在这里我根据个人的经历及见解谈一谈工程专业的学生的发展。

高新技术产业的飞速发展以及行业激烈的竞争,工程技术的高速迭代,同时跨专业跨领域的技术融合的趋势日渐增多,传统的工程人才培养模式已经无法跟上时代的发展。社会对综合能力强,应用能力强,自我迭代能力强,跨专业能力强的人才需求日渐增多。由于国家目前处于转型阶段,传统行业的比率将会下降,对创新创业的需求也较大,所以对具有创新创业能力的人才需求日渐增多。而传统的工科教育,照著教材去学理论,在这样的时代条件下是很低效的。

项目驱动

基于项目的学习方式,是一种更能激发我们的的学习热情,增强我们的学习成就感,从而增强自我学习能力的一种方式,同时能够加强我们的动手能力,应用能力,资源整合及利用能力。

在我的高中时代,我在大疆创新举办的机器人培训营里做过一个能完成华容道游戏的机器人项目。机器人要实现的功能是,通过拨动华容道里的滑块,最终把一个华容道里的目标滑块推出华容道。

开心地看著机器人玩华容道

当时我是负责控制部分,作为高中生的我没有丰富的控制理论基础,我之前也没有碰过我们驱动机器人每个轴运动的步进电机。时间非常有限,大疆的工程师只给我们做这个项目只有两天时间。于是我便从项目本身出发,首先是要熟悉我要控制的对象——步进电机,于是我便上网找资料。然后我一查发现网路上会有非常多的关于步进电机资料,然后就能简要知道步进电机工作原理及控制方式。步进电机的精确控制已有电机驱动封装好了,我只需要将主控板连接电机驱动器,建立主控板与电机驱动器的通信就好。于是我继续上网查电机驱动器的驱动方式,它是以pwm信号来控制转动度数,digital信号控制转动方式。于是我便动手写程序实现电机的控制。

步进电机与电机驱动

当我真正开始动手的时候会遇到很多问题,例如我不知道pwm周期所对应转动的角度,网路上也没有我使用的电机驱动的相关解释,这时我只能靠自己动手去试,不断地实验,最终建立出一个pwm信号与转动的映射。项目的过程中,很经常会出现一些你无法预料的问题,我当时就是遇到过电路板的某些引脚无法使用的问题,还有就是万用表坏了的问题。然后不断地排除错误,解决问题。在项目的驱动下,我的学习是自主的,并且通过自己的学习和努力最终实现了功能,我就会有很强的成就感,这种成就感会驱动会是一种很好的反馈,驱动我去学习。

很开心地解决问题

以赛促学

以赛促学则是在项目驱动的基础上更加地增加我们的竞争能力,合作能力,同时一些比较有影响力的比赛经历能拓宽我们的视野,及帮助我们的背景提升。

我在高中时代,有幸地和一群志同道合的伙伴组建了一支机器人联队,我们是做FRC(全球青少年机器人竞赛)。当时的比赛任务就是要求机器人在一个篮球场大小的场地,互相比拼射球,放置「齿轮「在固定地方,爬绳子。哪个队伍的机器人能够更快速地做好任务就能获得更高的分数,分数最高的队伍便获胜。

机器人团队

我们的机器人

完成这个如此大的工程,凭一己之力是不可能的,必须团结队友,把各自的长处都发挥出来,将这个大的任务进行拆分并分工,只有发挥了团队的力量,才能高效的把机器人做出来。能够和大家一起努力合作把机器人做出来,并能够在赛场上驰骋,比拼,是非常难忘非常快乐的。在赛场上,我们为了胜利我们要把对手打败,那么就要求我们的机器人要有更高的性能,更快的速度,而这些要求,都是技术的问题。竞争会让我们变得更加努力,更加强大。

测试机器人

同时,在赛场上我见到了来自不同地区,不同水平的队伍。每个队伍都有各自的特色。有很多强队会给我以前不知道的设计理念,技术方案。同时和他们交流的过程,我们也学习到很多。这些都是会拓宽我们的视野。

观摩请教当年的世界冠军

大佬修车图

当时我玩参加的FRC,在国外许多知名大学都很看重,国际生有竞赛经历的话,对留学申请是挺有帮助的。(然我一个高考生去玩主要还是热爱了)。

如果是大学生的话,参加过一些大型的竞赛,对之后的就业来说也是很大帮助的。我作为机器人方向的学生来讲,比较推荐参加大疆创新举办的Robomaster全国大学生机器人竞赛以及IEEE和各大公司合作举办的ICRA人工智慧挑战赛。

Robomaster机甲大师赛

ICRA人工智慧挑战赛(DJI)

理论与实践的结合

项目驱动对我们有著很强的实践能力的提升,但是影响工程专业学生的深度发展的是理论能力,所以注重实践的同时也要注重理论的学习及积累。理论能力中最重要的是基础学科的理论能力,数学,物理及计算机方面的理论能力是重点。

例如我之前做的机器人,会经常用到麦克纳姆轮底盘,我实现对它的控制是基于开源方案的,但深究其控制原理,就要用到逆运动学的知识,这又涉及到线性代数的内容。没有数学功底是没有办法去理解其中的原理的。当我们在缺乏理论的情况下去做项目,有时候是不知为什么会是这样但我直接用就能把问题给解决。所以要深度发展,要自己做一些更厉害的东西,还是要有很扎实的理论功底,要理论与实践相结和。

麦克纳姆轮步兵车


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