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1、一、 計畫一：機器人專題實作計畫(一) 背景分析 本校的智慧型機器人研發中心自成立以來，除了進行機器人研究外，對於推廣國內機器人教育與使用更是不遺餘力。例如本校機械系每年所開授的機械系統設計課程其傳統即是要求學生們分組做出高水準的機器人。在本校系歷屆的師生努力之下，已建立相當程度的口碑。有鑑於國內外對於機器人研發產業日益重視，若能使技職體系學生也能早日了解機器人系統的組成、動作原理與各式應用，激發他們對此產業的興趣與培養所需的基本知識，除了可以讓高職學生們更進一步了解本校的知名學程之外，更可以大大的累積本國機器人技術的研發能量與未來人材。此計畫乃針對高職學生提供一個初步接觸機器人實作的機會。根
2、據參與師生的迴響與建議，本計畫書預計提出一個針對高職教師為主的種子機器人實作師資培訓課程，希望以一加一大於二母雞帶小雞的方式，藉此不斷培育更多人材教導並鼓勵喜好動手的高職學生們未來有機會能投入機器人產業。(二) 計畫目標 本計畫的主主要目標在於於使一般高職職教師具有指指導學生運用用機電整合、程程式設計、與與基礎控制觀觀念完成機器器人專題的製製作。授課教教師首先將講講授機器人必必備的各種元元件與基礎知知識，並採用用樂高(LEEGO)公司司所提供的NNXT MIINDSTOORM 82257機器人人設計模組作作為教具，講授機器人人程式設計的的概念與上機機實作，並分分享授課教師師指導學生機機器人實作
3、的的經驗，以達到教學相長長之目標。(三) 具體內容及配套套措施1. 參與學校：策略略聯盟合作單單位：本校策策略聯盟合作作學校之機械械、電機科教教師為配合主主軸。2. 活動規劃：本活動以強化高高職學生拓展展機器人領域域知識，增進進專業技術能能力為主軸。教教授機器人原原理與進階知知識、舉辦研研習，高職端端組成團隊完完成專題製作作指導、期中中與期末報告告、成果簡報報，並舉辦優優秀作品觀摩摩活動，以充充實高職專題題製作之內涵涵及成效。此此專題將配合合高職端學校校的課餘時間間進行，分為二二至三個月之之時間進行。由由於此次的授授課目標在建建立學員活用用機器人教具具以便未來能能獨立指導高高職學生進行行專題實
4、作，授授課教師將要要求報名參與與學員必需具具備基本程程式設計基礎礎，並盡量量將員額開放放給去年未未曾參與過本本計畫或去年參與過過但對於機器器人專題製作作有高度熱誠誠想進一步深深入加強的高高職教師，以以方便此計畫畫順利推動與與進行。本活活動的規劃與與具體細節可可分為下列幾幾個步驟：(1) 基礎機器人知識識的建立：授授課教師先以以生動有趣的的方式先講解解各式真實生生活中的機器器人應用，介介紹台科大機械系系的研究人員員在機器人發發展過程中所所辦演的角色色與任務，講講解致動器、感感測器、控制制、機構設計計、程式設計計、韌體撰寫寫等機電整合合相關概念使參參與者先具備備基本的機器器人知識；除除此之外，授授
5、課教師也將將針對高職教教師學員簡介介機器人的進進階知知識如如正向運動學學、反向運動動學、工作空空間、路徑規規劃、分析動動態方程式與與影像觀念，並並搭配授課教教師目前執行行中國科會計計畫案製作機機器人實例輔輔助解說，由由淺入深的解解說方式使學學員了解實現現一個真實機機器人所需的的複雜性與挑挑戰性。(2) LEGO MIINDSTOORM NXXT 82557機器人教教具介紹：介介紹NXT 8257機機器人與其所所附的各式模模組。讓學員員接觸NXTT機器人，確確認所有組裝裝元件組合後後可動作無誤誤(機構部份份)後，將指指導學員使用教具具所附軟體NXT-G初步控制制機器人動作、規規劃機器人做做使用者
