郭洪紅 張東波
（北京聯(lián)合大學(xué)，北京，100101）
摘要：本文介紹了本校機(jī)電學(xué)院在機(jī)器人課外科技活動、創(chuàng)新訓(xùn)練計劃方面取得的成績，提出了基于“校企合作”的機(jī)器人創(chuàng)新平臺的建設(shè)。
關(guān)鍵詞：機(jī)器人，校企合作，創(chuàng)新平臺
“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)工程”要求高校推進(jìn)素質(zhì)教育，著力培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。機(jī)器人是跨專業(yè)、多學(xué)科理論與技術(shù)綜合的高新技術(shù)產(chǎn)品和系統(tǒng)，是進(jìn)行創(chuàng)新教育改革的理想對象。機(jī)器人創(chuàng)新平臺的建設(shè)既能滿足本科生的專業(yè)課程要求、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計課題、機(jī)器人競賽的需要，還可以在創(chuàng)新實踐活動的引導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力、科研能力和創(chuàng)新能力，而且機(jī)器人創(chuàng)新平臺也能服務(wù)于教師的科研，對完善學(xué)校學(xué)科專業(yè)體系建設(shè)、提升學(xué)校辦學(xué)質(zhì)量等方面具有重要意義。
北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院自成立以來，在機(jī)器人課外科技活動，創(chuàng)新訓(xùn)練計劃方面已經(jīng)取得了一定的成績，并在在2013年底成立機(jī)器人創(chuàng)新實驗室。但由于實驗設(shè)備、場地、經(jīng)費等條件的限制，學(xué)生對機(jī)器人領(lǐng)域的知識掌握有限，應(yīng)用也受到限制，為此本文提出基于“校企合作”的機(jī)器人創(chuàng)新平臺的建設(shè)。對于學(xué)校來說，這種建設(shè)模式有非常重要的意義。
1）有利于專業(yè)建設(shè)
企業(yè)的運營完全是基于市場的需求，它們更了解市場對學(xué)科專業(yè)的要求，在理論課程、實踐課程的建設(shè)方面能夠提出更有效的建議，在這樣的前提下，搭建機(jī)器人創(chuàng)新實驗平臺能為學(xué)校的學(xué)生和教師提供一個綜合的專業(yè)機(jī)器人教育和研究平臺，引導(dǎo)學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，完善院校學(xué)科專業(yè)體系，提升整個專業(yè)的教學(xué)水平。
2）有利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力
機(jī)器人設(shè)計與制作是一項綜合性、高難度的科技活動。通過學(xué)生參與企業(yè)的實習(xí)，比如機(jī)器人的設(shè)計、組裝、調(diào)試等工作，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮創(chuàng)造力，使學(xué)生在實踐中進(jìn)一步提高自己的綜合能力。學(xué)生們通過實踐與交流，將所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際當(dāng)中，提高動手能力，科研思維能力和創(chuàng)新能力。
3）有利于提高教師的科研水平
目前機(jī)器人領(lǐng)域縱向課題的申請多數(shù)要求解決機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化瓶頸問題，比如，“2015年的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃”中有關(guān)智能機(jī)器人的幾個重點支持項目，包括“機(jī)器人RV減速器研制及應(yīng)用示范”、 “移動操作機(jī)械臂核心技術(shù)研究及應(yīng)用示范”等，均需要企業(yè)牽頭申報，還有“國家自然科學(xué)基金”、“北京市自然科學(xué)基金”等。如果能有相關(guān)企業(yè)提供實驗條件或配合資助，申請成功的機(jī)率會大大提高。如果能與企業(yè)加強(qiáng)合作，得到地方或政府資助的機(jī)率也會提高，這無疑能為教師創(chuàng)造更多的科研機(jī)會，提高教師整體的科研水平。
