发布时间：2022-04-18 13:17:01
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的机械手毕业设计总结样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
1.1具体改革内容
（1）改革课程教学模式，设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式，教师在课程教学初期提出目标，如以往届“机械创新设计竞赛”为主题，并明确目标完成质量，将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例，一般不应大于50%；学生自行提出任务，3人一组自由组队，寻找方法，教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩，对任务进行客观、准确评价，指出下一步学习的重点；在学期中组织“机构创意搭接”活动，在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动，激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授，可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。教师引导：提出目标、不规定任务；不规定方法；督促实施、解答疑问。学生主动参与：明确目标，提出任务；寻找方法；边学边干，完成实践。
（2）改革课程教学方法，营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法，教师在课程讲授过程中取材以教材为线索，又不局限于教材，在学生自行寻找的任务中，找到具有共性的问题，引入课堂；在各章节围绕技术的发展，增加新的内容；不拘泥于程式方法的符合度，看重对方法（路径）的找寻过程，看重结果的创新度。
（3）改革课程考核方式，重点以考核学生能力为主，多种考核形式并存，客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式，传统考试方式会使学生临时抱佛脚，放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核，加大平时考核在综合成绩中所占的比重，在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节，使学生的学习过程变成循序渐进的过程，防止学生考前的突击应付，提高平时学习的自觉性和主动性，考试题目增加一定量的设计型题目，强调工程背景，克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端，着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。
（4）改革课程对应集中性实践环节教学内容，将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究，丰富课程设计内容；部分作品可作为毕业设计题目深入分析；优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。
1.2改革目标
通过课堂讲授与学生自主实践，培养学生具有：
（1）根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力；
（2）对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力；
（3）独立创新设计机械系统与零部件的能力；
（4）在团队中工作、与他人合作的能力。
2机械设计基础课程改革实施方案
学生的学习分别通过若干个学习任务来完成，每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题，又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时，又通过实践巩固理论知识，从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心，进行各方面能力的培养与锻炼，每个任务都是一个完整的工作过程，是一个获取信息—制定计划—做出决定—实施计划—检查控制—评定反馈的过程。
3机械设计基础课程改革成效
3.1组织与课程密切相关的教学活动
在2013/2014学年第二学期，对机械设计基础课程进行了改革的尝试，涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完，组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。
3.2机械设计基础课程改革取得成果
共收集作品32件，分别是：颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括：设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项，一等奖3项，二等奖6项，三等奖6项。其中，单缸四冲程内燃机获特等奖；颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖；飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖；活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。
