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《机械臂运动算法》STEAM主题课程
产品详细介绍
机械臂运动算法STEAM主题课程
项目背景
随着工业 4.0 科技革命的到来，工业机器人已成为工业化程度的重要标志。机械臂是最为典型也是最早出现的工业机器人，它可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，提高生产效率的同时避免人身事故的发生。机械臂课程的学习可以培养学生将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
在本项目中，学生可借助机械臂运动算法套件与人工智能与编程教学系统，了解关节机械臂和伸缩机械臂的原理及特点，搭建不同类型机械臂并通过编程实现智能控制。
课程性质
这是一门以项目式教学开展的跨学科课程，以基于建构主义理论的 5E 教学模式作为指导，结合了
中小学信息技术课程标准与编程教学特色。
课程目标
1.知识与技能
⚫ 了解机械臂的类型及其在现实生活中的应用。
⚫ 掌握关节机械臂和伸缩机械臂的结构特点，设计并制作相应模型。
⚫ 学习图形化编程或 C++代码编程的基础知识，使模型完成实际任务。
⚫ 掌握机械臂运动算法的设计、编写及调试。
2.过程与方法
⚫ 通过观察、查阅相关资料等活动，培养对信息的有效性、客观性做出判断的意识，发展分析概括能力。
⚫ 通过机械臂模型的搭建和编程，发展编程思维和工程思维能力。
⚫ 在完成模型设计和算法设计过程中，提高分析问题和解决问题能力，养成自学能力。
3.情感态度与价值观
⚫ 了解机械臂在日常生活中的实际应用，萌发将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
⚫ 养成实事求是，尊重自然规律的科学态度。
⚫ 关注科学技术对社会发展、自然环境及人类生活的影响。
广州八爪鱼教育科技有限公司
2021-08-23
焊接结构内外一体化智能检测装备与自主评估技术
焊接作为工程机械领域的关键技术，直接决定着国之重器的安全可靠性。目前，智能焊接与检测严重依赖国外进口设备，价格昂贵、售后服务难以保障。对于大型、复杂焊接结构，焊后焊缝质量智能检测在整条焊接产线上属于空白。本团队在国内首次开发了大型焊接结构内外一体化智能检测装备及软件，部分高端装备达到国际水平，建成了国内首条内外一体化焊接智能检测与评估生产线，在徐工挖掘机上获得应用，并在央视CCTV2制造中国节目中播出。
图片 内外一体化焊缝智能检测与评估生产线获央视CCTV2报道
吉林大学
2025-02-10
智能应用片上系统（SOC）系列芯片
项目简介：
针对设备如何正确理解人类的逻辑和时序知识，并将获得的知识便捷的转换为当前计算机体系的执行代码的问题，设计了用于智能应用的SOC芯片。此芯片由当前通用微处理器和相应的固件构成，固件由操作系统、类似人脑树突学习和推理的新型思维模型和通用通信模块构成，SOC系列芯片可以解决认知人类逻辑、时序思维的问题，具备了一定的认知智能。系列芯片可分无带代码编程的控制芯片，无代码编程的总线与网络通信芯片，低代码编程的运动控制芯片，制造业核心控制设备本质安全芯片等几个系列的芯片。
技术的创造性与先进性、创新要点：
01）、提出了类人思维计算理论方法
02）、有别于冯诺曼和哈弗结构的计算机运行架构
a、传统的计算机程序由程序员完成，新的框架和机制要求计算机
程序由使用者经过简单培训便可完成，改变了目前程开发模
式。
b、应用开发过程可直接认知和理解以人类思维描述的开发目标
几乎无需编写代码，与现有单片机、PLC等开发模式完全不同，
具备了认知人类知识和经验的高等级人工智能功。
c、与现有的开发模式和开发工具相比，对开发人员专业技能要求大大降低，应用开发效率极大提高。
03）、以人类思维的视角而非二进制运算的模式进行计算机数据的处理。
获奖情况：
获2016年山东省科技进步一等奖
山东大学
2021-05-11
智能应用片上系统（SOC）系列芯片
