓一郎[日]等编著.宗光华等编译.机器人控制电子学[M].北京:科学出版社,2004.

[8]秦曾煌.电工技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[9]吴键强,姜三勇.可编程控制器应用技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.

篇5：慧鱼机器人实验心得

针对机器人电子设计认识实习的学习目标,结合大一下学期学生的特点,我们选用德国的慧鱼创意组合模型为实习平台,采用开放式的项目分组模式,在教师的指导下,给出学生备选项目,由学生根据个人的兴趣和能力,选择适合的项目,根据项目的任务要求,主动地获取知识、应用知识和解决问题。

1 慧鱼创意组合模型简介

慧鱼创意组合模型(fischertechnik)诞生于德国,是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型,是展示科学原理和技术过程的理想教具,也是体现世界最先进教育理念的学具,为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。[1]慧鱼创意组合模型被德国西门子、美国IBM和德国宝马等世界知名公司用于生产流水线实施前的论证;进入中国以来,在清华大学、上海交通大学、同济大学、浙江大学等众多高校中得到日益广泛的应用。

慧鱼创意组合模型由机械构件、电气构件、气动构件、微型电机、传感器(光敏、热敏、磁敏、触敏等)、电脑接口板及控制软件等组成。[2,3]通过模块的不同拼装、重构和软件设计形成不同种类产品。图1所示的慧鱼模型产品为移动机器人。其中Robo TX控制器(如图1圈中所示)是慧鱼接口板系列的第三代产品,可以实现电脑和模型之间的通信。[4,5]它可以接收传感器获得的信号,进行软件的逻辑运算,传输软件的指令。慧鱼产品给学生提供了自主搭建模型和与电脑程序相结合的实践平台。

慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科[6,7],如机器人综合技术训练、气动机器人训练、探索机器人、工业机器人等。它可提供的项目有干手机、移动机器人、轨迹搜寻机器人、剪草机、叉车机器人、颜色分拣机器人、救援机器人、抓取机械手等。学生可根据功能要求,自己设计方案并组装成实物模型,模拟演示真实工作过程,直观调整并优化设计方案。

2 慧鱼机器人电子设计认识实习的实施

我校引进慧鱼创意组合模型10套,每套模型中包括9个组合包。机器人电子设计认识实习分班级开展,4个学生为一个实习小组。整个实习过程分为五个阶段进行:项目资料收集阶段、基本知识准备阶段、操作练习阶段、项目产品装配、编程、调试阶段、项目验收阶段。

2.1 收集项目资料

教师根据学生的特点,给出若干项目题目,例如,移动机器人、叉车机器人、颜色识别机器人、抓取机械手、轨迹搜寻机器人等。并由学生自由分组,根据个人兴趣和能力进行项目选择。选定题目后,每组成员根据所选项目的任务要求,开始分头执行各自的任务。包括搜集所用数据资料,阅读交流。在此过程中,教师要指导学生如何搜集信息和处理信息,要让学生了解哪些是相关的信息,如项目产品的实际应用背景、工作过程、注意事项等。指导学生整理和储存信息。

2.2 准备基本知识

教师采用计算机辅助教学方法对慧鱼创意组合模型进行讲解。结合慧鱼创意组合模型及实习任务要求,通过课件介绍和上机演示对慧鱼组合模型、装配方法等、ROBO TX控制器的使用、ROBOPRO软件编程等内容进行讲解。ROBOPRO软件编程采用图形化的语言,通过接口板与PC机相连,大一学生能够很快掌握和上手。同时它的直观性也容易调动学生学习和创新的积极性。

2.3 操作练习

教师以一个典型模型为例,根据不同的功能要求,进行师范编程,实现提出的功能。学生分组操作,教师提出不同的功能要求,并进行现场指导。

2.4 项目产品装配、编程、调试

学生根据所选项目领取所需的实验器材,包括慧鱼创意组合模型包、慧鱼专用电源、慧鱼接口板等。根据项目任务要求,分析项目工作原理和步骤等。以叉车机器人为例,其工作步骤如下。

(1)叉车从轨道端点A出发,此时叉车前叉升高(由限位开关控制其最高位置)。

(2)按压起动按钮,叉车开始沿环形轨道运行。

(3)在叉车运行过程中,根据轨迹传感器的检测信息实时调整叉车的运行方向(通过调整左右两侧车轮的运行速度实现运行方向的调整)。

(4)叉车运行到轨道端点B后,叉车停止运行,并降低前叉(由限位开关控制其最低位置),然后向前运行到工件位置,前叉升高,叉起工件,掉头沿原路返回。

(5)叉车运行到端点A后,放下前叉,将工件放置在指定位置(端点A处),后退一定距离,升起前叉,然后掉头,恢复到出发状态。至此叉车的一次工件搬运工作结束。

小组成员理解了项目任务后,进行组内协商分工,开始模型装配、编程、调试等实际操作,这是项目完成的关键步骤。

在进行模型装配之前,让学生认真阅读慧鱼公司提供的资料,从而获得大量的感性认识。之后,根据生产实践和生活经验进入动手创意阶段,大胆设想,进行设计组合和装配,构件项目中的结构模型,并搭接电路、气路连接线。然后根据项目工作原理和步骤进行图形化编程(如图2所示)。[4]在初步完成了软件编程后,先检查程序有无编写规范上的错误,通过仿真功能可以进一步检查错误。初步检查之后,将接口板连接到电脑,进行硬件测试,即可在线调试。如果调试程序无误,并且确保接口板与电脑的端口连接正确,即进行程序下载。下载完成系统将给予提示,此时即可断开电脑与接口板之间的连线,在下载模式下运行慧鱼模型。

装配、调试完成的几个项目产品模型如图3所示,包括叉车机器人、抓取机械手等。这些产品模型使知识具体化、形象化,为学生感知、理解和记忆知识创造了条件。从而减少学生掌握抽象概念的困难,助其形成明确的概念,发展其观察能力和思维能力,提高学生的学习兴趣和积极性。

2.5 项目验收

最后进行实习项目验收答辩,检验实习成效。各小组在完成实习项目后,要写出实习报告,详细叙述实习项目的设计思路与实现方法、遇到的问题及解决方法、项目小组的体会。并进行现场答辩:陈述制作过程、展示产品运行过程、解释关键工作原理和采用的方法、回答教师的提问。

3 结束语

通过使用慧鱼模型进行机器人电子设计认识实习,不仅让学生将多学科多领域的综合知识融会贯通于实习过程中,更重要的是培养了他们的创新意识和创新能力,提高了学生的实践动手能力,较好地解决了学生在学习过程中书本知识与实践脱节的问题,改变了学生动手能力差的状况,使书本知识与实践能有机地结合起来,对于学生理解机器人的机械结构、运动控制、电气控制原理等具有很大的益处。

慧鱼创意模型具有趣味性、易操作性和启发性,编程采用图形化的语言,通过接口板与PC机相连,也可以采用VB,VC等高级语言编程,将学生所学知识交叉融合,高级编程的应用可以在大三大四学生中开展。另外,该模型还提供了PLC接口板开展方式,可以直接用于高校机电类、自动化类专业PLC课程教学,具有较好的推广价值。

摘要：机器人电子设计认识实习课是我校机器人专业开设的一门认识实习课,在大一下学期进行,是该专业学生入学后接触的第一门与机器人专业应用紧密结合的课程。针对大一学生的知识基础,结合机器人专业的发展和应用,我们采用慧鱼创意组合模型,使学生在开放性的实验环境中完成机器人电子设计的认识过程,同时也培养学生创新能力和运用所学知识解决实际问题的能力。