实验室建设
建设背景
机器人技术是多学科交叉与综合的高新技术,对国民经济和国家安全具有重要的战略意义,并在形成巨大的产业。美国、欧盟、日本、韩国都制定了机器人发展战略。预计到 2021 年,全球机器人产值将突破2262 亿美元,其中智能机器人占比与发展速度均远超工业机器人。
我国作为人口大国,人口老龄化趋势尤为严重,由此将带来我国智能机器人的迅猛发展。但资料显示,到2020年,中国机器人行业的人才需求有750万,缺口达到500万。巨大的人才缺口下,高校的人工智能人才教育不能缺位。与欧美相比,我国的机器人高等教育起步晚,缺乏高端的机器人研发平台和具备一线教学科研经验的师资力量。
教育部在2015年增设的“机器人工程”本科专业,东南大学成为首个开设“机器人工程”本科专业的高校;《2016年度普通高等学校本科专业备案和审批结果》显示有25所高校增设了此专业;2017年,这个数字增长到60所高校。预见未来将有更多的高校开设“机器人工程”专业。
2017年5月,教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》,启动“新工科研究与实践”项目。提出:“建设高等工程教育强国,培养造就更多创新型卓越工程科技人才,提升对经济社会发展的引领力、支撑力”——这是新时代赋予工程教育的使命;“开放式办学,产学研协同育人,多学科交叉融合”则是新工科项目的关键词。教育部办公厅印发《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》,认定612个项目为首批“新工科”研究与实践项目,包括了202个“新工科”综合改革类项目和410个“新工科”专业改革类项目。其中,“新工科”专业改革类则涵盖了包括人工智能类、大数据类、智能制造类等热门“新工科”在内的19个项目群。
适逢一维弦科技公司独立自主研发并生产出具有商业实际应用价值的智能机器人MORO,以卡耐基梅隆大学、密歇根州立大学、伍斯特理工大学等在机器人教育领先的国外高校的教学体系为参考,在中科院院士、清华大学、东南大学、上海交通大学等多位国内顶尖学者的参与及指导下制定出符合国内广大高校的机器人教学课程和实验体系,提出本文所述实验室建设方案。
建设目标
实验室建设完成主要应用于以下几方面:
实验教学:完成机器人工程专业课程体系内专业课程的实验部分。帮助学生掌握机器人的开发流程,熟悉机器人相关前沿技术,学习机器人感知、机器人运动控制、机器人深度学习、机器人运动规划、 优化算法等知识。
实践教学:结合一维弦科技提供的实际应用案例以开展课程设计、毕业设计、比赛竞赛、自主创新等实践活动。培养学生在机器人领域的实践技能,提升人工智能、运动控制、优化算法和模式识别等方面的技术水平。
课题研究:结合一维弦科技提供的《教育部校企合作协同育人项目》以及人工智能领域企业提出的真实问题开展前沿智能机器人技术及应用方面的探索和实证研究。
可开展的主要实验方向
方案特点
◆ 可靠性:系统稳定、可靠的运行是机器人具有实用性的必要条件。
机器人MoRo及一维弦科技的整套智能机器人教学系统具有高稳定性,当机器或系统出现故障和突发事件时,具有保障正常运行的措施和能力。
◆ 扩展性:高拓展性是智能机器人最重要的能力之一。
作为有实际商用价值的通用型智能机器人,MoRo具备广泛的应用场景,可扩展、可升级;接口标准化、协议标准化;带有可视化二次开发及配置工具。
◆ 易用性:尽可能的减少使用者与实验目标无直接关系的工作量。
MoRo内置一维弦科技自主开发的机器人专用操作系统EwayOS,以及各种人工智能技术领域相关算法库;使用者只需关注自己的实验目标,无需做冗余的配置工作,参考已经标准算法库,高效开展自己的实验;标配的实验教学系统具备完整的统计、分析、授权和预警等功能,并提供远程授课、实时仿真等功能,不仅方便随时随地开展实验教学和科学研究,而且大大降低了设备维护和管理的难度,减少了工作量。
建设内容
1. 实验室规划
说明:
◆ 实验室布局规划以最多容纳35名学生同时开展实验学习为标准;
◆ 实验室按照实验学习不同任务阶段划分功能区域;
◆ 中心区域用于课程学习和编程实验、软件调试等,布置六角形实验台,便于分组讨论,分工协作;
◆ 实验室两侧为硬件调试区,布置防静电实验桌,用于进行电路焊装、电路测试,元器件测量等硬件实验,2人一组配备示波器、万用表、电烙铁等常用仪器和工具;
◆ 实验室后部空间用作机器人综合实验,根据实验面向的不同应用场景,模拟搭建近似实景的实验环境;
2. 实验室配置
说明:按照6组,3~6人/组配备