构建机器人特色实验班创新平台校企联合培养行业拔尖创新人才

骆德渊, 何莉萍

(电子科技大学 机械电子工程学院，成都 611731)

构建机器人特色实验班创新平台校企联合培养行业拔尖创新人才

骆德渊, 何莉萍

(电子科技大学 机械电子工程学院，成都 611731)

针对现有机器人创新教育的不足,通过整合校内外机器人学术、科研与教学资源,创造性地提出集机器人竞赛、科研、创新与产业于一体的机器人特色实验班培养方案,搭建与之适应的机器人创新实践平台,实现大学生基础理论、创新思维和创业能力的综合训练。探索出“一个学生团队+一个教师团队+一个竞赛平台+一个优秀企业”四位一体的大学生创新创业新模式。实践证明,机器人特色实验班是培养机器人行业拔尖创新人才的有效途径，对提高大学生创新效率与创业成功率起到显著的作用。

创新创业； 机器人特色实验班； 培养方案； 创新实践平台

0 引 言

在国家实施创新驱动发展战略的背景下,我国提出《中国制造2025》，其核心目标是“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本”，其核心内容是“智能制造和机器人”。培养具有创新能力的智能制造和机器人领域的拔尖创新人才是我国高校当前的历史使命之一。目前实施的“大众创业、万众创新”不仅需要具有创新精神的高素质人才，更需要创业能力强的行业精英。智能制造和机器人涉及工科院校的大部分专业，以此为核心内容的机器人创新平台成为培养机器人行业创新创业人才的理想平台。近年来，国内部分高校与研究所、行业企业建立机器人学院，通过各种渠道筹措经费建立机器人创新实验室，对培养机器人行业拔尖创新人才起到十分重要的作用，但整合校内外资源、机器人创新教育模式、理论与实践课程体系、创新教育与创业精神培育等方面仍有待继续进行探索与实践，不断丰富我国高等工程教育与创新教育的理论与实践经验。

1 机器人创新教育现状[1-4]

(1) 基础理论不扎实，存在瞎干蛮干的情况。近年来，在国内外大学、中小学开展多种机器人大赛，各类学生参与热情空间高涨，尤其是面向大学生的机器人大赛得到了教育主管部门、高校、企业及媒体的大力支持，大学生参赛热情空前高涨，但参赛学生的机器人学科基础理论薄弱，仅凭对机器人的狂热,难免存在事倍功半、瞎干蛮干的情况，创新教育效果不明显。

(2) 理论与实践教育脱节，学做不同步。工科院校许多专业课程都涉及机器人的基础理论，由于历史原因，这些课程不能与机器人创新实践同步进行，理论学习与工程实践脱节、各自为政。

(3) 重视创新教育、创业教育功能不足。在国家创新驱动发展战略的布局下，在国家高等教育改革的促进下，我国高校越来越重视创新教育，开设各种创新训练项目、参加各种科创比赛。创新教育的目的是培养高素质的创业者与劳动者，目前的创新教育与创业训练严重脱离，创业教育功能不足。

基于上述事实，应该整合各种优质的机器人教育资源，包括现有的机器人竞赛平台、机器人研究平台、优秀的机器人公司，构建集竞赛、科研、创新、创业四位一体的拔尖创新人才培养方案与创新实践平台，该平台具有校内外融合、教育与产业结合、理论与实践结合、学做高度融合、循序渐进、基础与创新相结合的特点，是符合时代要求的创新人才培养新模式。

2 竞赛、科研、创新、产业四位一体的机器人特色实验班培养方案[5-9]

电子科技大学从2002年开始成立学生机器人创新团队，从指导师资、场地、经费等方面予以持续支持，以每年的亚太大学生机器人大赛等高水平学科竞赛为牵引，对大学生多学科专业知识综合应用、团队协作、对外合作等方面的能力进行训练，取得了4次国内选拔赛冠军、2次国际总决赛冠军、创办5家机器人公司等显著的人才培养效果。从10多年的机器人创新教育实践经验来看，仍存在基础理论不扎实、理论与实践脱节、重创新轻创业等问题，经过广泛调研、反复论证，提出以机器人大赛为牵引、以机器人特色实验班为组织形式、以校企联合为主题的集竞赛、科研、创新、创业四位于一体的人才培养方案，如图1所示。

