慧鱼实验心得体会

慧鱼实验心得体会（通用3篇）

慧鱼实验心得体会 篇1

华北电力大学

综合性实验报告

项目名称：慧鱼创意模型开放实验课程名称：科技创新实践实验人员：沙理想实验时间：

测控1201班 201202030118 刘 赛 测控1201班 201202030115 2015年11月28日

华北电力大学工程实训中心

慧鱼创意模型开放实验实验报告

一、实验目的

（1）认识了解“慧鱼”创意模型组合包中的各种硬件；（2）了解ROBOPRO软件及编程；

（3）了解慧鱼创意模型是如何控制和协调机构运动的；

（4）锻炼机械创新设计能力，初步建立对机电一体化产品的认识。

二、实验器材

（1）“慧鱼”创意模型组合包；（2）“慧鱼”专用电源；（3）个人计算机；

（4）“慧鱼”专用智能接口板；（5）ROBOPRO软件；

三、实验准备

认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。

四、实验内容 2.红绿灯

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；（2）分别测试马达、灯、信号开关；

（3）编写控制程序，实现红绿灯通常情况为绿灯亮，当有行人按下按钮I1，3秒后绿灯灭，黄灯亮，4秒后黄灯灭，红灯亮，红灯持续亮10秒钟，接着红灯、黄灯同时亮3秒钟，随后红、黄灯灭，绿灯亮。

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

原理：利用计时器，当有人时，绿灯亮;当过一定时间后，红灯亮，绿灯灭；然后黄灯亮。当程序如下：

3.移动门

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、信号开关、光电传感器，搞清马达、灯、光电传感器的作用；

（3）编写控制程序，并运行使模型实现按下按钮I3，门打开，5秒钟后关闭。编程注意事项：首先要关门，这是起始位置，马达旋转直到门碰到限位开关I1=0；查询按钮I3，如果按下，门打开，启动马达向左直到限位开关I2为1；5秒后再次关门（到程序开始处循环）

（4）编写控制程序，并运行使模型实现：在作业一的基础上增加光传感器，防止顾客动作慢，门夹住他。注意只有在光幕没有遮住时，门才能关闭；在关门时只要光幕被遮住，门应立即打开；只要光幕被遮住，即使按钮没有按下门也要打开。

原理：在门的一端安装感应器，当有人通过时，感应器传导信号至主控制器，然后通知马达并监控马达转速，从而达到自动开关门效果。

（5）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。程序如图所示 4．温度控制器

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器，搞清马达、灯、计数器、NTC电阻、位置传感器的作用；

（3）聚焦灯泡作为加热器连接输出M2，风扇作为冷却单元连接输出M1，NTC电阻测量温度输出连接输入AX。编写控制程序，并运行使模型实现温度高于设定上限温度（360）时，加热器停止，风扇工作直至冷却到下限值（320），然后风扇停止，加热器工作。注意：要用模拟量判断模块来设定这两个温度值，且温度的实际值通过面板显示的显示屏来显示。（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，附上所编程序。

答：该模型利用聚光灯泡给热敏电阻加热，设置温度的变化值。当温度低于设定温度是，灯泡打开，给其加热;当温度高于设定温度时，风扇打开给其降温。如此设计，就可以达到预期效果。程序如下：

5．焊接机器人

（1）完成模型与接口板、接口板与计算机之间的连接；

（2）分别测试马达、开关、灯、脉冲计数器，搞清马达、灯、接触开关的作用；（3）运行给定的控制程序，这是一个可以实现空间定位焊接的程序，指出如何实现在同一平面内的点焊接；

（4）写出实验报告：说明模型的工作原理，指出程序中是如何判断焊接机器人到达焊点位置的，修改控制程序，实现同一平面点焊接，附上所编程序。

答：程序如图所示。基本工作原理：由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、焊接参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个起动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作，实际示教与再现。焊接机器人分弧焊机器人和点焊机器人两大类。弧焊机器人可以应用在所有电弧焊、切割技术及类似的工业方法中。

一套完整的弧焊机器人系统，应包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有二组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。弧焊机器人通常有五个自由度以上，具有六个自由度的弧焊机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态。这种弧焊机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能，共六种摆动方式，以满足焊接工艺要求。

6．自己设计创建模型

简要说明所拼装模型的功能及工作原理，并用机构运动简图表示模型的运动，用文字或方框流程图说明模型运动的控制思想，并将运行成功的模型运动控制程序，完成慧鱼创意实验后的体会。