4结语
关键词:智能科学与技术;机器人;实践教学
1建立突出实践能力的独立实践教学体系
西安邮电学院是以本科教育为主的地方院校,以培养工程应用型人才为其主要责任。工程应用型人才的培养,实践教学尤其重要,实践才能出真知。合理的实践教学体系,对我们能否实现教学目标至关重要。我院的人才培养指导思想是,保证学生掌握基本的理论基础,充分发挥实践教学的作用,丰富实践教学的手段,把教学与实际应用相结合,教学与学科竞赛相结合,教学与教师科研方向相结合,以此带动促进教学。实践教学应尽量与实际应用相一致,通过实践训练强化学生的工程实践意识,培养其综合运用专业知识分析问题、解决问题的能力。
我院实践教学体系打破了依附于理论教学的传统模式,更加重视实践教学的系统性,在内容上统筹设计。该体系理顺了各个实践教学环节,以机器人技术为核心,把课内实验、课程设计、开放实验、业余科技活动、科研训练等教学环节的内容统一规划、合理设置,形成主线清晰、层次分明、内容丰富、难度适当的有机体系。
总的来说,我院实践教学体系分为课内实践教学、课余实践活动两大部分。
1) 课内实践教学。首先,我们在课内实践教学的实验内容上作出了很多调整,通过调整,使不同课程分散的实验内容尽量体现在同样的对象上,进而将不同课程的内容更好地串联起来。其次,对课程设计的题目,我们尽量做到针对性、统一性更强。我院智能科学与技术专业开设了4门专业课程设计,分别是单片机课程设计、机器人竞技、虚拟现实课程设计、专业方向课程设计。专业方向课程设计对应专业的两个方向:机器人技术和智能信息处理。机器人技术方向4门课程设计的内容既相互独立,又相互联系,对应着小型移动机器人的4个组成部分:基本驱动和传感、行为模式控制、图像采集及识别、智能控制及优化。当学生到大学4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。最后是开设实验选修课,即开放实验,我们要求学生在大学3年级必须选择其中1门课程设计,但不限于3年级,也不限1门。实际上开放实验是一种介于课内与课余之间的教学组织形式。
2) 课余实践教学的安排,以引导鼓励学生多学习、多研究、多实践为主要目的,以期形成良好的学习风气。课余实践教学内容上,以学科竞赛作为导向,目的明确,学生的积极性也高。在组织形式上,主要是学生成立业余的科技兴趣小组,由专门的教师以“导师”身份辅导。学生之间形成高年级学生指导低
年级学生的传帮带队伍。目前我院成立的小组有智能车设计小组、机器人擂台赛小组、无线传感器设计小组、电子竞赛兴趣组、网站设计联盟等。我院参加的各项学科竞赛队员基本都从这些业余科技小组选拔。往届参加这些兴趣小组的学生,毕业时就业都很受企业欢迎,工作待遇相对也好一些,充分说明了实践教学环节的重要作用。
2实践教学环节的内容设置
实践教学内容可分为演示性内容、基础技能、原理验证性内容、简单应用性内容、综合设计性内容。具体的教学环节有认识实习、课内实验、上机操作、课程设计、开放实验(实验选修课)、生产实习、毕业设计以及课余科技活动。
演示性内容主要是专业认识实习以及部分生产实习内容。专业认识实习的内容主要有参观专业实验室,演示一些典型实验,例如倒立摆、机器人踢球、机器人擂台赛表演等;观看本专业所从事工作的教学录像,加深对专业的认识,录像内容主要播放专家对智能科学与技术专业的介绍、展望,相关智能产品的展示等。生产实习中的演示内容,主要是指实际生产过程(实际工作内容)的观察认识,是更高层次的一种认识。
基础技能是指通用工具的使用能力学习。它包括计算机基本操作、基本电子仪器仪表的使用、电子元器件的选型及基本检测方法、手工焊接及制版的操作等,学生主要在硬件基础实习中完成这些学习,并在后续实验教学中逐渐加深。
原理验证性内容和简单应用性内容,基本上在课内安排,随理论课同步进行,实验内容是以机器人技术为导向。例如,传感器原理课程,我们在众多种类的传感器中,选择红外传感器、超声波传感器、光电编码器等作为重点,而工业上常用的压力传感器、流量传感器、温度传感器不作为重点。
综合设计性实验内容在课内实验中比较少,主要在课程设计、开放实验、毕业设计以及课余科技活动中进行。4门专业课程设计的内容,对应着小型移动机器人的4个组成部分,既相互独立,又相互联系。学生在一套模板上不断累加,到4年级时,就可以制作出一台简单的小型移动机器人。
开放实验和课余科技活动围绕两个主题开展,一是学科竞赛,二是科研项目,以前者为主。近年来,大学生机器人竞赛的影响越来越大,对智能科学与技术专业实践教学的内容、目标、性质和定位有良好的引导作用。其他相关的竞赛项目,如“全国大学生电子设计大赛”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛”等,同样可以鼓励学生参加。
竞赛是对实践教学的一种综合考验,是对专业教学状况、实践操作能力、创新设计能力以及临场应变能力的全方位检测。相应地,竞赛同时又是促进教学的动力,在某种程度上模仿了某种实际应用,为实践教学指引方向。这是一种关联互动、互相促进的关系。竞争机制也刺激学生更加努力地学习。
3实验平台的建设
