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1  引言

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

2  基地框架結(jié)構(gòu)

    “智能機器人”大學生創(chuàng)新基地建設(shè)的理念是將創(chuàng)新基地建設(shè)成一個培養(yǎng)大學生獨立分析問題、解決問題能力的實踐平臺，著重培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。同時積極參與一年一度的RoboCup全國機器人大賽，以培養(yǎng)帶動競賽，以競賽促進培養(yǎng)，充分調(diào)動大學生的積極性，主動參與培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過程，使大學生在動手實踐能力方面取得長足進步， 也使具有特長的學生脫穎而出。與此同時，也希望通過創(chuàng)新基地的活動來促進教學改革，帶動相關(guān)方向的學科建設(shè)。“智能機器人”創(chuàng)新基地設(shè)計了機械臂控制、小型機器人、中型機器人、四腿機器人四個項目，圖1是“智能機器人”創(chuàng)新基地框架結(jié)構(gòu)圖。機械臂采用Katana6自由度輕型關(guān)節(jié)機器人，控制系統(tǒng)自行設(shè)計，小型機器人、中型機器人在機構(gòu)設(shè)計上分別符合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機器人比賽，四腿機器人本體采用SONY ERS-7四腿機器人，控制軟件自行設(shè)計。

3  單元項目簡介
3.1 機械臂控制
    機械臂是對人體手臂的模仿，選用Katana 6自由度輕型關(guān)節(jié)機器人，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，也可以和移動平臺一起構(gòu)成移動操作手。Katana 控制系統(tǒng)全開放，提供RS-232串行口與主計算機相連，通過控制6個馬達的運動控制機械臂的運動。通過該平臺可以進行如下創(chuàng)新實驗研究：
    (1) 剛體位姿變換

圖2 Katana 6自由度輕型關(guān)節(jié)機器人

    (2) 機械臂的運動學、動力學分析
    (3) 控制算法特別是先進的控制算法
    (4) 機器人軌跡規(guī)劃
    (5) 手臂模仿與運動協(xié)調(diào)

3.2 RoboCup四腿機器人
    RoboCup四腿機器人平臺建設(shè)直接針對機器人足球比賽。目前，國際上有組織的機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，是目前國際上規(guī)模最大、影響最廣泛的機器人足球賽和學術(shù)會議[1]。其最重要的目的就是檢驗信息自動化的前沿研究，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目之一，中國機器人足球大賽也在2004年首次加入了該比賽項目。四腿機器人是向兩腿機器人過渡的一個重要環(huán)節(jié)，自身又具有獨立的研究意義