设计模型：一个打猎机器人的设计方案

1.机器人系统设计为航空模型结构，运动方式为飞行，整体结构应该选择直升机方式或者其他飞行器模式。

2.机器人的控制方式为无线电遥控，同时机器人配备数字摄像机将野外的环境实时发送给控制者，控制者通过接收到的影像控制机器人的运动以及武器系统。3.机器人的动力系统为锂电池和小型电动机，追求隐蔽性和快速性。

4.机器人的武器系统设计为现代小型实弹枪支，发射特制小型子弹，通过数字摄像机进行光学瞄准或加装激光瞄准器。

感受：机器人是21世纪人类的杰作，是社会发展的需要。它在某种程度上代替了手工制作，得到了手工业的解放，同时提高了生产效率。体现了21世纪是科技时代。它被广泛的运用于社会的各个领域。社会的进步推动了它的发展，让它趋于完美。

感受：慧鱼机器人是模拟生活中的机器或为了实现某一动作而设计的，目的在于让我们了解机器中的零部件及他们的功用，将理论与实际相结合。它蕴涵着“不怕做不到就怕想不到的”创新思想。它一方面带给了我们自己动手的机会，让我们在手工上得到了锻炼，另一方面让我们认识到创新的重要性。作为现代大学生不仅仅学习课本知识，更重要的是能力的培养。

制作慧鱼机器人的过程当中，认识了很多运动结构，并从中得到了启发。做出了智能机器人，可以说是小有成就。但回顾过去，曾遇到了种种困难，特别是在程序设计过程中，对此我们是一个地地道道的门外汉，通过老师的指导和大家的努力，终于小有收获。在这次锻炼中，我特别感觉到一个团队更需要的是团结，一个团队就是一个集体，大家的力量才是真正的力量。只有团结，才能克服困难，走向成功。

慧鱼实验心得体会 篇2

德国慧鱼公司自1948年成立以来,已发展成闻名于世的高科技智能跨国公司,目前已有近23家子公司, “慧鱼创意组合模型”是其公司创始人Artur Fischen博士在他的专利六面体拼接体的基础上发挥而来。“慧鱼”模型适用于小学、中学、大学各个阶段的学生学习, 已作为专业教具在国外众多高校得到青睐。国内现也已有数十所理工类高校引进了相应产品。由于其灵活的应用,天马行空的想法均能被反映在实物上,在培养学生的创新思维和创造能力上迅速得到认可。

1 “慧鱼”模型在高校的应用现状

“慧鱼”模型作为培养人才投入越来越受到高校的青睐,其具有多层次的应用,注重创造性思维的开发, 以及研究性学习能力的培养。在目前国内高校间“慧鱼” 模型主要有两种应用方式。

很大一部分高校引进“慧鱼”模型,是将其单纯作为一款教具使用。作为学生学习知识的展示实物,依托慧鱼进行理论知识的传授,使其理论课程远超实践, 忽视了实践操作技能的提高,实践教学流于形式,无法调动学生的积极性和创新性,未改变传统机械课程授课的局限性。一些学校意识到这种情况,做出了改变,在授课结束后,将慧鱼模型作为学生课后课程设计布置给学生。这虽起到了一些作用,但仍很难调动学生的全部热情和投入。这种作业形式本身使学生产生了抵触心理。

另一种应用方式是以项目团队进行,“慧鱼”模型作为项目的基础,不将“慧鱼”模型当做教具引入课程。项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创新实践活动,其相对于教具教学而言注重更多的是过程,而非结果。

项目教学由美国工商管理硕士教育(MBA)长期实践得到了最有效的教学方法,突破了常规教学的弊端,师生在规定时间内通过共同完成一个项目方案进行教学,将理论与实践紧密相连,学生在一定时间范围内, 自由组队,制定方案,确定时间节点,进行学习。最后由师生共同评价项目成果。这不仅提高了学生专业知识的迅速汲取能力,更培养了他们分析问题和解决问题的能力。项目教学作为慧鱼实验室的实施方式更能深层次发掘“慧鱼”模型的潜能。

2 “慧鱼”模型的应用

2.1 “慧鱼”模型简介

作为一种六面体拼接体,通过简单的拼接完成, 使用者更容易掌握其构造和基本原理,并在此基础上进行创新。慧鱼产品以其专业性为实验的开展提供了可靠保障,“慧鱼”模型集教具与仿生模型于一体,总共包括七大类,即能源(包括太阳能)、机械、液压、气动、 遥控、总控、程控等多种学科,涵盖机械、汽车、机器人技术等多个领域。其模型主要由组合包、培训模型、 工业模型三大系列组成,其中组合包中就包含移动机器人组合、工业机器人组合、启动系统组合、传感器组合等。直接采用工业标准的基本构件然后辅助以多种传感器、控制器、执行器和相应的软件进行自由配合,学生在使用过程中可自由组合,充分发挥所想,进行各种有创意的设计和装配。

