高职机电类专业综合实践课程改进探索

朱斌彬

摘 要：随着社会的发展，新的制造技术不断涌现，但是在学校实践教学中，仍然沿用传统的项目进行教学，不利于学生对新技术的了解和掌握，同时，长期不变的项目会使学生实践兴趣降低，为了改善这一现状，探索了一种制作六足机器人的项目，为实践项目的改进提供参考。

关键词：高职机电;实践课程改进;仿生六足机器人

1研究目的

近年来，新的工业技术不断涌现，例如3D打印技术、运动控制方法等，这些新技术已经在很多高新技术公司中应用，同时对掌握新技术人才的需求逐渐增加;另一方面，学校的实践课程近年来变动较小，仍然以传统的加工（数控车、数控铣等）和电气元件的焊接为主，学生对实践操作课的兴趣降低，同时学生对新技术的接触较少，不利于毕业后的实习和工作，针对这一现状，以六足机器人的制作项目为基础，仿照企业产品的制作流程，从前期的调研和资料收集到样机设计、加工，到最后的调试贯穿于整个项目当中，让学生体会整个产品的设计流程。将整个项目进行模块化分解，整体分解机械和控制两部分，控制部分又分解为硬件和软件两部分，组织学生分组，每组学生中包含机械担当、硬件担当和软件担当等几个角色，这样时学生合作完成整个项目，而且在项目实施中让同学们体会到了合作的重要性。

2项目实施

2.1前期的调研和资料的查找

学生通过图书馆、互联网等多种途径查找资料，了解六足机器人的研究现状，工作原理和常用的控制方法，与《文献检索》课程相结合，检验学生对专业数据库（中国知网、万方等）的使用能力，锻炼学生对资料的收集和汇总能力。

2.2机械模块的设计和制作

每个小组的机械担当对六足机器人的机械部分负主要责任，机械担当主要来自于机械制造及其自动化、数控技术和机电一体化专业的学生，根据前期搜集的资料和老师的指导绘制六足机器人的三维模型，主要考察学生对三维设计软件（SolidWorks、UG、pro-e等）的掌握能力和熟练程度，三维模型完成后，要进行模型的优化，对主要部件进行受力分析和校核，对强度薄弱环节进行优化，由于高职类专业学生力学知识学习较少，这部分内容主要由老师指导完成。三维模型确定以后要进行二维工程图的绘制，主要考察学生大一学年《机械制图与CAD》的知识，涉及零件的表达方法、尺寸的标注等等。这部分内容细节比较多，图纸的小错误也比较多，需要老师耐心的指导，同时学生也可以从错误中不断改善。零件的图纸完成以后，选择采用3D打印的方式对零件进行加工，3D打印对于小批量零件的生产非常有优势，在实施过程中也引起了学生的兴趣和完成后的成就感。加工完成以后进行机械部分的组装。整个机械模块将《机械制图与CAD》、《三维建模》、《机械制造基础》和《机械设计基础》等课程进行串联，是学生对专业课知识进行回顾和进一步的理解。

2.3控制模块的制作

控制模块分为硬件和软件两部分，由硬件担当和控制担当负责，学生主要来自于电气工程、自动化、机电维修等专业。

硬件部分主要包含控制电路板的选型、驱动电机的选型、电源的选型等，在实施过程中学生要会识读控制电路板的原理图和接线端子等，要分析驱动需求（18个舵机需要18路PWM信号）和人机交互需求（遥控器的接口，手机控制蓝牙的接口），同时进行驱动原件的选型，要熟悉常用的伺服电机特点（步进电机、直流电机、舵机等），并能够进行功率的计算，根据功率选择具体的驱动原件型號，进一步进行电源的选型。硬件部分主要考察《电工技术基础》、《模拟电路和数字电路》等课程。

软件部分主要进行控制程序的编写，学生要根据机器人的行走步态确定控制逻辑，完成控制流程图的绘制，根据硬件电路板编写详细控制程序，软件部分主要考察《C语言编程》、《单片机应用技术》、《PLC应用技术》等课程。程序的编写是一个难点，在编写过程中会出现各种各样错误，在指导课程的过程中要本着鼓励的原则，耐心的帮同学们解决问题。

2.4整机调试

机器人是一个机电结合的复杂系统，完成一个机器人的制作并正常运行并非一件简单的事情，在机械模块和控制模块完成以后要进行最终的整机调试，调试过程中会出现各种各样的问题，例如机械部分常见的连接件松动、硬件电路板的虚焊等等，在调试的过程中指导教师要鼓励学生主动解决问题，同时在学生解决不了时给与帮助。

3总结

在六足机器人项目综合实践课中，需要组织各个专业的学生组成合作小组，在教学组织的过程中存在一定困难，同时仿生六足机器人项目与以前传统的实训项目相比难度加大很多，很多同学不适应，完成率有所下降，相信随着对项目的熟悉程度的增加，完成率会逐步提高。同时积极方面，大部分同学都对六足机器人的制作具有极大的兴趣，操作积极性明显提高，采用小组合作的方式也促进了同学们各个学科之间的交流，增强了合作意识。

参考文献：

[1]周海，叶兵.机器人的发展现状及应用前景. 装备制造技术，2017（09）：47-49

[2]王晨涞.论多足机器人多元研究方向.中国设备工程，2018（02）：153-155

[3]刘庆运，景甜甜.六足机器人及其步态研究规划进展.重庆理工大学学报（自然科学版），2015，29（07）

[4]陈香香.中国机器人产业的发展之路.机器人技术与应用，2015（2）：14-16

本文系山东商务职业学院院级课题“仿生六足机器人移动平台”项目编号：2017SWZR09的研究成果