探索者 · 训练师
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机器人模块展示蜂巢 机器人创新组件基础 智能流水线 机器人创新组件高级 仿生竞速赛场地 |
包含10种机器人模块，配合控制器和8种14个传感器可分别控制每个模块的动作，可让学生快速了解各类机器人模块。由于知识的学习是基于分块功能的学习，所以，“探索者”的教学可提供方便学生学习的模块功能学习区。观看学习各种基础机构模块，配合控制器和传感器可分别控制每个模块的动作，可让学生快速了解各类机器人模，从而激发学生对机械学习的兴趣和积极性。
只要轻轻触摸，各模块就可以分别展示运动效果。
主要构成：
尺寸按照600cm×180cm设计造型，另可自行设计造型。
由30个可自由拼接的六方体模块组成，单个模块尺寸：长×宽×高=30cm×15cm×6cm，可根据实验室构型不同自主构成设计。
采用一个背板用于放置差速底盘模块、履带底盘模块、机器人夹持器模块、机器人关节、引导履带模块、人形踝关节模块、风扇模块、伸缩模块、仿生六足机器人模块、前轮转向底盘模块等10种知识模块以及控制器、红外传感器、灰度传感器、压力传感器、电位器、加速度、温湿度、触须、触碰等8种传感器、电源等；220v适配器供电；主要结构材质为2.4mm 厚度的铝镁合金，可拆解重新构建其它机构，模块之间零件通用且可以任意扩展和变形，结构零件孔严格遵循GB/T 70.1-2000 国家标准，同时连接紧固零件严格遵循GB/T5277-1985 国家标准。
设备特点
本设备机械零件大部分采用铝镁合金材质，国际标准通用式设计，可任意搭配，反复拆装，兼容常见标准零件、自加工零件等；电子部件采用标准化、开放式设计，可兼容常见电子接口和编程环境，开放全部技术资料、设计文件等。支持常规实验、二次开发和创新研究。开放的硬件、网络、软件体系，能够兼容配件；集成了常见机械传动装置，可方便教学，方便设备管理，有助于学生理解机械原理；引入前沿概念的控制模块、方法、概念，如开源硬件Arduino等项目，紧跟国际潮流，保证创新的时效性；为用户提供了广阔的创新实验开发空间，启发学生的创新思维，锻炼动手能力，既可开展课程实验，也可开展小组兴趣活动；提供实验指导书，结构3D文件、在线数据库，电路原理图，源代码，库函数，通信协议等。支持逆向教育、CDIO四步教学法等教学理念。
产品效果图：（每个模块均有单独介绍）
分模块介绍：
机器人模块 | 传感器装置 | 说明介绍 | |
| 1 | 差速底盘模块 | 红外避障装置 | 常见的机器人底盘方案之一，移动和转向非常灵活。广泛应用于扫地机器人、仓储机器人等。 |
| 2 | 履带底盘模块 | 循迹装置 | 常见的机器人底盘方案之一，对地形有很强的适应性。广泛应用于排爆机器人等。 |
| 3 | 底盘转向模块 | 碰撞装置 | 典型的汽车转向装置，比较容易操控。常见于普通汽车、车模、无人驾驶车等。 |
| 4 | 机器人夹持器模块 | 压力检测装置 | 工业机器人常用的夹持装置，模拟手指运动，此结构属于圆弧形开合。 |
| 5 | 机器人关节模块 | 角度检测装置 | 常用于机械臂本体关节和仿生机器人的关节模拟上，运动时呈圆弧形摆动。 |
| 6 | 引导履带模块 | 角度检测装置 | 常用于排爆机器人，加强履带底盘的适应性，使其可以攀爬更高的障碍，如楼梯等 |
| 7 | 人形踝关节模块 | 姿态检测装置 | 常见于仿生人形的踝关节模块，在左右摆动时，上身可保持水平姿态，配合姿态检测装置可以保持人形机器人的平衡。 |
| 8 | 智能风扇模块 | 温湿度检测装置 | 可用于电风扇、新风机、空气净化器等，通过传感器识别环境温度、湿度等，从而执行送风、加湿等功能。 |
| 9 | 伸缩模块 | 红外检测装置 | 多用于工业流水线环境，可对工件水平推送，可配合传感器的检测，对来选择执行的目标 |
| 10 | 简易仿生六足机器人模块 | 触须障碍检测装置 | 利用一个简单的曲柄摇杆传动系统模拟类似生物的六足运动。结构简单稳定，常用于玩具机器人产品的设计。 |
实验室案例（清华工程训练中心）
设备特点