根据我院几年来的教学经验,以及本专业课程体系的设置,智能科学与技术专业形成了现在的实践教学体系,如图1所示。其中,第3学年专业方向一的内容包括4门课程的实验:机器人、智能控制、机器视觉、控制电机;专业方向二的内容也包括4门课程的实验:机器学习、数字视频技术、生物特征识别技术、计算智能。第4学年的选修课实验是专业任选课的实验内容,主要有嵌入式控制系统、语音识别技术、机器翻译、数据库设计、电脑围棋等。
根据此实践教学体系,我们决定建立以教学机器人为主要实验设备的实验平台。机器人是一种能够通过程序控制,自主完成某类任务的机器系统。它综合了机械、电子、控制、信息处理、人工智能等多个学科知识,是锻炼学生实践能力、创新思维的良好工具。教育机器人是指应用于教育领域的机器人,它具有良好的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模块,进行自主创新,有友好的人机交互界面,便于教学实践[1]。机器人项目有很强的趣味性和挑战性,能有效地激发学生的学习兴趣,使大学的创新教育、实践教育以及专业技术教育拥有了全新的模式,激活和强化了学生的多元能力特长,训练了学生的创新能力、实践能力及自主建构知识的能力。教育机器人创新实践课程帮助学生对产品开发、项目管理等有了直观的认知,同时有助于教师掌握全新的教育理念,有助于学校决策层系统推动教育改革[2]。
机器人教学平台可分为模块化教学机器人和智能机器人系统两大部分,模块化教学机器人,是一种普及型机器人教学工具,它由一套散件组成,可以自由组合,形成多种结构形式,也能实现比较复杂的创意设计。模块化机器人套件主要为创作机器人而设计。它使用32位的处理器和总线式舵机,采用图形化和C语言两种软件开发手段,可处理视频、语音、大容量存储;接口丰富,连接方便。它可由浅入深地指引学生搭建机器人结构并学习传感、执行、控制原理和应用,学习机器人控制算法以及机器视觉、语音识别与合成等复杂处理。它能充分激发学生的创造力,构建出独特的机器人。模块化教学机器人作为机器人、嵌入式系统设计等课程的课内实验设备,还能进行课程设计以及部分开放实验、毕业设计等。利用模块化教学机器人套件,经过适当改造,就可以参加一些机器人竞赛项目。近年,我们使用该组件,参加过机器人武术擂台赛、机器人灭火比赛,取得了较好的成绩,学生得到了很好的锻炼。
智能机器人综合实验平台,是在中型移动机器人
的基础上,增加其他功能单元,组成了一套大型的模块化智能机器人系统。它在结构上包括中型机器人本体部分、多自由度机械手、二维激光测距系统、无线定位导航系统、双目立体视觉系统、语音识别系统等几个部分,它是一个开放式平台,可以根据需要扩展其他的子系统。该系统可进行图像处理方向的实验与研究,如全景图像采集及环境重构、多图像目标跟踪定位、图像压缩、模式识别;机器人运动的智能控制实验:系统分析、系统建模、模糊控制、神经网络控制、多自由度手臂路径规划;超声波、远红外等测量传感器技术实验、多传感器信息融合;网络控制技术、无线传感器网络技术。
智能机器人综合实验平台可实现的实验内容分为两个方向,第一个方向是软硬件相结合的嵌入式设计,内容为机器感知与行为控制,涵盖的课程包括传感器原理及应用、控制电机、机器人以及机器人技术课程设计;第二个是以软件为主的信息处理、智能决策,内容为语音处理与机器视觉、动作规划与决策,涵盖的课程包括智能控制、机器视觉、无线传感器、语音识别技术以及机器人技术课程设计。
4结语
我院以人才培养模式改革为核心,以创新实践为主线,以教学机器人为平台,对智能科学与技术专业的实践教学内容进行了大胆改革,重组了实验体系,带动了本专业的建设和发展,形成特色鲜明的专业人才培养模式。这个实践教学体系的特点体现在两方面:一是各个教学环节之间联系紧密;二是注重发挥课余教学实践的作用。希望通过实践教学,切实为国家、为社会培养高素质的工程应用型人才。
参考文献:
[1] 马志诚,陈敏. 教育机器人在创新实践教学中的应用[J]. 实验科学与技术,2008(12):96-98.
[2] 黄文恺,陈虹. 机器人创新性教学平台的实践与探索[J]. 今日科苑,2009(5):131.
Discussion on Practice System of Intelligent Science and Technology Specialty
WANG Shu-guang
(Automation School, Xi’an Institute of Post and Telecommunications, Xi’an 710121, China)
关键词：卓越计划；企业攻关课题；培养模式
作者简介：陈水宣（1980-），男，福建厦门人，厦门理工学院机械工程系，讲师；易际明（1954-），男，湖南桃源人，厦门理工学院机械工程系，教授。（福建 厦门 361024）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）15-0053-02
“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是国家教育部2010年6月启动的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。[1-2]卓越计划对高等教育面向社会需求培养人才，调整人才培养结构，提高人才培养质量，推动教育教学改革，增强毕业生就业能力都具有十分重要的示范和引导作用。[3]