4）有利于參加機(jī)器人賽事
近年來，每年國內(nèi)外都會舉行各種機(jī)器人比賽，比如，中國大學(xué)生機(jī)器人技術(shù)電視大賽、RoboCup、FIRA等機(jī)器人大賽。企業(yè)有較強(qiáng)的將設(shè)計轉(zhuǎn)換為實際產(chǎn)品的能力，通過與企業(yè)合作的方式，能盡快檢驗學(xué)生競賽作品的可行性，縮短將設(shè)計轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實產(chǎn)品的周期，提高競賽機(jī)器人的可靠性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與精度，對于學(xué)生在機(jī)器人競賽中取得好的成績非常有幫助。
通過對高水平學(xué)校或機(jī)構(gòu)的調(diào)研，比如，北京理工大學(xué)的機(jī)器人國家重點實驗室、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所的機(jī)器人學(xué)國家重點實驗室等，學(xué)習(xí)這些機(jī)構(gòu)機(jī)器人實踐平臺的建設(shè)模式，取長補(bǔ)短。同時也對機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，分析這些公司主流產(chǎn)品和設(shè)計理念的優(yōu)勢，與本院的人才培養(yǎng)方案相結(jié)合，選擇符合本院教學(xué)需要、教學(xué)特色的產(chǎn)品，集中進(jìn)行機(jī)器人創(chuàng)新實驗室建設(shè)。
目前，學(xué)校主要與北京森漢科技機(jī)器人有限公司共同建設(shè)機(jī)器人創(chuàng)新平臺，組織相關(guān)專業(yè)的教師及學(xué)生參加專業(yè)培訓(xùn)，根據(jù)學(xué)院已有的軟硬件條件開發(fā)適合本專業(yè)學(xué)生特點的基礎(chǔ)機(jī)器人平臺。
目前主要完成了以下幾項工作。
1）機(jī)器人創(chuàng)新實驗室的建設(shè)
機(jī)器人創(chuàng)新實踐平臺的基礎(chǔ)是實驗室建設(shè)，針對學(xué)院目前實驗室的資源情況及師資情況，結(jié)合已有的一些機(jī)器人實驗設(shè)備及科研成果建立一個集中的機(jī)器人創(chuàng)新實驗室，做到實驗室設(shè)備種類齊全，層次多樣，可服務(wù)于教學(xué)、競賽、產(chǎn)品研發(fā)等。主要工作包括實驗室設(shè)備類型及數(shù)量的確定、教師及企業(yè)人員的配置、待開發(fā)的機(jī)器人實驗平臺等。
根據(jù)學(xué)院各專業(yè)的培養(yǎng)方案、教學(xué)計劃、學(xué)生人數(shù)、實驗室的面積、實驗室現(xiàn)有的硬件條件，以及機(jī)器人創(chuàng)新實驗室建設(shè)的目的來確定機(jī)器人創(chuàng)新實驗室的配置方案，并確定了機(jī)器人創(chuàng)新實驗室的功能分區(qū)。
2）機(jī)器人創(chuàng)新項目庫的開發(fā)
綜合考慮學(xué)生個人興趣、專業(yè)基礎(chǔ)等因素開發(fā)設(shè)計各種層次和類型的機(jī)器人創(chuàng)新項目，建立一個標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)展的項目庫。設(shè)計的項目需要解決生產(chǎn)生活中的實際問題，為學(xué)生提供一個完整的從設(shè)計、仿真、加工、調(diào)試的機(jī)會，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。
創(chuàng)新項目大致有兩類：
一類是教師或企業(yè)提出一個任務(wù)，一般來自于生產(chǎn)生活的需要或者各類機(jī)器人比賽，要求機(jī)器人完成特定的任務(wù)，學(xué)生需要自己獨立完成整個設(shè)計方案，教師和企業(yè)工程師共同對學(xué)生的設(shè)計過程進(jìn)行指導(dǎo)。
一類是完全由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題，可以依托學(xué)校每年的“大學(xué)生科研提升項目”，結(jié)合自己的專業(yè)水平、實踐能力去開發(fā)的項目，如目前正在進(jìn)行的平行四連桿移動機(jī)器人的開發(fā)。
