摘要：BEAM机器人是是为了仿照生物的一些生理结构或是动作行为来简化繁琐的控制过程。它所需要的元器件力争避繁就简。我们在职业教育机械电子类的课堂上，为了帮助学生树立自信，提升兴趣，将BEAM机器人作为学生实践的第一课。这个课程，不但可以让职业院校的学生由浅入深的了解他们所学专业的作用，提升他们的动手能力，并且了解他们的专业课程之间的联系。
关键字：BWAM；机器人；职业教育
当今我们国家的职业教育，特别是中等职业学校的学生，大多数为应试教育所淘汰下来的学生，对于自己在普通学校学习屡战屡败，而失去自信，以至于“被迫”选择职业教育，故此多数对所学学科抱有搪塞，甚至抵触的情绪，缺乏学习兴趣。
为提升课堂教学的效果，让学生重新拾起自信，我们对机电类职教院校中的班级，初期开展了德国双元制教育，运用行为导向教学法，让学生们对机械和电子领域产生浓厚的兴趣。
为此，我们在中等职业教育课堂上，率先引进并且展开了一系列“入门学科”，力争让学生了解自己的专业，认识自己的专业，亲身体验，重拾自信，从而爱上自己的学科，乃至愿意为这个学科奉献终身。
我们的学科基于创新教育，结合传统的实习教学，引进国外先进的课堂教学模式，开展现场实际操作，脱离传统教育模式和体系，在保证安全的情况下，引导学生独立自主的完成一项机械电子一体化产品。
那么，在现有条件，和学生基础的前提条件下，我们的入门学科开展，需要一个非常“酷炫”的任务来支撑。对于新入门的职业院校学生，既不能操作复杂的机械电路，又不具备基本的编程知识。如何给学生选好课堂驱动任务，便成为了这个学科成败的关键。
我们想到了一个主意，机器人。
直接购买可组装的机器人是一种简单便利的捷径，但是这样机器人往往限制就比较多，而且需要另外的程序设定。一般人可以遵从着指导说明来完成一个机器人的制作，但如果要在此基础上继续发挥就有难度了。
那么有没有一种更加简便的机器人制作方法呢？
上个世纪八十年代末，美国的MarkTilden（马克，特尔顿）博士就提出了BEAM机器人概念，设计并制作了第一件基于这个概念的机器人。
马克博士的初衷，是为了仿照生物的一些生理结构或是动作行为来简化繁琐的控制过程，并且将这个想法当做设计思路制作出了一种包含控制元件的电路，这种电路被马克博士称为神经元。
这种控制方法可以模拟生物的应激过程，神经元使用的是电路开关，极其简单易懂。这样在我们的教学课堂上，对于初级入门者而言，也就具备了一些基本条件。他们非常乐于使用这类简单的东西来做一些非常“酷”的事儿。
BEAM机器人一般译作仿生机器人，BEAM是缩写的英文，由四个英文单词Biology（仿生）、Electronics（电子）、Aesthetics（美学）、Mechanics（机械）的首字母组合而成， BEAM机器人就是结合了这些技术的要点而制作出来的机器人。
一般来说，BEAM机器人和其他机器人的构成没有区别，全部都是由四个部分构成，在我们大课堂中，这些结构会让学生们初步了解未来机械的一些基本要素。通过对着四个部分的操作，他们懂得了一个非常酷炫的作品，是需要大家组成团队来完成的，而并非依靠个人的能力所产生的。这四个部分，我们会将其避繁就简的体现在BEAM机械人中。
机器人本体结构是机体结构和机械传动系统，也是机器人的支承基础和执行机构。是一台机器人在动力学，结构和机械性能方面的直观体现。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
制作机械本体所需要的，是非常高的动手能力，BEAM机器人的结构简单，基本上由学生们使用PVC或者薄金属片手工制作完成，在整个制作过程中，他们就会意识到制作机械本体时自己对机械知识的掌握程度究竟到了哪一个层次，甚至还会在制作过程中主动翻开书本寻找解决问题的方法。
驱动器是机器人的动力系统，相当于人的心血管系统，一般由驱动装置和传动机构两部分组成。因驱动方式的不同，驱动装置可以分成电动、液动和气动三种类型。我们的BEAM机器人所采用的是最简化且安全的驱动方式，3V小马达。这种小马马达广泛应用在电子玩具和剃须刀上，在机电市场的成本非常低。
