智能机器人创新型高技能人才培养的问题、对策与探索

前言图1人工智能和机器人领域人才金字塔示意图2021年3月12日,教育部印发《职业教育专业目录(2021年)》,在装备制造大类自动化类新增智能机器人技术专业(编号460304)。与此同时,新增自动化类高等职业教育本科专业机器人技术(编号260304)。在全力推进国家职业教育改革的关键时期,更新目录这一大刀阔斧的举措意义重大,不仅表明国家在面向机器人等战略性新兴产业重点领域、破解“卡脖子”关键技术方面,将以目录为引领推进职业教育供给侧结构性改革;而且也在面向不同行业的数据驱动、人机协同、跨界融合的智能形态适应当前行业数字化转型、产业基础高级化趋势方面,将以目录推进专业升级与数字化改造。[1]过去5年,全国共有752所高职院校开设工业机器人技术专业,现在都面临着向智能化转型的挑战,需要从传统的生产管理,向智能化生产和管理对接升级。

国内外双足人形机器人驱动器研究综述

驱动器是双足人形机器人的关键部件,其技术发展直接影响双足人形机器人的发展。本文回顾了驱动器的起源与历程,分析了双足人形机器人关节的运动特点,提出了双足人形机器人驱动器的核心技术指标;进而对刚性驱动器、弹性驱动器和准直驱驱动器的技术发展进行了论述,综合比较了3种驱动器的结构、控制、功率和应用等特性。指出了以动物腿部骨骼和肌肉系统为参考,和机器人整机高度集成驱动器的研究是驱动器原理方面的新研究方向。刚性驱动器的测试方法和性能指标的标准化,弹性驱动器结合机器人整机结构布局、运动步态控制算法做系统级优化,准直驱驱动器编码器技术创新等是现有驱动器技术下一步发展趋势。

仿人机器人实时动作模仿的最优控制策略

为实现仿人机器人对人类上肢动作的高相似模仿,提出了基于递归神经网络(RNN)的拟人机械臂实时控制算法.首先,将动作模仿转化为对腕部和肘部双演示轨迹的同步跟踪问题.为了协调双轨迹跟踪过程中的潜在冲突及关节极限,采用最优控制技术将该问题构造为一个时变凸二次规划(QP)问题.机械臂的关节位置极限和速度极限以不等式约束形式加入到优化问题中.然后,设计了递归神经网络SWET-RNN,对该QP问题进行实时化求解.理论证明了SWET-RNN的全局收敛性和稳定性,其能够在有限时间内收敛到所述QP问题的最优解.最后,真机实验表明:部署了SWET-RNN算法的动作模仿控制器对腕部目标轨迹的平均跟踪误差为6.5 mm,肘部平均跟踪误差为7.3 mm,单次调用平均耗时仅为0.126 ms;仿人机器人能够在不超越自身物理能力限制的前提下,对演示动作进行高精度、低延迟的模仿.

从“信息技术学科核心素养”到“人工智能课程核心素养”——浅谈中小学人工智能课程的育人目标

本文以信息技术学科核心素养为基点,结合面向未来人工智能社会的育人观,梳理了中小学人工智能课程的育人目标应包含人工智能意识、计算思维与工程思维、人工智能知识技能的学习与创新、人工智能社会责任四个维度。

关于中小学STEAM教育模式的创建与课堂融入策略

在社会快速发展的背景下,传统教学模式相继暴露出不少问题,逐渐跟不上现代教育的发展步伐。所以,为了能够不断增强广大学生的综合素质,在中小学科技课程中,需要积极运用STEAM教育模式,帮助广大中小学生掌握更高效的学习方法与技巧,为促进其高效学习做铺垫。接下来我们着重探讨关于中小学STEAM教育模式的创建与课堂融入策略。

利用探究教学在STEM教育中培养学生创造力

传统的STEM教学无法满足创造性需求。本文分析了创造力的概念和特征,引入探究教学中的5E教学模式,并梳理其与创造性思维的内部关联,进而总结并倡导在STEM教育中利用探究教学培养学生创造力。

创新型人工智能在教学改革中的应用与实践

人工智能是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论方法和技术的新兴技术科学,人工智能属于计算机的一个分支体系,但是人工智能不但涉及到计算机学,还涉及到语言学、心理学、哲学等多方面,是一门综合性较强的科学体系,随着教学改革的不断推进,创新型人工智能发挥着越来越突出的作用,下面就简单介绍一下创新型人工智能在教学改革中的应用与实践。