2.2 “慧鱼”模型具象到形象过程

“慧鱼”模型多种多样的机械零件链条、联杆、 齿轴、齿轮(普通齿轮、斜齿轮、锥齿轮、外啮合齿轮、 内啮合齿轮)、齿条、凸轮、蜗轮、蜗杆、弹簧、万向节、曲轴、齿轮箱、差速器、铰链等;其驱动装置主要为电机驱动与气动驱动;同时辅助的各种类型传感器: 如感光传感器、接触传感器、热传感器、磁性传感器和红外线发射接收装置等。慧鱼公司提供的装配手册有许多专业示例,学生按照装配手册规范操作即可制作出机械模型,譬如机械手、叉手、旋转机器人、气动机器人等。具体实物对学生进行第一步的印象,创新不会凭空发生,思维是基于一定的外部刺激而产生的,“慧鱼” 模型基于具体的实物,由物及脑,通过对零件的认知, 进而学习相关的理论知识。具象是形象的基础,具象是形象所凭借的主观和客观映像资料。具象最重要的特点即直接体验性,依托于实物为载体,通过对具象思维的加工即形成了我们所说的经验。具象到形象即为学习的过程,基础储备和知识储备的阶段,“慧鱼”模型很好地契合了这一点。

2.3 “慧鱼”模型形象到具象过程

以“慧鱼”模型为基础,熟练掌握基础课程:机械制图能力、空间想象能力、机械运动原理等,专业课程:机械、控制、计算机软硬件应用等。此外除了专业知识的掌握,作为一名理工科工程师,其实践和工程意识是必不可少的。这种意识的培养主要取决于金工实习、 企业实习等各类实习。目前各种实习由于学校经费少或者实习单位限制等原因造成学生实习时间短,动手机会少,学生很难从中对各种机械结构、运动构造、运动原理有详尽透彻地理解。“慧鱼”模型所具有的全方面的机械软硬件为学生从图纸到实物、从思想到实践提供很好的平台,可以以其为基础,结合实验室常见的设备(如计算机、PLC、单片机等),运用各种控制方式,结合常见的零部件搭建各种加工机床(如数控钻床、数控铣床、数控车床等),进行模拟。

形象与具象的区别即在于表象与物象,物象通过思维的加工转换成表象,形成我们的记忆即经验,我们通过对慧鱼基础的学习,积累知识,收集经验。思维自然得到扩展,在此基础之上根据现有的模型进行合理科学地改进,从而发挥创造力和想象力,依据知识和实际应用创造出新的模型。

3 “慧鱼”模型产品示例——基于“慧鱼” 模型的可变距探测机器人

以实验项目合作方式进行,首先组建了学生团队成员,共四人,分工协作,两人负责机器人电控系统, 两人负责机械结构设计。

设计方案流程:确定整理设计方案——建立数学模型——硬件结构设计——软件程序控制设计——电路仿真与实物模拟。探测机器人主要有主体部件、轮距变化机构、驱动机构、舵机云台机构、无线遥控模块、电源模块等组成。本设计为了提高探测机器人的灵活性,因此采用两轮支撑,并配合轮距变化机构。两个轮子都是支撑轮同时也是驱动轮,车辆直接和步进电机相连,通过L298N对电机进行驱动,实现前进、后退,变转弯半径转向等功能。采用轮距变化机构可改变轮距,适应空间狭小而大角度转向的工作环境,提高机器人的通过性和适应性。舵机云台上可安装探测设备,实现机器人的探测功能。采用无线遥控模块进行数据的传输,通过按键向单片机发送运行指令。