Rino-U1442采用“探索者”经典的2.5毫米多孔金属零件系统，可实现多角度、多层次任意搭建。通过提供大量的创新零部件、控制器、传感器、执行器、电源、数据线等，让学生可以自由搭建课程所需要的机器人。模块化是Rino-U1442的教学亮点，资料提供了5种典型机器人模块，以及它们互相搭配、组合而成的10个机器人案例，理论上可扩展出无数机器人。提供所有样机的3D文件。
可组装样机
电子部件
主控板为“探索者”Basra主控板，采用国际创客届最流行的Arduino Uno开源构架方案，含AVR ATMeGa328芯片。搭配“探索者”Bigfish扩展学习板，方便用户学习使用。传感器4种，共6个。电子部件开放全部接口，提供电路原理图，方便学习。
编程软件
软件采用国际通用的Arduino开源机器人软件，提供C语言结构的代码、图形化双界面，图形化界面可自动生成C语言代码，并提供丰富的例程，让学生轻松的参考学习，让不同水平的学生轻松编程。
教材与课程
提供1个闪存盘，闪存盘内包含教材电子文档、软件套装、机构3D文件，电子部件资料，课件PPT，视频等。
提供1本教材，教材提供12节共24课时的课程，包括：
| 课程 | 内容 | 教学目标 |
第一课 | 机械零件简介 | 1. 通过组装驱动轮模块，熟悉部分“探索者”零部件，掌握“驱动轮”的基本组装技法、组装工具使用方法，以及STPViewer三维浏览软件的使用方法； 2. 通过搭建控制电路，掌握“探索者”基本电路的连接方法； 3. 通过控制驱动轮模块，掌握Arduino软件的基本使用方法，尝试图形化编程，C语言编程； 4. 认识digitalWrite函数，analogWrite函数； 熟悉驱动轮模块000_module003_dw型的运动性能。 |
| 实验1 驱动轮模块 | ||
| 实验2 双轮万向车 | ||
第二课 | 电子模块简介 | 1. 使用触碰传感器、近红外传感器实现开关功能，熟悉“探索者”Basra主控板、Bigfish扩展板，掌握触碰传感器的特性和使用方法； 2. 通过搭建检测电路，掌握“探索者”基本检测电路的连接方法； 3. 通过编写触碰开关程序、红外开关程序，掌握Arduino软件的基本使用方法，尝试图形化编程，C语言编程； 4. 了解pinMode、digitalRead、digitalWrite、delay等函数的功能； 学会使用“如果/否则”逻辑。 |
| 实验3 触碰开关启动机器人 | ||
| 实验4 红外开关启动机器人 | ||
第三课 | 实验5 机器人简单循迹 | 1. 了解循迹功能的实现方式； 2. 了解灰度传感器的工作特性及安装注意事项。 了解一种有趣的悬崖巡检功能的实现方式； |
| 实验6 机器人悬崖漫步 | ||
第四课 | 实验7 带传动模块 | 1. 掌握带传动模块的组装方法； 2. 使用带传动模块设计履带机器人； 尝试控制履带机器人。 |
实验8 履带机器人 | ||
| 第五课 | 实验9 关节模块 | 1. 熟悉机器人关节模块的结构特点和组装规律； 2. 学会利用小型标准伺服电机组装关节模块； 3. 熟悉关节模块在机器人结构设计中的应用； 4. 熟悉6-42A舵机对应的函数，学会控制标准伺服电机； 5. 掌握Servo函数的使用； 6. 熟悉一种机械手模块的结构特点和组装规律； 学会利用小型标准伺服电机、齿轮组等组装机械手爪模块； |
| 实验10 机械手爪模块 | ||
| 第六课 | 实验11 偏心摇杆行走模块 | 1. 掌握偏心摇杆行走模块的组装； 2.尝试设计一种简单地仿生行走机器人。 |
| 实验12 简易4足机器人 | ||
| 第七课 | 实验13 简易6足机器人 | 1. 利用偏心摇杆行走模块组装一种6足机器人； 2.尝试控制6足机器人的运动； |
| 第八课 | 实验14 仿生昆虫红外避障 | 1. 了解近红外传感器的原理； 2. 利用近红外传感器编写避障程序； 3.利用近红外传感器编写跟随程序； |
| 实验15 仿生昆虫红外跟随 | ||
| 第九课 | 实验16 齿轮-传动轴模块 | 1. 掌握齿轮-传动轴模块组装方法和运动原理； 2.掌握齿轮-传动轴设计仿生机器人的思路； |
| 实验17 齿轮式四足机器人 | ||
| 实验18 齿轮式双足机器人 | ||
| 第十课 | 实验19 汽车智能行驶 | 添加传感器，控制小车智能行驶。 |
