在這裡我根據個人的經歷及見解談一談工程專業的學生的發展。

高新技術產業的飛速發展以及行業激烈的競爭,工程技術的高速迭代,同時跨專業跨領域的技術融合的趨勢日漸增多,傳統的工程人才培養模式已經無法跟上時代的發展。社會對綜合能力強,應用能力強,自我迭代能力強,跨專業能力強的人才需求日漸增多。由於國家目前處於轉型階段,傳統行業的比率將會下降,對創新創業的需求也較大,所以對具有創新創業能力的人才需求日漸增多。而傳統的工科教育,照著教材去學理論,在這樣的時代條件下是很低效的。

項目驅動

基於項目的學習方式,是一種更能激發我們的的學習熱情,增強我們的學習成就感,從而增強自我學習能力的一種方式,同時能夠加強我們的動手能力,應用能力,資源整合及利用能力。

在我的高中時代,我在大疆創新舉辦的機器人培訓營裏做過一個能完成華容道遊戲的機器人項目。機器人要實現的功能是,通過撥動華容道里的滑塊,最終把一個華容道里的目標滑塊推出華容道。

開心地看著機器人玩華容道

當時我是負責控制部分,作為高中生的我沒有豐富的控制理論基礎,我之前也沒有碰過我們驅動機器人每個軸運動的步進電機。時間非常有限,大疆的工程師只給我們做這個項目只有兩天時間。於是我便從項目本身出發,首先是要熟悉我要控制的對象——步進電機,於是我便上網找資料。然後我一查發現網路上會有非常多的關於步進電機資料,然後就能簡要知道步進電機工作原理及控制方式。步進電機的精確控制已有電機驅動封裝好了,我只需要將主控板連接電機驅動器,建立主控板與電機驅動器的通信就好。於是我繼續上網查電機驅動器的驅動方式,它是以pwm信號來控制轉動度數,digital信號控制轉動方式。於是我便動手寫程序實現電機的控制。

步進電機與電機驅動

當我真正開始動手的時候會遇到很多問題,例如我不知道pwm週期所對應轉動的角度,網路上也沒有我使用的電機驅動的相關解釋,這時我只能靠自己動手去試,不斷地實驗,最終建立出一個pwm信號與轉動的映射。項目的過程中,很經常會出現一些你無法預料的問題,我當時就是遇到過電路板的某些引腳無法使用的問題,還有就是萬用表壞了的問題。然後不斷地排除錯誤,解決問題。在項目的驅動下,我的學習是自主的,並且通過自己的學習和努力最終實現了功能,我就會有很強的成就感,這種成就感會驅動會是一種很好的反饋,驅動我去學習。

很開心地解決問題

以賽促學

以賽促學則是在項目驅動的基礎上更加地增加我們的競爭能力,合作能力,同時一些比較有影響力的比賽經歷能拓寬我們的視野,及幫助我們的背景提升。

我在高中時代,有幸地和一羣志同道合的夥伴組建了一支機器人聯隊,我們是做FRC(全球青少年機器人競賽)。當時的比賽任務就是要求機器人在一個籃球場大小的場地,互相比拼射球,放置「齒輪「在固定地方,爬繩子。哪個隊伍的機器人能夠更快速地做好任務就能獲得更高的分數,分數最高的隊伍便獲勝。

機器人團隊

我們的機器人

完成這個如此大的工程,憑一己之力是不可能的,必須團結隊友,把各自的長處都發揮出來,將這個大的任務進行拆分並分工,只有發揮了團隊的力量,才能高效的把機器人做出來。能夠和大家一起努力合作把機器人做出來,並能夠在賽場上馳騁,比拼,是非常難忘非常快樂的。在賽場上,我們為了勝利我們要把對手打敗,那麼就要求我們的機器人要有更高的性能,更快的速度,而這些要求,都是技術的問題。競爭會讓我們變得更加努力,更加強大。

測試機器人

同時,在賽場上我見到了來自不同地區,不同水平的隊伍。每個隊伍都有各自的特色。有很多強隊會給我以前不知道的設計理念,技術方案。同時和他們交流的過程,我們也學習到很多。這些都是會拓寬我們的視野。

觀摩請教當年的世界冠軍

大佬修車圖

當時我玩參加的FRC,在國外許多知名大學都很看重,國際生有競賽經歷的話,對留學申請是挺有幫助的。(然我一個高考生去玩主要還是熱愛了)。

如果是大學生的話,參加過一些大型的競賽,對之後的就業來說也是很大幫助的。我作為機器人方向的學生來講,比較推薦參加大疆創新舉辦的Robomaster全國大學生機器人競賽以及IEEE和各大公司合作舉辦的ICRA人工智慧挑戰賽。

Robomaster機甲大師賽

ICRA人工智慧挑戰賽(DJI)

理論與實踐的結合

項目驅動對我們有著很強的實踐能力的提升,但是影響工程專業學生的深度發展的是理論能力,所以注重實踐的同時也要注重理論的學習及積累。理論能力中最重要的是基礎學科的理論能力,數學,物理及計算機方面的理論能力是重點。

例如我之前做的機器人,會經常用到麥克納姆輪底盤,我實現對它的控制是基於開源方案的,但深究其控制原理,就要用到逆運動學的知識,這又涉及到線性代數的內容。沒有數學功底是沒有辦法去理解其中的原理的。當我們在缺乏理論的情況下去做項目,有時候是不知為什麼會是這樣但我直接用就能把問題給解決。所以要深度發展,要自己做一些更厲害的東西,還是要有很紮實的理論功底,要理論與實踐相結和。

麥克納姆輪步兵車


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