图1 机器人特色实验班培养方案

(1) 机器人特色实验班。每年面向大二学生从全校选拔一定数量的学生组成实验班，该班是一个虚拟的行政班，学籍仍留在原来的学院和专业，除学习原有专业必修课外，必须选修机器人特色实验班的课程；

(2) 机器人数理基础课。创新源于实践，更依赖深厚的基础理论，机器人特色实验班开设机器人相关的数学、物理课程，师资来自于全球机器人领域的大师；

(3) 机器人技术基础课。如：微分几何、微积分、工程控制基础、计算机视觉等；

(4) 机器人技术基础训练。依托机电与控制工程国家级实验教学示范中心和校企联合实验室，学生以小组为单位、以完整小课题为目标，学生从机械结构设计、仿真分析及制造到嵌入式控制系统，再到运动控制、路径规划、避障与导航，再到机器视觉与传感，最后组装、调试一台具有一定功能的无人机，使学生受到完整系统的机器人技术基础的训练，多学科专业知识综合运用能力得到大幅度提高；

(5) 高水平机器人竞赛。一年一度的全国大学生机器人大赛Robocon比赛与Robomaster比赛是两项针对大学生的高水平机器人比赛，是对大学生进行创新能力、团队协作能力训练的不可多得的高水平创新实践训练平台；

(6) 校企联合暑期夏令营。该夏令营由学校与机器人行业龙头企业共同组织，每年暑期在深圳举办，来自全国主要工科院校的优秀大学生与电子科大机器人特色实验班学生在同一规则下进行竞争、交流，使学生在技术方案、技术实现、项目组织、团队管理与经营方面得到综合训练，尤其重视学生创业能力、团队管理能力方面的综合训练；

(7) 校企联合科研与创业训练与孵化。学校创业学院与企业联合设立科研训练与创业实践营，学生根据自己的想法或企业的建议围绕特定的产品或关键技术进行科学研究与产品研发，对部分成果进行就地转化，进入创业培育。

经过上述几个环节的培养与训练，使得实验班学生在机器人理论与实践动手能力和创业能力得到全面综合的训练，实现竞赛、科研、创新、创业四位一体，环环相扣，是拔尖创新人才培养新途径的有益探索。

3 机器人特色实验班校企联合创新平台建设方案[10-14]

根据上述机器人特色实验班培养方案与培养目标，创新平台紧紧依托国家级实验教学与科研平台，紧紧依托行业龙头企业，充分体现以“机器人技术”为核心的智能制造特色，构建起集机器人结构设计与制造、机器人运动控制、机器视觉与传感、嵌入式软硬件系统、无人机于一体的研究型综合实验平台。

(1) 智能机器人结构设计与制造创新实践模块。该模块采取机械创新设计大赛的思路，每期实验只给出主体，学生以小组为单位，团结协作，经过头脑风暴，运用数字化设计与工业造型软件设计出富有创意的智能机器人结构，并应用3D打印机实现快速制造，实现立即呈现，最大限度激发学生的创新热情。

(2) 智能机器人嵌入式软硬件系统创新实践模块。该模块采取电子设计大赛的思路，每期实验给出一个题目，学生以小组为单位，团结协作，经过头脑风暴，运用嵌入式软硬件平台设计出能实现一定功能的智能机器人控制与传感模块。让学生在嵌入式硬件设计、嵌入式操作系统、嵌入式软件设计等方面得到训练。本模块由深圳中兴通信公司部分资助。

(3) 智能机器人运动控制、视觉与传感创新实践模块。该模块基于深圳大疆公司的Robomaster竞赛的智能小车，以巡线、物理空间避障与探宝等方式，学生以小组为单位，团结协作让机器人完成一项任务明确的任务。让学生在控制理论、图像处理、传感器等方面得到综合训练。本模块由深圳大疆公司部分资助。

(4) 无人机综合创新实践模块。该模块基于深圳大疆公司的无人机系统，学生以小组为单位，团结协作，进行无人机设计、组装、调式，让无人机完成一项明确的任务。让学生在结构设计、飞行控制、计算机视觉与传感、多机协同等方面得到综合训练。