作为第二批加入卓越计划的高校，厦门理工学院结合本校的办学特色，在前期进行了广泛的论证和调研工作。本课题提出基于企业攻关课题的卓越工程师培养模式。攻关课题的立项遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，其立论依据是通过校企的产学研合作联合培养人才，其载体是企业导师、高校导师共建的以解决实际生产问题为目的的攻关问题。
一、问题及现实需要分析
在卓越计划中，学生是对象，企业和高校则起主导作用。与传统高校为主的培养模式不同的是，在卓越计划实施过程中，学生将直接接触企业生产现场，参与实际工程训练；而企业作为双导师之一，成为其中十分关键的环节，直接参与人才订单式培养模式的制订，为企业积累对口的人才储备。此外，对高校导师的素质提出了更高的要求，要求具备企业工作经历。卓越计划培养模式改革力度大。但是通过前期的调研工作和试点，突显出以下问题：
1.企业参与卓越计划缺乏积极性
因企业没有法定的育人责任和义务，如何调动企业参与“卓越计划”的积极性、保证校企合作的稳定性以及本科阶段累计1年企业学习阶段的效果是国家和学校在制度、政策上亟待解决的问题。
2.企业学习阶段的安全隐患
学生在企业学习阶段需要到生产现场接受与培养方案相关的学习和项目的训练，因学生经验不足以及缺乏足够的安全培训，存在一定的安全隐患。学生安全事故的防范以及风险承担须政府、高校、企业部门制订有关规章制度。
3.学生合法权益受到侵害的风险
部分企业可能将到企业学习的学生视为替代操作工的廉价劳动力，不按校企所定协议进行有效的教学。学生承受长期加班、在非无害工作环境里工作等，尤其是从事的工作为重复性的劳作，容易影响学生在企业学习的积极性，其学习效果也会大打折扣。
4.高校教师实际工程经历不足
高校里具备工程实践背景的教师较为欠缺，特别是应用型本科院校教师的工作经历绝大多数是从学校到学校，对企业的工作流程和运作模式了解甚少。缺乏企业经历的教师在卓越计划实施时难以有效指导学生参与实际工程项目课题。
本研究旨在针对前期工作中面临的若干严峻问题和难点，提出基于企业攻关课题的卓越工程师培养模式，其目的是通过该创新模式的探索和试点，培养造就一批面向机制专业的实践能力强、适应现代机械专业发展需要的高质量工程技术人才，促进本校高等教育面向社会需求培养人才，提高工程教育人才质量。
课题结合企业导师和高校导师的双带教作用，围绕以服务企业为导向的攻关课题，实现卓越工程师培养过程的企业、导师、学生三方共赢。在卓越计划中，企业攻关课题的构建及课题实施过程中双导师带教方法的探索是本课题的主要研究内容。
1.攻关课题的定义
由高校、企业和学生“三结合”组成，以解决企业关键技术问题和提升学生实际工程能力为目的。特点是课题紧贴企业技术需求，且需要结合高校指导导师丰富的理论基础，最终在培养学生的同时取得明显的技术成果和经济效益。
2.攻关课题的构建原则
首先，所选攻关课题以服务企业为导向，是真刀真枪的实际问题。比如，2011年11月与厦门林德叉车立项实施的《林德叉车液力变矩叉车缓动功能研究》、《宝力系列叉车减震功能优化》等，该类项目是解决企业产品的重要问题，也是迫切依托高校解决的问题。
其次，结合实际、务实管用。所选课题以应用研究为主，做到课题是学科专业知识的延伸，学科专业知识是课题的基础，并始终坚持“课题就是问题”、“成果就是办法”、“研究就要管用”的原则。所立的每一项课题都与本专业联系十分紧密。比如，与厦门和丰利除污设备有限公司合作立项的《汽车轮胎模具干冰清洗机械手》与机械系机制专业的专业知识工作密切相关。
再次，集思广益、系统论证。企业和高校的双导师共同研讨攻关课题，拟采用固定选题和参考选题的方法，采取自上而下的方式由导师分配课题，采用自下而上的方式由学生根据兴趣和专长挑选课题，把卓越工程师的要求和企业自身的需要紧密结合起来，最后由校企卓越计划专家委员会论证最终确定选题。
3.具体选题及实施
攻关课题的选题特点是“小”、“实”、“活”、“新”。“小”，即提倡小课题、小项目，课题难度符合本科生的培养目标，避免片面追求力不能及的“大而全”课题；“实”，即课题目标明确，措施具体，方法运用适当，尽量不脱离专业知识范畴；“活”，即活动形式灵活多样，对学生有吸引力，容易产生学习兴趣；“新”，即思想观念、学习形式、成果总结、发表等要不断创新，不墨守成规。
课题搭建双导师带教机制的核心思想是在攻关课题的实施中实现“问题具体化、目标定量化、方法科学化、结果应用化”。企业导师重点完成问题挖掘、目标定量监控，高校导师指导学生采用科学化的方法分析问题、解决问题，并最终实现研究结果的应用化。
三、双导师制培养模式保障
1.建立企业和高校的双导师带教机制
课题重点研究围绕攻关课题的双导师带教机制，由学校配套具备工程背景的指导老师，同时从企业选拔实际经验丰富、从事机制相关领域的优秀工程师作为学生攻关课题的指导老师，力争每5名学生配一名企业指导老师。[3]
根据“卓越工程师培养计划”的培养要求，采用校企联合培养模式，把工程师素质培养分为校内学习和企业学习两个相对集中的培养阶段。实施“3＋1”培养模式，即3年在校学习，最后1年集中在企业学习。[4]
建立大学生校企联合培养的“双师团队”，学生在企业学习期间，由“学校导师”和“企业导师”共同指导。“学校导师”由具有较强工程背景的教师担任，对实习学生进行全过程跟踪指导；“企业导师”则由学校聘请所在企业中具有工程师以上职称和丰富理论知识与实践经验的工程技术人员、管理人员担任，负责学生在企业学习、毕业设计的指导和管理工作。
