基于CDIO模式机械电子工程专业项目体系的构建与实施.ppt

石延国，燕山大学机械工程学院，2011年12月，基于CDIO的机电工程专业项目体系的构建与实施，报告纲要，一、燕山大学机械工程学院CDIO机电工程专业教学模式改革背景，二。项目体系的构建与实施，三。实施体会、报告提纲、一、燕山大学机械工程学院CDIO机电工程专业教学模式改革背景二。项目系统三的建设与实施。实施经验。机电工程专业概论，机电工程专业专业课程教学概论，机械设计与制造知识，强电与弱电知识。培养目标是：具有工程学位的机电工程专业学生需要掌握的知识模块：机械设计模块、强电流模块、弱电流模块、绘图、原理、零件、金工公差、机械技术、机电系统设计、电机、(电驱动)、工厂电气、机电系统设计、电子学、计算机语言、微机原理、单片机、接口技术、机电系统设计(传感器)、美国工程技术鉴定委员会工程学位培训标准能够理解职业责任和职业道德、识别、 形成和解决工程问题，有效沟通，了解工程问题解决方法对整个社会的影响，终身学习，应用知识，设计和进行实验，分析数据，设计满足预期要求的系统、组件或程序，并在多学科团队中发挥作用。 学生可以将数学、科学和工程知识应用于实验的设计和实施，以及数据的分析和解释，并且可以在多元文化的团队中发挥作用。能够有效沟通。可以在工程实践中有技术技能，使用现代工程工具，可以对重要的事情有一定的了解，在目前的教学模式下，这些能力是可以实现的。目前的教学模式缺乏这些能力。世界工程教育面临的共同挑战是使学生能够在给定的学术体系内获得更广泛和更深入的知识，同时获得足够的个人和人际沟通技能以及构建产品、系统和过程的能力工程质量和能力。如果不对传统的课程体系、教学理念和学习方法进行重大改革，克服这一挑战将是一项不可能完成的任务。我国工程教育面临的问题和我国工程教育的现状：高考扩招后，学生规模变大，师生比例超标。高等工程教育投资不足，学生工程实践环节少。高校评估机制导致教师本科教学经验不足。，改革CDIO现有的教学模式！我们与先进的工程教育理念的差距和对策是严格按照教学大纲教学，严格限制问题的作业，精心安排实验，统一考试的标准答案，教学不是一件好事，工程需要观察和实践。高度的马车式安排，学生被动学习；学生对学习缺乏兴趣。不遗余力地学习的学生没有机会。报告的大纲，1。燕山大学机械工程学院机电工程专业CDIO教学模式改革背景2。项目系统的建设和实施。项目体系建设的实施经验和指导思想。CDIO改革能够在专业层面真正体现其精髓(知识、能力和素质的综合培养)。基于问题的学习、基于项目的学习和主动学习使学生能够在产品、过程或系统的概念、设计、实现和操作中获得领导地位或具体参与部分或全部过程(由现代工程师完成的工作)。它符合CDIO改革的三大总体目标，具有可操作性和可实施性。考虑到教师和学生的承受能力、实施的成本和效果、对学生的严格评估标准、符合CDIO工程教育理念、更深入地掌握基础技术知识以领导新产品、流程和系统的建设和运行、了解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响，我们的具体做法是将CDIO项目教学法引入课程教学将知识、能力和质量融入讨论课。要讨论的主题在讲座前给出。本课题与工程实践相结合以问题为基础的学习，主动学习，激发学生的学习兴趣，减少理论课时，增加实践环节(1/4-1/3)本项目要求观察和动手改革实验教学方法，将实验整合为三个层次的项目。学生根据项目需要设计自己的实验计划。基于对项目的研究，枯燥而不灵活的实验讨论和项目全部在小组中完成，这样学生可以获得领导或与其他人合作，参与产品、过程或系统设计、设计、实施和操作(由现代工程师完成的工作)的部分或全部过程；修改专业课程体系，改进教学方法，我们的具体实践；设置项目的原则；项目的设计应该灵活，满足不同层次学生的需要。项目的验收应尽量采取竞赛的形式，这样可以激发学生的兴趣，有效地避免抄袭。该项目应尽可能与实际项目相结合。项目体系的设置应涵盖知识体系，并应前后连贯。利用研究生资源，在教学中实现研究生与本科生的双赢。各级专业课程都以项目的形式出现。实物的制作使学生能够真正理解CDIO的整个过程。