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1  引言

    本科生自主創新能力越來越受到廣泛的關注，同時又是目前本科教學中的薄弱環節。高水平的大學生創新平臺的建設有著極其重要的意義。創新平臺的構思與建設有必要考慮以下要素：(1) 大學生現有的知識積累能夠啟動相應的研究和實驗；(2) 能夠給大學生以足夠的發揮和想象空間；(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，是機構學、自動控制、計算機、人工智能、微電子學、光學、通訊技術、傳感技術、仿生學等多種學科和技術的綜合成果，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了“智能機器人”大學生創新基地，采用別建設邊運行的策略，經過近2年的努力，“智能機器人”大學生創新基地已初步建成，并取得了很好的成績。

2  基地框架結構

    “智能機器人”大學生創新基地建設的理念是將創新基地建設成一個培養大學生獨立分析問題、解決問題能力的實踐平臺，著重培養大學生的創新精神和創新能力。同時積極參與一年一度的RoboCup全國機器人大賽，以培養帶動競賽，以競賽促進培養，充分調動大學生的積極性，主動參與培養創新能力的過程，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，也希望通過創新基地的活動來促進教學改革，帶動相關方向的學科建設。“智能機器人”創新基地設計了機械臂控制、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”創新基地框架結構圖。機械臂采用Katana6自由度輕型關節機器人，控制系統自行設計，小型機器人、中型機器人在機構設計上分別符合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自由度輕型關節機器人，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成移動操作手。Katana 控制系統全開放，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新實驗研究：
    (1) 剛體位姿變換

圖2 Katana 6自由度輕型關節機器人

    (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) 機器人軌跡規劃
    (5) 手臂模仿與運動協調

3.2 RoboCup四腿機器人
    RoboCup四腿機器人平臺建設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，是目前國際上規模最大、影響最廣泛的機器人足球賽和學術會議[1]。其最重要的目的就是檢驗信息自動化的前沿研究，特別是多主體系統研究的最新成果，交流新思想，從而更好地推動基礎研究和應用基礎研究及其成果轉化。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節，自身又具有獨立的研究意義