项目成果/简介:项目简介：针对设备如何正确理解人类的逻辑和时序知识，并将获得的知识便捷的转换为当前计算机体系的执行代码的问题，设计了用于智能应用的SOC芯片。此芯片由当前通用微处理器和相应的固件构成，固件由操作系统、类似人脑树突学习和推理的新型思维模型和通用通信模块构成，SOC系列芯片可以解决认知人类逻辑、时序思维的问题，具备了一定的认知智能。系列芯片可分无带代码编程的控制芯片，无代码编程的总线与网络通信芯片，低代码编程的运动控制芯片，制造业核心控制设备本质安全芯片等几个系列的芯片。技术的创造性与先进性、创新要点：01）、提出了类人思维计算理论方法02）、有别于冯诺曼和哈弗结构的计算机运行架构 a、传统的计算机程序由程序员完成，新的框架和机制要求计算机程序由使用者经过简单培训便可完成，改变了目前程开发模式。 b、应用开发过程可直接认知和理解以人类思维描述的开发目标几乎无需编写代码，与现有单片机、PLC等开发模式完全不同，具备了认知人类知识和经验的高等级人工智能功。c、与现有的开发模式和开发工具相比，对开发人员专业技能要求大大降低，应用开发效率极大提高。03）、以人类思维的视角而非二进制运算的模式进行计算机数据的处理。获奖情况：获2016年山东省科技进步一等奖应用范围:2019年工信部的报告中提到，2019年工业互联网产值达4800亿，并拉动2万亿的增长，而我们的芯片可以直接应用于工业互联网物联网，我们的SOC芯片是支撑物联网的基础。此芯片不仅能够为智能制造、高端装备提供不同功能的智能SOC，又可以以此为核心生产智能设备，还可以提供工业互联网物联网领域的整体解决方案；方案已经应用于智能楼宇综合管理系统，智慧建造智能管控系统，办公楼宇智能节能管理系统，智慧气象综合管理系统等，不仅能解决客户的智慧应用问题，还能完全替代国外控制领域的核心产品，从而不被卡脖子。技术成熟度:可以量产
山东大学
2021-04-10
微型智能传动系统及拓展应用
针对机器人与高端智能装备中对精密减速机的迫切需求，研制开发世界首创的全向轨道摆线减速机，刚性、功率密度、使用寿命等指标均优于国际一流减速机品牌（日本纳博、日本住友、日本Harmonic、斯洛伐克Spinea），传动精度不亚于国际一流减速机品牌，且制造工艺得到显著优化。
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
项目团队在机器人减速机、微型大力矩减速机、油气开采井下智能装备领域的研究成果处于国际领先水平。
针对机器人与高端智能装备中对精密减速机的迫切需求，研制开发世界首创的全向轨道摆线减速机，刚性、功率密度、使用寿命等指标均优于国际一流减速机品牌（日本纳博、日本住友、日本Harmonic、斯洛伐克Spinea），传动精度不亚于国际一流减速机品牌，且制造工艺得到显著优化。
哈尔滨工业大学
2022-08-12
智能光纤栅栏及其网应用技术
智能光纤栅栏”采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术，具有威慑（降低作案欲望）、阻挡（制造入侵障碍）、报警（声光报警并可与其它安防系统联动）三重功能，可有效阻挡外部入侵者翻越栅栏，在起到吓阻作用的同时，又能实现实时在线监测。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
本成果研究的“智能光纤栅栏”，将金属或玻纤材质栅栏的“有形阻挡”优势和传感光纤微缆的“无源感知”优势集于一体，通过沿要地周界全程安装光纤栅栏，构建一种“有形”的可感知的智能防护网，形成一个封闭的安全防护区。“智能光纤栅栏”采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术，具有威慑（降低作案欲望）、阻挡（制造入侵障碍）、报警（声光报警并可与其它安防系统联动）三重功能，可有效阻挡外部入侵者翻越栅栏，在起到吓阻作用的同时，又能实现实时在线监测。体现了“阻拦与感知报警一体化”的周界防护理念。与红外对射、微波对射、脉冲电子围栏、张力围栏、雷达成像、泄露电缆等传统周界报警技术比较,光纤栅栏传感系统具有户外防区无源探测无需供电、传感探测信息丰富便于智能分析目标识别、全天候无阻挡在线监测无漏报等优点,在要地安全防控领域具有十分广阔的应用前景和重大的社会经济效益。
华中科技大学
2022-07-27
机器视觉智能检测与定位技术
机器视觉智能检测与定位技术用机器视觉取代人类视觉，为传统装备增加视觉判断与智能定位功能，可实现“无人车间”的智能检测与机械手的准确定位，实现装备智能化，解放劳动力。
该技术由太原科技大学数字媒体与通信研究所独立研发、具有独立知识产权，硬件成本低于国内外同类产品。
该技术从准确性、精度、速度、硬件成本等指标上处于国际先进水平，可实现生产线装备的实时在线智能检测与定位，检测准确度97%以上，精度0.3mm以下，定位精度可达0.01mm以下。
该技术拥有中国发明专利18项，软件知识产权5项。
2015年以来，先后应用在上海地铁隧道灾害监测、沈阳公路隧道检测、西安铁路高铁桥墩裂缝检测、爱旭太阳能义乌生产线的硅片崩边缺角及隐裂检测、通威太阳能成都、合肥生产线的硅片碎检及隐裂检测，河北电力的绝缘子检测。
太原科技大学
2021-05-04
中医医案管理与智能分析系统