| 第十一课 | 实验20 1自由度排爆机器人 | 1. 掌握1自由度排爆机器人的设计方法； 2.添加传感器，控制机器人自主排爆； |
实验21 1自由度排爆机器人排爆实验 | ||
| 第十二课 | 实验22 2自由度排爆机器人 | 1. 掌握两种2自由度排爆机器人的设计方法； 2.添加传感器，控制机器人自主排爆； |
| 实验23 2自由度排爆机器人（连杆机械手） | ||
实验24 2自由度排爆机器人排爆实验 | ||
| 附加课程 | 实验25 机器人识别灰度场地 | 1. 掌握更复杂的机器人组装和设计方法； 2. 掌握更复杂的传感器功能的实现方法； 3.锻炼自主设计创新能力。 |
| 实验26 机器人追踪红外光源 | ||
| 实验27 机器人擂台赛 |
产品介绍
ECT-IAM1105是一款组件式的智能流水线设计平台，至少可组装一个5工序的流水线，并可根据每个模块的功能结合整体方案设计柔性生产线。产品提供了足够的机器零件和电子部件等，也提供了详细的组装方案，保证每台机器都可以独立运转，而控制系统可以保证生产下协调运作，从而营造出一个流水线模型。
ECT-IAM1105可以让学生认识和操作流水线更好的锻炼学生实操经验，随意拆装、改造、设计柔性生产线，提高学生工程创新和应用能力。学校可根据不同年级，不同层次和不同的课程目的开设不同的实验课程，也可根据需要扩展其他配件，扩展实验平台的性能和功能。
ECT-IAM1105套装还可以组装履带小车，3自由度机械臂，排爆机器人等方案。
| 课程安排 | 课时数 | 课程内容 | 备注 |
| 第一节课 | 第1课时 | 了解流水线的组成及工作原理 | 重点讲解流水线的工序 |
| 第2课时 | 了解流水线的特点、应用、优势 | ||
| 第二节课 | 第1课时 | 认识机械零件，学会固定 | 组装一个小桌子 |
第2课时 | 零件的铰接 | 组装一个平行四连杆机构 | |
| 第三节课 | 第1课时 | 控制的基础知识 | 主控板、扩展板、传感器、电机简介及连接方法 |
第2课时 | 配置编程环境 | ||
| 第四节课 | 第1课时 | 简单实验操作 | 控制电机、舵机 |
第2课时 | 白标传感器的使用 | ||
| 第五节课 | 第1课时 | 组装铸锭送料机械臂 | 铸锭送料机械臂的原理 |
第2课时 | 组装铸锭送料机械臂 | ||
| 第六节课 | 第1课时 | 组装传送带 | 传送带原理 |
第2课时 | 简单控制电机 | ||
| 第七节课 | 第1课时 | 组装搬运机构 | 平行四连杆的应用 |
第2课时 | 简单调试舵机 | ||
| 第八节课 | 第1课时 | 组装模拟加工机械臂 | 曲柄四连杆的应用 |
第2课时 | 简单调试电机 | ||
| 第九节课 | 第1课时 | 组装机械手 | 了解一种齿轮传动，四连杆的应用 |
第2课时 | 简单调试舵机 | ||
| 第十节课 | 第1课时 | 组装3自由度机械臂 | 了解串联机械臂 |
| 第2课时 | |||
| 第十一节课 | 第1课时 | 调试3自由度机械臂 | 串联舵机的调试 |
| 第2课时 | |||
| 第十二节课 | 第1课时 | 了解流水线的工作工序将之前的各工序合并组装 | |
| 第2课时 | |||
| 第十三节课 | 第1课时 | ||
| 第2课时 | |||
| 第十四节课 | 第1课时 | 将传感器安装到合适的位置调试流水线 | |
| 第2课时 | |||
| 综合实训 | 设计组装一个排爆机器人 | ||
出料
码垛
整体
模拟加工
传送
搬运
设备特点
高级版Rino-MX201包含20种机器人模块，以及50种创新示例，构形更加丰富。三主控板方案，其中包括一款ARM Cortex M3芯片主控板。传感器15种，包括了语音识别、颜色识别、CCD摄像头等，通信方式包括蓝牙、NRF、WiFi无线通信。包含一款手柄扩展板，可实现遥控和示教编程。完全包含标准版Rino-MX101的全部零部件及教学内容，让学生可以自由搭建更多、功能更强大的机器人。采用Arduino开源编程系统，C语言图形化双界面，教学更加方便。
可支持课程