电子信息产品研发的项目管理分析

当前,我国的电子信息企业主要专注于电子产品领域,电子信息产品作为一种高科技产业,是国家未来的重要支柱之一。由于其自身技术要求高、附加值高等特点,使得电子信息行业成为各国竞相争夺的领域。随着经济全球化进程不断加深,电子信息企业之间竞争日趋激烈。在此背景下,加强对电子信息企业的研究,提高电子信息企业产品开发管理能力,对于推动我国电子信息产业发展和实现国民经济可持续健康发展有着十分重大的现实意义。本文通过对项目管理的内涵进行阐述,指出电子信息产品开发在项目管理中的重要性,提出相应对策,旨在促进电子信息产品的开发管理水平,提升企业竞争力。

浅谈基于问题解决的“中学人工智能”教学实践的研究

国家发展,教育先行,先进的教育方式和教育理念,是国家人才发展战略中的重要条件。人工智能教学是国家教育的重要发展战略,“基于问题解决”是人工智能教学中的重要板块。本文将会从基于问题解决的概念、基于问题解决在中学人工智能教学中的优势以及实施法与策略等方面进行简单的分析。

市政照明路灯电缆故障检测及解决的策略研究

随着城市化进程的加快推进,市政照明系统作为城市基础设施的重要组成部分,其运行的稳定性和安全性直接关系到城市的夜间风貌和居民的生活质量。路灯,作为城市夜晚的“眼睛”,在街道照明、提升公共安全、美化城市景观等方面发挥着不可替代的作用。然而,在自然老化、外力破坏、外界环境等多种因素的影响下,路灯电缆经常出现接地、短路、断路等故障。这些问题不仅会影响照明效果,还可能带来安全隐患,增加维护成本。因此,对市政照明路灯电缆故障检测及解决策略开展深入研究,对于保障城市照明系统的高效运行具有重要意义。

双足机器人腿部新构型设计与试验研究

探究高动态性能双足机器人对腿部设计的要求,阐明机器人腿部设计准则、设计方案和实现措施。提出一种腿部串并联新构型方案,膝关节驱动器上移到髋关节,踝关节驱动器上移到膝关节,膝关节驱动器通过简化五连杆机构将运动传递到膝部,踝关节驱动器通过并联四连杆机构将运动传递到踝部。对踝关节并联机构和整个腿部关节进行运动学正逆解,建立新构型机器人的仿真模型。考虑运动控制算法,完成机器人动力学仿真。测试准直驱驱动器性能,并完成串并联构型腿部样机试验验证,机器人可实现0.4m/s的行走速度。结果表明,提出的腿部串并联新构型与传统串联构型比具有更高的运动性能,新构型机器人性能在真机测试中得到验证。该串并联新构型方案在双足机器人和其它服务机器人领域具有广阔的应用前景。

面向实时自避碰的双臂机器人力矩控制策略

为解决双臂机器人运动过程中的自碰撞问题,提出了一种面向实时自避碰的双臂机器人力矩控制策略。利用机械臂正向运动学构建双臂机器人动态骨架包围盒,用于简化计算关节间最小距离;根据机械臂关节空间阻抗控制规则,设计了基于关节间距离的力矩控制算法,将运动中各关节间距离转换为避碰力矩,并将避碰力矩和其他任务的期望力矩相加,从而得到控制双臂机器人运动的实际力矩。实验表明:当双臂机器人的设定杆件相互靠近且达到避碰距离时,本研究所提出的自避碰策略能够及时对机器人的运动关节产生一组平滑的避碰力矩,避免了机器人自身发生碰撞,验证了所提算法的有效性及实用性。

双臂冗余机器人主动自避碰控制策略研究

为解决双臂冗余机器人的非操作臂因不在规划范围内所导致的非操作臂占据操作空间的问题,提出了基于任务空间关节距离离线数据集的深度确定性策略梯度(D-DDPG)主动自避碰策略.通过构建关节间距离的描述数据集,结合DDPG深度强化学习生成主动避碰模型,利用经验模型主动驱动非操作臂运动到非任务空间,在避免操作臂路径规划中避障运算的同时,为操作臂提前避让出一定的操作空间.实验表明:D-DDPG策略在连续路径避障测试中可将最小关节距离提升到初始位置的2.38倍.