中医理论和临证经验是通过传承、实践以及创新而形成的具有特色的知识体系，包含在中医辨证施治过程之和医案之中。中医医案蕴含着丰富的临证经验、诊疗技能、技巧和诀窍，医案包含的结构与关系非常复杂很难用计算机来分析处理。在多年工作积累的基础上，经过“十五”国家科技攻关计划 “基于信息挖掘技术的名老中医临床诊疗经验及传承方法研究”课题的深化，我们提出了基于语义网络的中医知识获取技术，并开发了中医医案管理与智能分析系统。系统以中医理论知识为基础，利用人工智能、中医自然语言理解技术，提供多种方法与工具对临床医案进行多层次解析和挖掘，以获取医案中隐含的诊疗知识和临证经验。系统以中医基础理论为知识源，通过对中医专家的医案进行实例化，提取医案中的诊疗规律和临证经验，医案分析结果可以用语义网络、表格以及可视化的形式展现出来。 系统包括领域知识建模、Ontology的形式化与存储、信息资源语义描述与存储、语义分析等多个组件。通过这些组件的有机结合，知识工程师可以利用领域本体中的词汇来描述WORD文档、文本文档等多种形式的信息资源；用户可以浏览领域知识树查找相关医案，查看领域本体中的概念描述，并通过语义查询接口进行语义查询。将相关技术集成开发完成了中医智能信息处理系统，系统主要实现了以下功能：①医案管理：对医案进行存储、检索、删除、修改。②文本预处理：对文本进行分词、标注、抽取特征词和特征词的标准化。③知识管理：对本体知识库进行标准化存储、更新和检索。④知识获取：对医案进行实例化映射，建立语义网络，获取中医知识。⑤数据挖掘：对医案进行常规的数据挖掘。⑥数据可视化：把知识模型以可视化的形式展现出来。本系统可用于国家中医药管理局、医疗机构等行业。
北京科技大学
2021-04-11
矿井智能定位与移动通信系统
本系统采用先进的无线射频及自组网技术，用于解决煤矿井下安全生产、信息沟通等问题，是一套专门针对矿井工作的智能定位与无线通讯系统。整套系统包括地面管理中心、分布式通信接入点、手持移动语音通信终端和便携式智能定位终端。/line分布式通信节点：负责通讯中转，为语音终端和定位终端提供高性能通讯链路，保证地面调度管理中心对人员即时调度和查询。/line地面管理中心：含考勤、定位、语音等管理功能，可以实时显示人员及设备的位置，提供高精度定位及历史轨迹回放；呼叫相关人员；对语音接入、传输进行管理。/line手持移动语音通信终端：内嵌自主研发的自组网协议，实现了语音数据的采集、压缩、无线收发、解压以及播放等功能，还提供充电指示、电量指示、信号强度检测、通话指示等。/line便携式定位终端：支持点对多点的无线通信，同时提供实时定位数据搜集、人员检测信息上传、来自地面服务器的被叫指示、对地面服务器的主叫呼救和在线更新升级等功能。
东南大学
2021-04-10
智能家居与功能社区系统
2 应用说明传统意义的智能家居一般是指包含了家电控制、安防等功能系统，我们提出的智能家居系统不仅包括传统的对讲、家电控制、安防等功能，还包括智能水电气表、健康监护系统以及传感器网络等。同时，本系统提供了开放的信息平台，可供社区、第三方应用集成和获取数据。具体的应用说明分述如下： 智能家居系统智能家居系统的部署和架构可以如右图所示，该图中阐述了包括可视对讲功能的家庭只能交互终端（智能家居信息平台部署位置）、电器设备控制逻辑、安防系统、社区服务接入、网络传输方式等主要元素。 图 1 智能家居的管控、安防、智能水电气暖表系统 基于上图的系统结构， 下图的家庭健康监护系统即可根据用户需要集成部署，可以集成在家庭智能交互终端显示，同时支持数据通过社区主站上传到社区、医院等远程服务器，供医疗服务人员查看、管理。目前该系统主要包括心电、血压、血氧、血糖、体成分、体重等项生理指标监测设备，用户可以根据自己需求自己选配。 图 2 智能家居健康监护子系统功能社区系统与智能家居系统相关的是功能社区系统，该系统以社区为单位，可以与家庭连接，也可以单独运行，主要面向具体的功能主题，本系统主要面向健康功能社区的主题，通过社区健康管理一体机、运动监护物联网，对功能社区的健康管理主题进行实体建设，辅以相应的服务手段，达到健康社区的功能要求。 图 3 社区健康监护一体机（左）和社区居民运动监护物联网系统（右）3 应用说明智能家居系统适用于新楼盘建设、旧小区改造，可以量身定制，灵活选用。功能社区系统适用于面向健康、医疗的社区，需要有医疗机构服务支持或者专业第三方医疗服务支持。4 效益分析家庭智能系统可以显著提高新地产项目的含金量，系统成本可根据功能要求选择控制，出产生具体的楼盘买卖效益，还会带来潜在的以智能家居服务为主的产业链。 功能社区系统对提高社区居民生活质量、健康水平具有积极作用，具有较高的社会效益，同时会促进相关的产业链诞生。
清华大学
2021-04-13