3）校企合作方式的研究
有效利用企業(yè)和學(xué)校軟硬件優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，合作共嬴，所以需要確定明確的校企合作方式，責(zé)權(quán)分明，才能實現(xiàn)校企共嬴、互惠互利，共同發(fā)展。
與企業(yè)主要的合作方式主要有5種：
①橫向課題的開展，學(xué)校教師承擔(dān)公司委托的開發(fā)項目，在研發(fā)過程中申請的知識產(chǎn)權(quán)可協(xié)商部分為學(xué)校所有。
②學(xué)生及教師到企業(yè)實踐，根據(jù)企業(yè)的需求以及學(xué)生的特點，每年的暑假派教師、學(xué)生去公司進(jìn)行企業(yè)實踐活動，全程參與機(jī)器人的設(shè)計、生產(chǎn)、銷售全過程。
③校企共同進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，根據(jù)企業(yè)需求共同進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，提高教師及學(xué)生解決實際問題的能力及創(chuàng)新意識。
④校企共同開發(fā)機(jī)器人創(chuàng)新實驗設(shè)備，根據(jù)學(xué)院學(xué)生的特點、課程的特點，學(xué)院的老師與公司專門為機(jī)器人創(chuàng)新實驗室研發(fā)機(jī)器人實驗設(shè)備。
⑤共同服務(wù)于機(jī)器人競賽，學(xué)校主要負(fù)責(zé)競賽機(jī)器人的設(shè)計，企業(yè)負(fù)責(zé)機(jī)器人的加工，縮短機(jī)器人競賽平臺的開發(fā)周期。
通過機(jī)器人創(chuàng)新平臺的建設(shè)，成立了校級機(jī)器人實驗班，已完成了學(xué)生的選拔、培養(yǎng)方案及課程的制定。
校企合作進(jìn)行機(jī)器人產(chǎn)品的開發(fā)，與北京森漢科技有限公司合作，在2014年重點開發(fā)了兩款機(jī)器人：一是為北京電視臺“2014最美和聲”節(jié)目開發(fā)的遞麥克的機(jī)械手；二是為某大型商場開發(fā)的大型擎天柱機(jī)器人。
利用機(jī)器人創(chuàng)新平臺的通過參加機(jī)器人比賽，培養(yǎng)出了大批動手實踐能力強(qiáng)的學(xué)生，他們多次在北京及全國的電子設(shè)計競賽、飛思卡爾智能車比賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽、各種級別的機(jī)器人比賽中榮獲多個獎項，為本校贏得了較好的榮譽(yù)，大大提高了本校的知名度。
近幾年，本校的機(jī)器人創(chuàng)新平臺經(jīng)過不斷的探索和改革，取得了一些成績，總結(jié)一下有以下幾個創(chuàng)新點：
1）校企合作、產(chǎn)研結(jié)合。學(xué)校與企業(yè)共同參與機(jī)器人創(chuàng)新實踐平臺的決策、開展等，這在機(jī)器人創(chuàng)新教育方面屬于開創(chuàng)性的舉措；
2）功能綜合、應(yīng)用為本。機(jī)器人創(chuàng)新平臺既可服務(wù)于實驗教學(xué)、學(xué)生創(chuàng)新競賽活動，也可用作教師的科研平臺，也是企業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)基地；
3）面向前沿、服務(wù)生產(chǎn)。機(jī)器人創(chuàng)新實踐平臺的科研立足于解決機(jī)器人設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用當(dāng)中的實際問題，在與企業(yè)的合作過程中，加速科研成果轉(zhuǎn)化，使科研成果盡快服務(wù)于生產(chǎn)。
總之，機(jī)器人創(chuàng)新平臺的實踐及成果在推進(jìn)學(xué)生素質(zhì)教育方面發(fā)揮了重要的作用。機(jī)器人創(chuàng)新平臺的建設(shè)是教學(xué)改革的一種有益的嘗試，它將根本改變現(xiàn)有的實踐教學(xué)模式，充分利用教學(xué)資源，提高辦學(xué)效益，促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，是實踐教學(xué)改革中的重大舉措。
本文是北京聯(lián)合大學(xué)人才強(qiáng)校計劃人才資助項目，項目編號12210994501/002