机电一体化系统设计课程三级项目智能汽车的设计与驾驶。单片机原理及应用课程三级项目智能汽车单片机控制。机电系统微机接口技术课程三级项目-止血带测控设计课程设计二级项目-智能移动机器人的设计与实现-载波呼叫系统设计课程实施过程-应用实验室资源模拟三级项目-典型机械产品或过程的微机原理及应用微机自动控制三级项目-电子钟的可编程控制器控制-电器控制技术课程课程实施过程三级项目-多自由度设计、项目系统拓扑图、机械设计能力、强电应用能力、弱电应用能力综合培训，2007级在部分教师中进行项目试点。机械设计能力。强用电能力，弱用电能力2006级，机械设计能力。强电的应用能力从2006年开始，机械设计能力从2007年开始全面实施。应用能力强电应用能力始于2008年，专业课程三级项目学生获得的基本技术知识如下：机器人技术基础课程三级项目教授学生脉宽和调速；传感器应用、电机驱动、机电综合应用技术；机电一体化系统设计课程的三级项目让学生学习：电路板焊接和测试；学习编程仿真软件和编程编写软件、单片机控制技术及应用；单片机原理及应用课程的三级项目让学生学习：机器人技术的综合应用，如机械臂的三维设计、机械爪的三维设计、工作空间分析、姿态控制模型和速度控制模型。机器人技术基础课程的三级项目使学生能够：接口芯片的应用、电路板的焊接。机电系统微机接口技术课程的三级项目如汇编编程使学生能够学习：简单工程问题的微机控制方案、简单控制电路的设计、汇编编程等。电气控制技术课程的三级项目使学生能够学习到可编程控制器控制的综合应用。根据项目实际情况，微机原理及应用课程设置为三级项目。该课程的性质是：大学水平的平台课程，20个班级，600多名学生，4名教师。实验教师三人三级课题：1。汽车玻璃装配工装控制系统的设计：2.阀门控制系统的设计；3.肥料粒度检测系统的设计：4.某生产线控制系统的设计：5.某机械设备启动控制程序的设计：6.汽车轮毂生产专用夹具控制系统设计：7.某工厂瓶装保健饮料的设计：8.某厂袋装奶粉自动重量检测及分拣系统设计要求：学生可以选择任意题目，鼓励科研企业选择题目。制定自己的控制计划，编写控制程序，并在实验室模拟整个控制过程。根据科研成果，设立微机原理及应用三级项目。该课程的性质如下：专业课3个班，课程教师1名，实验教师3名。三级项目课题(来源于教师科研成果):机电系统微机接口技术完成气动系统充气、保压、测试和控制。止血带测控设计完成主机寻址、编码、载波发送和接收数据；扩展完成解码、数据编码和数据传输。完成项目的依据：载波呼叫系统设计课程三级项目、结合科研项目的一级毕业设计项目、863名项目学生完成的下肢康复机器人控制系统设计一级毕业设计项目。老年人下肢运动训练装置设计：主动和被动上肢及下肢康复跑步机设计：步行机器人四足/双足转换装置设计。这些主题都是今年要开发的原型和产品。机电一体化系统设计课程三级项目图、单片机课程三级项目图、机器人技术课程三级项目学生PPT摘录、方案一中基座与机械臂、基座与连杆连接方案分析铰接。两个马达分别驱动杆1和杆2在垂直平面内的旋转。在这个方案中，当汽车不移动时，工作空间在一个平面上。该方案的自由度为2。在方案2中，电机1驱动杆1在水平面内旋转，电机2驱动杆2绕z2轴旋转。在这个方案中，当汽车静止时，工作空间是一个球体。该方案的自由度为3。从第一个方案可以看出，为了实现接球、投球和跟道的过程，汽车需要在手臂转动的同时转动，这就要求汽车具有较高的性能。然而，在第二种方案中，手推车可以在不旋转的情况下在不同的角度位置接住和投掷球。我们最初选择了方案二。PPT摘录自机器人技术课程第三级项目的学生。方案1是方案1的剪辑。爪子是水平的。该结构相对简单，易于制造和实施。方案2抓取s机器人技术课程三级项目学生的手爪形态分析、PPT摘录、界面课程研究项目的图片、微机原理与应用课程三级项目生产现场的图片、微机控制技术、微机原理与应用课程三级项目考试现场、工厂电气与可编程控制器控制课程三级项目现场的图片、 与科研项目结合完成的一级项目，根据研究生的科研成果设计二级项目和二级项目的总体框图，制作完成后，在指定场地进行比赛，并进行可选动作表演。