机器人机构设计、机器人机构创新设计、模块化机器人的设计与实现、机构组成建模、机电控制基础、机器人技术基础、工业机器人基础、嵌入式技术在机器人上的应用、自主机器人程序设计、单片机原理、自动控制原理、机器人运动学、多自由度机器人组装与控制、典型机器人构型设计等。 软件采用国际通用的Arduino开源机器人软件，提供C语言结构的代码、图形化双界面，提供丰富的例程，让学生轻松的参考学习。并具有示教编程功能，可执行脱离电脑的、快速的示教编程，让不同水平的学生轻松编程。
课程与实验
提供并支持《模块化机器人创新教学与实践》教材一本，书号：ISBN978-7-5603-6193-2。
提供4本电子版《实验教程》。《实验教程》提供80节以上实验课，总课时150课时。
1个闪存盘（U盘），提供教材电子文档；提供编程环境所需全部软件，包括C语言编程软件、图形化编程插件、驱动程序、示教编程程序等；提供所有电子模块的电路文件，可用Protel打开；全部样机的3D文件，STP格式，可用于PRO/E、SolidWorks等软件搭建机器人虚拟样机，也可用于ANSYS、UG等软件进行运动学和动力学仿真。提供实验范例的全部源程序，便于教学使用。提供100个样机视频。
可组装样机
简单易用的图形化C语言界面
经典的C语言代码界面
| 章节 | 内容 | 详细说明 |
前言 | 创新思维引导 | 1. 教程思路说明 2. 设计方法理论 3. 创新的流程 4. 几种有效的创造技法 |
第一章 | 底盘转向机构设计案例 | 1.1 几种能够进行差速转向的底盘 |
1.2 几种具有转向机构的三轮底盘 | ||
| 1.3 一种四轮底盘转向机构 | ||
| 1.4 一种多自由度全向移动底盘 | ||
第二章 | 收集装置设计案例 | 2.1 几种抓取物品的装置（机械爪） |
| 2.2 一种铲式收集装置 | ||
| 2.3 一种滚筒收集装置/机器人 | ||
| 2.4 其他收集装置举例 | ||
第三章 | 机械臂设计案例 | 3.1 几种串联式机械臂 |
| 3.2 一种连杆串联混合机械臂关节和机械臂 | ||
| 3.3 几种杠杆式机械臂 | ||
第四章 | 仿生机器人设计案例 | 4.1 一种曲柄摇杆仿生行走机器人 |
| 4.2 几种偏心摇杆仿生行走机器人 | ||
| 4.3 几种关节串联仿生行走机器人 | ||
| 4.4 一种连杆关节串联仿生行走机器人 | ||
| 4.5 一种抽象仿生机器人 | ||
第五章 | 全地形机器人设计案例 | 5.1 采用大脚轮的设计方案 |
| 5.2 几种采用悬挂系统的设计方案 | ||
| 5.3 几种采用履带系统的设计方案 | ||
| 5.4 一种加入了攀爬机构的机器人方案 | ||
| 5.5 采用异形轮的全地形机器人方案 | ||
| 5.6 一种全地形月球车底盘 | ||
| 附录 | “探索者”全地形机器人自主设计大赛 | 全地形机器人自主创新设计规则 |
| 探索者全地形机器人自主创新赛思维方法教程 |
教学点 | 课程 | 详细说明 |
课前准备 | 绪论 | 电子模块简介 传感器简介 |
传感器相关功能方案 | 实验1 | 避障功能方案6 |
| 实验2 | 避障功能方案7 | |
| 实验3 | 循迹方案3 | |
| 实验4 | 测距变速方案 | |
实验5 | 智能交通方案 | |
实验6 | 倒车雷达方案 | |
| 实验7 | 速度反馈方案 | |
| 实验8 | 灰阶场地识别功能方案1 | |
实验9 | 灰阶场地识别功能方案2 | |
实验10 | 机器人格斗比赛方案1 | |
| 实验11 | 机器人格斗比赛方案2 | |
实验12 | 颜色识别功能方案1 | |
| 实验13 | 颜色识别功能方案2 | |
| 实验14 | 机械臂按颜色分拣方案1 | |
| 实验15 | 机械臂按颜色分拣方案2 | |
| 实验16 | 自平衡车方案1 | |
实验17 | 自平衡车方案2 | |
| 实验18 | 体感姿态方案1 | |
| 实验19 | 体感姿态方案2 | |
| 实验20 | 语音命令方案 | |
| 实验21 | 迎宾机器人方案 | |
通信模块相关功能方案 | 实验22 | 蓝牙视频监控方案 |
| 实验23 | NRF无线视频监控方案 | |
| 实验24 | WiFi智能车局域网控制方案 | |