考虑“慧鱼”模型零件的标准性在进行慧鱼实物制作前,探测机器人运用matlab建立转向模型,确定转向半径,使其及时使用慧鱼零件也适用于机器人的使用情况;通过受力计算选取合理选取驱动结构中的电机装置, 我们发现“慧鱼”模型的电机装置太大太过笨重,我们大胆舍弃选择了减速比为1 ∶ 11的35YF22GN030R电机作为变距电机,采用35YF22GN作为驱动电机, 采用9G高精度舵机二自由度视频云台作为云台升降控制电机。机器人主体结构采用“慧鱼”模型零件,其动力结构输出路径为:变距电机→联轴器→锥齿轮→蜗杆 →蜗杆套→金属棒→连接件→驱动电机;轮距变化机构中采用涡轮蜗杆机构,其相对传动比较大且输出平稳。 采用“慧鱼”模型零件的同时,我们融入了自己设计部分的非标准件,探测机器人的轮子结构通过数铣ABS复合材料得到,ABS复合材料与“慧鱼”模型采用的优质尼龙材料同样具有很好的韧性和较轻的质量,与“慧鱼”模型材料相互搭配得到了很好的效果。采用C语言编程对系统进行控制,主要功能模块是变距电机和驱动电机的加减速、正反转控制,舵机的驱动。

4结语

“慧鱼”模型从具象到形象再到具象的过程有效开发了学生创新创造思维,实现了理论与实践的结合紧密。“慧鱼”模型将教学与实验相互融合,多层次的对学生进行教学培养,打破了传统实验与教学方式。其相对动辄上百万的实验设备具有明显的优势,为学生创造了良好的实验环境。慧鱼产品作为实验室用具是一个很好的项目,并且以项目团队的方式开展的“慧鱼”模型的应用取得了很好的效果。

参考文献

[1]李团结,郭宝龙,文群燕.基于项目活动的实践教学研究[J].中国电子教育,2005,(2):1~2.

[2]蔡理,郭鲁家.“慧鱼”模型在本科教学中的多层次应用[J].实验室研究与探索,2004,23(7):1~2.

慧鱼创新学院特色课程与教学模型 篇3

慧鱼创新学院的课程涉及光学、气动、机械结构、机械传动、电子电路，逻辑编程，人工智能等跨学科融合的知识体系。通过探究原理到动手实践，培养学生的创造力、创新意识、团队协作力、自信心、表达能力、专注力、思考力，引导学生完成创新方案的设计，项目的具体实施，作品的组装调试与最终的升华和改造。

慧鱼创意组合模型提供与STEM学科领域课程（如物理学，工程技术和自然科学）相关的主题，并帮助学生掌握机械和技术原理的基本知识。40种不同的模型被用来包括滑轮和起重机，齿轮，转向，静力学等等。简单的机械零件可以用于自主与团队合作中的学习，并且已经成为许多学校的经典选择。

TXT控制器与其他慧鱼创新学院的教具一样都是于德国原装进口，完全符合欧盟CE及中国3C质量标准。TXT配套慧鱼创新学院的ROBO PRO系统适合10岁及以上的孩子使用，如果有一定SCRATCH编程基础也可提前上手。

ROBO Pro 软件是慧鱼创新学院针对 ROBO TXT 控制器、ROBO 接口板的编程软件。使用流程图式的图框编程过程，用户只需进行简单的学习，加上已有逻辑思维能力，就可以轻易上手。

拥有先进的教具与编程软件只是一个基础，还需要科学的教学方法，让学员们迅速有效地接受这些新的知识，并很好地融入到这个知识体系中。慧鱼创新学院采用了先进的PBL教学授课模式，PBL教学法即Problem-Based Learning，是以问题为基础，以医学生为主体，以小组讨论为形式，在辅导教师的参与下，围绕某一医学专题或具体病例的诊治等问题进行研究的学习过程。PBL是以问题为导向的教学方法，是以学生为中心的教育方式。PBL教学法的优点

(1)顺应时代的发展要求 PBL教学法在教学过程中以学生为主体，学生通过查找资料和讨论来解决问题，锻炼了学生的自学能力、解决问题的能力，并有效的开发了学生的潜力和创造力，这适应了当今社会对创新型人才的需要。(2)调动学生的主动性和积极性 PBL教学中学生变被动学习为主动学习，学生通过自主学习以及组内讨论来解决问题，成为了课堂的主体，这提高了学生的学习兴趣，调动了学习的积极性。

(3)提高学生的综合素质 PBL教学形式多样，突破了传统的授课模式，既有课下的自主学习，又有课上的小组讨论，这不但提高了学生的自学能力和解决问题的能力，也提高了学生的团队协作能力以及沟通能力和表达能力，这有利于学生的个人发展，也适应了了当代社会对综合性素质人才的需要。(4)提高学生对所学知识的运用能力打破了学科的界限，变学科式学习为系统式学习，锻炼了学生自主学习的发散思维和横向思维，这大大提高了学生对所学知识的运用能力。