设计课题：智能车辆与采摘机器人系统的设计与制作，课程设计两级项目实施方案，机电系统设计课程三级项目，单片机课程三级项目，机器人技术课程三级项目，智能车身装配，脉宽调速；练习红外避障模块、练习红外跟踪模块和驱动模块，驱动电机前后转动；课程设计、电路板焊接与测试二类项目；程序模拟软件学习和程序编写软件学习；练习数码管显示编程；练习速度测量模块；机械臂三维设计、工作空间分析、位姿控制模型、速度控制模型，在三个课程的三级项目完成的基础上，用机械臂、手爪完成智能小车和采摘机器人系统的设计、制造和控制程序的设计与实现。根据任务和参数要求，课程设计二级项目的主要任务是设计行走智能车、机械臂和手：结合三维设计图进行仿真；结合三维实体模型，给出了工程图。完成车身的测绘和三维设计，大臂、小臂、手三部分的制造和装配，完成整车的装配，完成控制程序的设计、调试和运行，控制机器人完成以下任务：道路识别、攀爬、定位、轨迹规划、无线数据传输和接收、摘苹果。这两个队同时在同一个场地比赛，以加强竞争。同一个团队中的两个小组合作完成协调动作演示、编写指令、进行竞赛和表演。课程设计中二级项目的主要技术参数包括“篮球”直径38-40毫米，重量200克，手臂组件技术参数：课程设计中二级项目的主要技术参数，车体本身的技术参数：课程设计中二级项目的比赛场地，汽车的运动要求：智能机器人完成的主要动作有：从指定的起点出发， 沿着指定的路线沿黑白线行驶，自动行驶，判断黑白线的终点，进入迷宫，实现沿黑白线爬过迷宫准确到达终点。 接收视觉识别系统发送的数据，判断苹果的位置，控制汽车到达预定位置，张开双臂，用爪子抓住苹果，松开爪子，快速返回。二级项目的时间安排和任务规划：数据咨询和设计准备(1-2天)。围绕设计主题查阅了行走采摘机器人的相关文献和数据，并对数据进行了分析和总结，重点从结构、信息识别、控制模型建立和控制方法技术等方面总结了参考点。第一天：查阅数据，第二天：总结和细读数据。二级项目时间安排，任务规划：总体方案设计(3-4天)，第三天：行走方案演示(包括坡道行走能力、通过能力、转弯限速)；提出并演示可控行走方案；第四天：手部结构的提出和演示；各部件装配计划的初步建议和论证，二级项目时间安排，任务计划：机械机构设计(5-9天)，第五天：手结构设计三维图，第六天：手结构设计部件图和主要结构部件图，第七天：臂结构设计三维图部件图和主要结构部件图，第八天：行走部件结构设计三维图部件图和主要结构部件图，第九天：装配设计三维图和各部件总装配图。二级项目进度计划，任务计划：生产(10-14天)，第10天：拾取位移轨迹设计和控制模型建立，位移控制模型软件编译和调试第11天：拾取速度曲线设计和控制模型建立，位移控制模型软件编译和调试第12天：控制系统电路图第13天：控制系统电路图第14天：控制软件编译和调试，二级项目进度计划。任务计划：生产(15-17天)，第15天：手工生产第16天：手臂生产，车身生产第17天：装配和调试，二次项目时间安排，任务计划：课程设计说明的准备(18-19天)，课程设计说明的准备，PPT演示文档的准备，设计说明的竞赛提交的准备，二次项目时间安排，任务计划：竞赛(20天)，各队根据抽签结果确定竞赛顺序，提前抽签确定报告人，其他学生为竞赛和表演做准备赛后准备归档材料。二级项目评分规则、二级项目-竞赛评分规则(总计a、b、c、d)a .成本(10分)，以讲师计算的最终提交的成本分析表为准。最低的成本是第一个，依此类推。得分如下：10-(0.5(排名-1)。b.PPT将进行5分钟(10分钟)的报告，并将由现场评委根据比赛进展情况进行评分。 C .比赛(40分):每队有两个队同时比赛，从起点开始完成上述指定动作，最后记录名次。每组有两次机会，第一次不完全匹配的结果需要乘以1.05。分数如下：40-(1*(排名-1)比赛注意点：比赛期间，机器人不能用手或其他物体移动。任何移动都将被视为失败。最多只能有两场比赛。每组4名学生应有一名组长，各成员应在组长的领导下相互配合，完成微机原理及应用中规定的研究内容，可包括但不限于这些内容。每个小组应在项目报告中说明每个人在整体工作中的贡献和比例，或每个人负责的内容。研究内容的数量将影响每组的最终结果。鼓励学生选择自己感兴趣的研究内容进行创新设计和深入研究，尤其是设计难度较