| 实验25 | 远程控制系统方案 | |
| 实验26 | 温湿度远程监控方案1 | |
| 实验27 | 温湿度远程监控方案2 | |
| 实验28 | 温湿度远程监控方案3 | |
| 实验29 | 智能温控系统方案 | |
| 实验30 | 超级机器人助手方案 | |
视觉识别技术方案 | 软硬件准备 | 一、环境配置及软件安装 |
二、基础知识 | ||
实验31 | 开发例程一远程监控小车 | |
| 实验32 | 开发例程二视觉循迹小车 | |
实验34 | 开发例程三彩色目标追踪 |
《机器人电子功能设计第2册》大纲
《机器人电子功能设计第1册》大纲
《机器人结构功能设计第2册》大纲
《机器人结构功能设计第1册》大纲
| 教学点 | 课程 | 详细说明 |
| 课前准备 | 绪论 | 电子模块简介 主控板简介 Bigfish扩展板简介 birdmen手柄扩展板的使用 传感器简介 安装编程环境-Basra |
| 编程入门 | 实验1 | blink |
| 传感器入门 | 实验2 | 触碰开关方案 |
实验3 | 更多开关方案 | |
| 输出模块入门 | 实验4 | LED指示方案 |
| 数字量传感器的应用 | 实验5 | 数字量传感器测值 |
实验6 | 避障功能方案1 | |
实验7 | 避障功能方案2 | |
实验8 | 避障功能方案3 | |
实验9 | 避障功能方案4 | |
| 模拟量传感器的应用 | 实验10 | 模拟量传感器测值 |
实验11 | 超声波传感器测距算法 | |
实验12 | 避障功能方案5 | |
| 机器人综合调试 | 实验13 | 循迹方案1 |
实验14 | 循迹方案2 | |
实验15 | LED信号灯方案 | |
实验16 | 机器人身体平衡方案 | |
实验17 | 红外跟随方案 | |
实验18 | 悬崖躲避方案 | |
实验19 | 悬崖巡检方案 | |
实验20 | 传感器计数方案 | |
| 机器人通信 | 实验21 | Android蓝牙通信方案 |
实验22 | 操作杆方案 | |
实验23 | NRF无线遥控方案 | |
实验24 | 示教编程方案 |
| 教学点 | 课程 | 详细说明 |
| 课前准备 | 绪论 | 机械零件简介 组装工具的使用 机构图示 主控板简介 Bigfish扩展板简介 安装编程环境-Basra |
| 机械组装入门 | 实验1 | 造型设计 |
| 驱动轮模块及其应用 | 实验2 | 驱动轮模块的组装与控制 |
实验3 | 驱动轮的应用1——双轮支点结构与差速转动 | |
实验4 | 驱动轮的应用2——双轮水平支点与差速旋转 | |
实验5 | 驱动轮的应用3——双轮万向底盘与Fading程序 | |
实验6 | 驱动轮的应用4——四驱底盘与电机1拖2控制 | |
| 随动轮模块及其应用 | 实验7 | 随动轮模块的组装 |
实验8 | 随动轮的应用1——双驱拖挂底盘 | |
实验9 | 随动轮的应用2——双驱三轮底盘 | |
履带模块及其应用 | 实验10 | 履带模块组装与控制 |
实验11 | 履带的应用——履带底盘 | |
| 关节模块及其应用 | 实验12 | 关节模块的组装与控制实验 |
实验13 | 关节的应用1——2自由度云台与for循环 | |
实验14 | 关节的应用2——5自由度蛇形机器人与运动控制 | |
实验15 | 关节的应用3——六自由度双足机器人与步态控制 | |
实验16 | 关节的应用4——人车混合型机器人 | |
| 机械爪模块及其应用 | 实验17 | 机械手爪模块组装与控制实验 |
实验18 | 机械手爪的应用1——3自由度机械手 | |
实验19 | 机械手爪的应用2——1自由度排爆机器人 | |
实验20 | 机械手爪的应用3——2自由度排爆机器人 | |
实验21 | 机械手爪的应用4——3自由度排爆机器人 |
探索者仿生竞速赛场地
两个5200mm×2000mm的跑道场地，跑道宽500mm，场地边缘为38mm宽的黑线边界，可用于机器人的行进判断。跑道有一个直线主通道，和两个分岔路。主通道有两个障碍（减速带和搓板路），分岔路为平坦地形，分岔路前有黑线标记。场地有一条起跑线和一条终点线。分岔路梯形阴影部分为“禁区”。
场地示意图如下：