6、想要要的動作或任任務。由於接接下來的操作作與教學皆需需要使用電腦腦進行教學，將將在電算中心心上課。研習習過程中若有不懂或不不清楚的地方方，本系(機機械系)指導導員會隨時加加以解答與輔輔導。此樂高高機器人(如如圖一所示)製作預計為為一人一台，成成本為一台一一萬二千左右右。由於經費與與授課教師所所能提供資源源/助教人數數有限，將限限制學員參與與人數最多為為15人。圖 20 LEEGO NXXT MINNDSTORRM 82557機器人教教具(3) NXT機器人韌韌體設計：著著重於學習使使用進階的程程式編譯器整整合所提供致致動器與感測測器進行機器器人程式設計計。授課內容容包括有程式式編譯器介紹紹、使
7、用介面面操作、變數數、迴圈、條條件子與判斷斷式、副函式式基本觀念回回顧；接著以以實際的程式式範例引導學學員實機操作作學習各式感感測器使用(共計有觸碰碰感測器、光光感測器、聲聲音感測器、超超音波感測器器與角度感測測器)與控制制馬達速度與與位置。同樣樣的，助教將將會隨時在旁旁提供咨詢與與解答，授課課教師所編撰撰之教材與程程式範例將可可成為參與教教師學員未來來帶領學生學學習機器人的的絕佳工具之之一。每次授授課前授課教教師皆會進行行簡單的前次次上課內容回回顧並做解說說確保學員能能消化吸收。(4) 專題製作方法：在有了將程程式燒錄到機機器人的實際際經驗後，授授課教師將讓讓學員應用NNXT機器人人所附的周
8、邊邊模組，親自自實際設計組組裝機構並驗驗證所寫程式式發展各式各各樣有趣的機機器人(如圖圖二所示)。如如此將可使學學員們充份了了解未來在進進行指導學生生時所可能遭遭遇的困難並並具有幫助學學生實際解決決問題的能力力。(5)執行專題題製作: 參參與學員將以以校為單位組組成10組專專題製作團隊隊，專題授課課教師將依照照目前各校間間常見的機器器人競賽規則則與內容輔助助訂定題目(例如：自走走車、機器手手臂、相撲機機器人、表演演用機器人等等)。過程為為提供簡易的的程式碼讓學學員們上手練練習，助教們們則在一旁協協助程式測試試與驗證，學學員們經由這這樣的過程將將可學到如何何幫助學生解解決專題實際際的問題。除除此
9、之外，活活動期間將固固定開放高職職學生咨詢實實作時間，由由助教輔助進進行專題實作作。(6)專題製作作成果展示暨暨競賽活動: A. 以機器人模型展展示及簡報等等方式展現製製作成果，台台科大機械系系教師根據報報告與實作，以以口試評分。為為鼓勵優秀作作品，將選出出前三名頒發發獎狀，並將將其心得公佈佈於本計畫網網站以供觀摩摩分享。B. 授課教師分享享自行發展的的程式碼與實實作經驗給所所有學員，藉藉由學員們本本身的專題指指導經驗與學學生學習反應應互相分享心心得開放討論論，如此必能能使彼此受益益良多，日後後更加的全心心投入機器人人教育。圖 21以NXXT模組所製製作組成的各各式機器人3. 活動行程表表 7
10、 高職教教師機器人專專題製作輔導導過程表課程時間流程內容地點專業知識3小時機器人原理、種種類、應用簡簡介國際大樓教室專業知識3小時機器人進階知識識介紹LEGO機器人人介紹圖控軟體NXTT-G介紹使使用與實作專題製作分組電算中心專題製作方法3小時訂定專題題目指導製作方法進行步驟資料文獻蒐集方方法專題題目規則與與示範國際大樓教室專題製作方法3小時內容回顧與問題題解答進階程式編譯器器與使用操作作介紹程式使用語法介介紹與上機實實作電算中心專題製作實施、團團隊研究3小時感測器使用與示示範專題馬達使用與示範範專題學員專題實作繳交期中報告電算中心專題製作實施6小時分組報告執行狀況輔導與與問題解答各式機器人競賽賽介紹與解說說學員獨立進行製製作專題電算中心成果驗收3小時專題測試與成果果展示經驗分享與檢討討活動意見交流電算中心
