計(jì)畫一機(jī)器人專題實(shí)作計(jì)畫.doc

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1、一、計(jì)畫一：「機(jī)器人專題實(shí)作計(jì)畫」(一)背景分析本校的智慧型機(jī)器人研發(fā)中心自成立以來，除了進(jìn)行機(jī)器人研究外，對(duì)於推廣國內(nèi)機(jī)器人教育與使用更是不遺餘力。例如本校機(jī)械系每年所開授的「機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)」課程其傳統(tǒng)即是要求學(xué)生們分組做出高水準(zhǔn)的機(jī)器人。在本校系歷屆的師生努力之下，已建立相當(dāng)程度的口碑。有鑑於國內(nèi)外對(duì)於機(jī)器人研發(fā)產(chǎn)業(yè)日益重視，若能使技職體系學(xué)生也能早日了解機(jī)器人系統(tǒng)的組成、動(dòng)作原理與各式應(yīng)用，激發(fā)他們對(duì)此產(chǎn)業(yè)的興趣與培養(yǎng)所需的基本知識(shí)，除了可以讓高職學(xué)生們更進(jìn)一步了解本校的知名學(xué)程之外，更可以大大的累積本國機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)能量與未來人材。此計(jì)畫乃針對(duì)高

2、職學(xué)生提供一個(gè)初步接觸機(jī)器人實(shí)作的機(jī)會(huì)。根據(jù)參與師生的迴響與建議，本計(jì)畫書預(yù)計(jì)提出一個(gè)針對(duì)高職教師為主的種子機(jī)器人實(shí)作師資培訓(xùn)課程，希望以一加一大於二母雞帶小雞的方式，藉此不斷培育更多人材教導(dǎo)並鼓勵(lì)喜好動(dòng)手的高職學(xué)生們未來有機(jī)會(huì)能投入機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。(二)計(jì)畫目標(biāo)本計(jì)畫的主要目標(biāo)在於使一般高職教師具有指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用機(jī)電整合、程式設(shè)計(jì)、與基礎(chǔ)控制觀念完成機(jī)器人專題的製作。授課教師首先將講授機(jī)器人必備的各種元件與基礎(chǔ)知識(shí)，並採用樂高(LEGO)公司所提供的NXTMINDSTORM8257機(jī)器人設(shè)計(jì)模組作為教具，講授機(jī)器人程式設(shè)計(jì)的概念與上機(jī)實(shí)作，並分享授課教師指導(dǎo)

3、學(xué)生機(jī)器人實(shí)作的經(jīng)驗(yàn)，以達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)之目標(biāo)。(一)具體內(nèi)容及配套措施1.參與學(xué)校：策略聯(lián)盟合作單位：本校策略聯(lián)盟合作學(xué)校之機(jī)械、電機(jī)科教師為配合主軸。2.活動(dòng)規(guī)劃：本活動(dòng)以強(qiáng)化高職學(xué)生拓展機(jī)器人領(lǐng)域知識(shí)，增進(jìn)專業(yè)技術(shù)能力為主軸。教授機(jī)器人原理與進(jìn)階知識(shí)、舉辦研習(xí)，高職端組成團(tuán)隊(duì)完成專題製作指導(dǎo)、期中與期末報(bào)告、成果簡(jiǎn)報(bào)，並舉辦優(yōu)秀作品觀摩活動(dòng)，以充實(shí)高職專題製作之內(nèi)涵及成效。此專題將配合高職端學(xué)校的課餘時(shí)間進(jìn)行，分為二至三個(gè)月之時(shí)間進(jìn)行。由於此次的授課目標(biāo)在建立學(xué)員活用機(jī)器人教具以便未來能獨(dú)立指導(dǎo)高職學(xué)生進(jìn)行專題實(shí)作，授課教師將要求報(bào)名參與學(xué)員必需具備「