但是这并不代表我们的BEAM技术就是廉价的。还有的同学会拆掉她的太阳能小电扇使用硅板来利用太阳的能量。很显然，BEAM机器人发现了守财奴，也成全了败家子。但是为了学术，他们非常乐意彰显自己心底的原生态本性，这也让老师更加了解他们的个性。
我们的学生在安装驱动器的时候，必须考虑到它的传动性能与安装精度。在整个机器人制作过程中，这个驱动器的安装需要耗费很长的时间来计算和设计。学生们在这一步骤，会在脑子里虚拟构想机械本体的所有运动范围，最终确定使用什么样的“廉价”电机，他们必须学会在成本与能耗之间衡量，任何一个愚蠢的决策都会导致任务的效果不理想。
控制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑功能，负责对作业指令信息、内外环境信息进行处理，并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、沿确定的位置或轨迹运动，完成特定的作业。
我们的BEAM机器人属于开环控制中的简单程序控制。
往往只做这一步骤，学生就回去恶补以往学过的电气知识，并且在电路与神经元元件的关系上心甘情愿的耗费掉自己和手机一起度过的青春。我们并不拒绝他们去使用手机从网络查找一些技术文件，如果可以这样利用手机，何乐而不为。他们习惯这种便捷的方式，我们为什么要去干预。
传感器是机器人的感测系统，相当于人的感觉器官，是机器人系统的重要组成部分，包括内部传感器和外部传感器两大类。在BEAM机器人领域里，传感器一般使用可触发且可以直接刚性的神经元元件。
在这个环节中，学生会非常自主的学会作出电路图的规划与神经元元件的布置计划。会对以后的可编程序控制器（PLC）产生一个非常抽象的初步概念。这正是我们所希望达到的教学目标。
在制作过程中,信息收集阶段有学生自己设计和规划所需要的材料与设备,教师合理的分配设备使用与统一购买材料。在材料到达之前学生必须完成设计并交给导师审核。
计划阶段，学生需要根据引导文步骤填写材料工艺表格并来完成图纸。并且选择他们自己的队友，分组开展研讨会。教师除控制课堂至于，不得随意干预学生的创意。
决策阶段，教师要当面审查学生的计划，并且引导他们做出决策，我们更加需要去发现有思想，敢于提出设想的学生。
实施阶段，由学生自己完成，我们必须意识到学生们自己去发现错误，这样的经历对于他们来说是多么的宝贵。
任务控制阶段，教师对学生的工艺过程，在决策阶段已经做出指导，不应继续干预。
最后的完成评估阶段，我们会安排一场别开生面的机器人对抗赛，让学生们尽情地展示自己和他们心爱的作品。在现场，我们会要请家长来现场观摩，让家长群体看到自己的孩子在某一方面的才能。
BEAM机器人在学生之间，逐步的形成了一种公认的规范，目前我们的学生之间所公认的基本规范有以下3点：
第一，为了省钱，尽可能使用最少的电子元件；第二，为了环保和省钱，采用回收材料以及废料来制作；第三，为了后期省钱，当然还是为了省钱，尽量使用辐射能作为动力来源，大多数情况下就是太阳能。
由此可见，BEAM机器人非常适合那些有想法有创意却苦于自己没有编程方面特长的初学者，基本上只要懂焊接，并具备基本的动手能力，都可以在这种理念下做出属于自己的BEAM机器人。在这种任务驱动下，帮助学生树立了自信，让他们懂得了祝贺自主学习，查漏补缺。更让他们之间拥有了宝贵的团队意识，很显然，我们的目的达到了。在接下来的学科里，他们会更加投入的进行下一个阶段的理论知识学习。同时也证实了BEAM机器人在职业教育中的初级入门阶段是一个非常好的学习项目。
论文作者:李贺,杨琴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
标签：机器人论文; 学生论文; 自己的论文; 机械论文; 神经元论文; 阶段论文; 学生们论文; 《电力设备》2018年第17期论文;