1  引言

    本科生自主創(chuàng)新能力越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注，同時(shí)又是目前本科教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。高水平的大學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)有著極其重要的意義。創(chuàng)新平臺(tái)的構(gòu)思與建設(shè)有必要考慮以下要素：(1) 大學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)積累能夠啟動(dòng)相應(yīng)的研究和實(shí)驗(yàn)；(2) 能夠給大學(xué)生以足夠的發(fā)揮和想象空間；(3) 能夠吸引大學(xué)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的渴望和興趣；(4) 能夠吸引不同學(xué)科的學(xué)生參與研究和實(shí)驗(yàn)，形成學(xué)科交叉。智能機(jī)器人是具有感知、思維和行動(dòng)功能的機(jī)器，是機(jī)構(gòu)學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、仿生學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)的綜合成果，是很好的研究和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在同濟(jì)大學(xué)振興行動(dòng)計(jì)劃的支持下，同濟(jì)大學(xué)電子與信息學(xué)院建設(shè)了“智能機(jī)器人”大學(xué)生創(chuàng)新基地，采用別建設(shè)邊運(yùn)行的策略，經(jīng)過(guò)近2年的努力，“智能機(jī)器人”大學(xué)生創(chuàng)新基地已初步建成，并取得了很好的成績(jī)。

2  基地框架結(jié)構(gòu)

    “智能機(jī)器人”大學(xué)生創(chuàng)新基地建設(shè)的理念是將創(chuàng)新基地建設(shè)成一個(gè)培養(yǎng)大學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的實(shí)踐平臺(tái)，著重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。同時(shí)積極參與一年一度的RoboCup全國(guó)機(jī)器人大賽，以培養(yǎng)帶動(dòng)競(jìng)賽，以競(jìng)賽促進(jìn)培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)大學(xué)生的積極性，主動(dòng)參與培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過(guò)程，使大學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐能力方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步， 也使具有特長(zhǎng)的學(xué)生脫穎而出。與此同時(shí)，也希望通過(guò)創(chuàng)新基地的活動(dòng)來(lái)促進(jìn)教學(xué)改革，帶動(dòng)相關(guān)方向的學(xué)科建設(shè)?！爸悄軝C(jī)器人”創(chuàng)新基地設(shè)計(jì)了機(jī)械臂控制、小型機(jī)器人、中型機(jī)器人、四腿機(jī)器人四個(gè)項(xiàng)目，圖1是“智能機(jī)器人”創(chuàng)新基地框架結(jié)構(gòu)圖。機(jī)械臂采用Katana6自由度輕型關(guān)節(jié)機(jī)器人，控制系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)，小型機(jī)器人、中型機(jī)器人在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上分別符合RoboCup小型組和中型組的尺寸要求，可以參加RoboCup小型組和中型組的全國(guó)機(jī)器人比賽，四腿機(jī)器人本體采用SONY ERS-7四腿機(jī)器人，控制軟件自行設(shè)計(jì)。

3  單元項(xiàng)目簡(jiǎn)介
3.1 機(jī)械臂控制
    機(jī)械臂是對(duì)人體手臂的模仿，選用Katana 6自由度輕型關(guān)節(jié)機(jī)器人，本體形狀如圖2所示。夾持器上裝有紅外、力傳感器。由于Katana很輕，也可以和移動(dòng)平臺(tái)一起構(gòu)成移動(dòng)操作手。Katana 控制系統(tǒng)全開(kāi)放，提供RS-232串行口與主計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)控制6個(gè)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)該平臺(tái)可以進(jìn)行如下創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究：
    (1) 剛體位姿變換

圖2 Katana 6自由度輕型關(guān)節(jié)機(jī)器人

    (2) 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析
    (3) 控制算法特別是先進(jìn)的控制算法
    (4) 機(jī)器人軌跡規(guī)劃
    (5) 手臂模仿與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)

3.2 RoboCup四腿機(jī)器人
    RoboCup四腿機(jī)器人平臺(tái)建設(shè)直接針對(duì)機(jī)器人足球比賽。目前，國(guó)際上有組織的機(jī)器人足球比賽分為兩大系列：FIRA和ROBOCUP。FIRA與ROBOCUP的最大區(qū)別在于FIRA是集中控制，而ROBOCUP是分布式控制。ROBOCUP自1997年成立起每年舉辦一次，是目前國(guó)際上規(guī)模最大、影響最廣泛的機(jī)器人足球賽和學(xué)術(shù)會(huì)議[1]。其最重要的目的就是檢驗(yàn)信息自動(dòng)化的前沿研究，特別是多主體系統(tǒng)研究的最新成果，交流新思想，從而更好地推動(dòng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究及其成果轉(zhuǎn)化。Sony四腿機(jī)器人足球賽始于1997年，在日本名古物舉行，是ROBOCUP足球世界杯賽足球比賽的主要項(xiàng)目之一，中國(guó)機(jī)器人足球大賽也在2004年首次加入了該比賽項(xiàng)目。四腿機(jī)器人是向兩腿機(jī)器人過(guò)渡的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，自身又具有獨(dú)立的研究意義