4、基本程式設(shè)計(jì)基礎(chǔ)」，並盡量將員額開放給「去年未曾參與過本計(jì)畫」或「去年參與過但對(duì)於機(jī)器人專題製作有高度熱誠想進(jìn)一步深入加強(qiáng)的高職教師」，以方便此計(jì)畫順利推動(dòng)與進(jìn)行。本活動(dòng)的規(guī)劃與具體細(xì)節(jié)可分為下列幾個(gè)步驟：(1)基礎(chǔ)機(jī)器人知識(shí)的建立：授課教師先以生動(dòng)有趣的方式先講解各式真實(shí)生活中的機(jī)器人應(yīng)用，介紹臺(tái)科大機(jī)械系的研究人員在機(jī)器人發(fā)展過程中所辦演的角色與任務(wù)，講解致動(dòng)器、感測(cè)器、控制、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、程式設(shè)計(jì)、韌體撰寫等機(jī)電整合相關(guān)概念使參與者先具備基本的機(jī)器人知識(shí)；除此之外，授課教師也將針對(duì)高職教師學(xué)員簡(jiǎn)介機(jī)器人的進(jìn)階知知識(shí)如正向運(yùn)動(dòng)學(xué)、反向運(yùn)動(dòng)學(xué)、工作空間、路

5、徑規(guī)劃、分析動(dòng)態(tài)方程式與影像觀念，並搭配授課教師目前執(zhí)行中國科會(huì)計(jì)畫案製作機(jī)器人實(shí)例輔助解說，由淺入深的解說方式使學(xué)員了解實(shí)現(xiàn)一個(gè)真實(shí)機(jī)器人所需的複雜性與挑戰(zhàn)性。(1)LEGOMINDSTORMNXT8257機(jī)器人教具介紹：介紹NXT8257機(jī)器人與其所附的各式模組。讓學(xué)員接觸NXT機(jī)器人，確認(rèn)所有組裝元件組合後可動(dòng)作無誤(機(jī)構(gòu)部份)後，將指導(dǎo)學(xué)員使用教具所附軟體NXT-G初步控制機(jī)器人動(dòng)作、規(guī)劃?rùn)C(jī)器人做使用者想要的動(dòng)作或任務(wù)。由於接下來的操作與教學(xué)皆需要使用電腦進(jìn)行教學(xué)，將在電算中心上課。研習(xí)過程中若有不懂或不清楚的地方，本系(機(jī)械系)指導(dǎo)員會(huì)隨時(shí)加以

6、解答與輔導(dǎo)。此樂高機(jī)器人(如圖一所示)製作預(yù)計(jì)為一人一臺(tái)，成本為一臺(tái)一萬二千左右。由於經(jīng)費(fèi)與授課教師所能提供資源/助教人數(shù)有限，將限制學(xué)員參與人數(shù)最多為15人。圖1LEGONXTMINDSTORM8257機(jī)器人教具(1)NXT機(jī)器人韌體設(shè)計(jì)：著重於學(xué)習(xí)使用進(jìn)階的程式編譯器整合所提供致動(dòng)器與感測(cè)器進(jìn)行機(jī)器人程式設(shè)計(jì)。授課內(nèi)容包括有程式編譯器介紹、使用介面操作、變數(shù)、迴圈、條件子與判斷式、副函式基本觀念回顧；接著以實(shí)際的程式範(fàn)例引導(dǎo)學(xué)員實(shí)機(jī)操作學(xué)習(xí)各式感測(cè)器使用(共計(jì)有觸碰感測(cè)器、光感測(cè)器、聲音感測(cè)器、超音波感測(cè)器與角度感測(cè)器)與控制馬達(dá)速度與位置。同樣的，

7、助教將會(huì)隨時(shí)在旁提供咨詢與解答，授課教師所編撰之教材與程式範(fàn)例將可成為參與教師學(xué)員未來帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的絕佳工具之一。每次授課前授課教師皆會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的前次上課內(nèi)容回顧並做解說確保學(xué)員能消化吸收。(2)專題製作方法：在有了將程式燒錄到機(jī)器人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)後，授課教師將讓學(xué)員應(yīng)用NXT機(jī)器人所附的周邊模組，親自實(shí)際設(shè)計(jì)組裝機(jī)構(gòu)並驗(yàn)證所寫程式發(fā)展各式各樣有趣的機(jī)器人(如圖二所示)。如此將可使學(xué)員們充份了解未來在進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)生時(shí)所可能遭遇的困難並具有幫助學(xué)生實(shí)際解決問題的能力。(5)執(zhí)行專題製作:參與學(xué)員將以校為單位組成10組專題製作團(tuán)隊(duì)，專題授課教師將依照目前各校

8、間常見的機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)則與內(nèi)容輔助訂定題目(例如：自走車、機(jī)器手臂、相撲機(jī)器人、表