机器人特色实验班学生以上述创新实验平台为基础，以校内机器人大赛、亚太大学生机器人大赛、校企联合暑期夏令营、校企联合创新创业孵化中心为递进的机器人创新创业训练体系，突出“基础与综合协调、理论与实践同步、团队协作、完整项目”的培养特色，将独特的“勤为径、创新求胜，苦作舟、荣辱与共”的创新创业文化贯穿于培养全过程，为学生奠定一生受用的思维方式、做事态度与团队协作精神。

4 机器人特色实验班在行业精英人才的培养效果逐渐显现

我校高度重视以机器人研创活动为核心的拔尖创新人才培养新模式的探索，与行业龙头企业合作，在机器人行业精英人才培养方面已取得了丰硕的成果。

(1) “构建以机器人研创活动为核心的综合实践平台，培养大学生协同创新能力”获得2014年国家高等教育教学成果二等奖；

(2) “机电与控制工程实验教学中心”获批国家级实验教学示范中心；

(3) 机器人团队队员成功创办机器人高科技企业5家，年产值近1亿；

(4) 机器人团队队员申请国家发明专利13项；

(5) 2008年至今，7次进入亚太大学生机器人大赛国内选拔赛前3甲，其中2010年、2012年代表中国大学生在埃及开罗、中国香港获得 “亚太大学生机器人大赛”总决赛冠军。由电子科技大学机器人队研发的世界首款羽毛球机器人引爆了2015年世界机器人大会全场目光，得到了国家领导人的点赞，受到中央电视台、人民网、日本朝日新闻、台湾TVBS等国内外媒体的广泛关注，也赢得了市场的追捧。

5 结 语

智能制造尤其是机器人是我国产业转型升级的重要途径，“大众创业、万众创新”更需要大量的行业精英，电子科技大学与深圳大疆等行业龙头企业联合创立“机器人特色实验班”，以“真项目、真环境、理论与实践同步、创新创业同行”为原则，让学生奠定深厚的“创新创业”基础，有能力做到“真创新”，实现大学教育的“学做高度融合”。实践证明，机器人特色实验班的培养方案与创新平台对培养行业精英能发挥巨大的作用，是目前条件下培养拔尖创新人才新途径的有益尝试。

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[13] 骆德渊. 围绕核心素质核心能力建立电子类院校工程实践教学体系[J].实验技术与管理,2014,31(7):29-31,35.

[14] 骆德渊. 构建以“机器人”为载体的机电工程实践平台培养大学生协同创新研究能力[J].实验技术与管理,2013,30(7):201-203,206.

Establishing the Innovation Platform of Robotic Characteristic Experimental Class to Culture the Outstanding Innovation Talents through Coalition of College and Enterprise

LUODe-yuan,HELi-ping

(School of Mechatronic Engineering， University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731， China)

Aiming at the defect of robotic innovation education, through integration of internal and external robot related academic, research and teaching resources, a culture scheme for Robotic Characteristic Experimental Class which includes robot competition, research, innovation and entrepreneurship is creatively put forward. Meanwhile, an innovation platform meeting to the culture scheme is built. Based on the scheme and platform, basic theory, innovative thinking, entrepreneurial ability of college students are coordinately developed. A new mode of innovation and entrepreneurship of college students which includes one student team, one teacher team, one competition platform and one excellent enterprise is explored out. It has been found that Robotic Characteristic Experimental Class is an effective way to bring up the robotic outstanding innovation talents, and plays a significant role to improve the innovational efficiency and the successful efficiency of entrepreneurship.

innovation and entrepreneurship； robot characteristics experimental class; cultivation scheme; innovation practice platform

2016-01-26

电子科技大学重点教改项目的资助(2015XJYZD018)

骆德渊(1970-)，男，重庆忠县人，博士，教授，电子科技大学机械电子工程学院副院长，主要从事智能机器人研究与工程训练中心管理工作。Tel.：13908225113;E-mail：luodeyuan@163.com

TB-4;G 642.4

A

1006-7167(2017)01-0204-03