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1  引言

    本科生自主创新能力越来越受到广泛的关注，同时又是目前本科教学中的薄弱环节。高水平的大学生创新平台的建设有着极其重要的意义。创新平台的构思与建设有必要考虑以下要素：(1) 大学生现有的知识积累能够启动相应的研究和实验；(2) 能够给大学生以足够的发挥和想象空间；(3) 能够吸引大学学生对科学研究的渴望和兴趣；(4) 能够吸引不同学科的学生参与研究和实验，形成学科交叉。智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果，是很好的研究和实验平台。在同济大学振兴行动计划的支持下，同济大学电子与信息学院建设了“智能机器人”大学生创新基地，采用别建设边运行的策略，经过近2年的努力，“智能机器人”大学生创新基地已初步建成，并取得了很好的成绩。

2  基地框架结构

    “智能机器人”大学生创新基地建设的理念是将创新基地建设成一个培养大学生独立分析问题、解决问题能力的实践平台，着重培养大学生的创新精神和创新能力。同时积极参与一年一度的RoboCup全国机器人大赛，以培养带动竞赛，以竞赛促进培养，充分调动大学生的积极性，主动参与培养创新能力的过程，使大学生在动手实践能力方面取得长足进步， 也使具有特长的学生脱颖而出。与此同时，也希望通过创新基地的活动来促进教学改革，带动相关方向的学科建设。“智能机器人”创新基地设计了机械臂控制、小型机器人、中型机器人、四腿机器人四个项目，图1是“智能机器人”创新基地框架结构图。机械臂采用Katana6自由度轻型关节机器人，控制系统自行设计，小型机器人、中型机器人在机构设计上分别符合RoboCup小型组和中型组的尺寸要求，可以参加RoboCup小型组和中型组的全国机器人比赛，四腿机器人本体采用SONY ERS-7四腿机器人，控制软件自行设计。

3  单元项目简介
3.1 机械臂控制
    机械臂是对人体手臂的模仿，选用Katana 6自由度轻型关节机器人，本体形状如图2所示。夹持器上装有红外、力传感器。由于Katana很轻，也可以和移动平台一起构成移动操作手。Katana 控制系统全开放，提供RS-232串行口与主计算机相连，通过控制6个马达的运动控制机械臂的运动。通过该平台可以进行如下创新实验研究：
    (1) 刚体位姿变换

图2 Katana 6自由度轻型关节机器人

    (2) 机械臂的运动学、动力学分析
    (3) 控制算法特别是先进的控制算法
    (4) 机器人轨迹规划
    (5) 手臂模仿与运动协调

3.2 RoboCup四腿机器人
    RoboCup四腿机器人平台建设直接针对机器人足球比赛。目前，国际上有组织的机器人足球比赛分为两大系列：FIRA和ROBOCUP。FIRA与ROBOCUP的最大区别在于FIRA是集中控制，而ROBOCUP是分布式控制。ROBOCUP自1997年成立起每年举办一次，是目前国际上规模最大、影响最广泛的机器人足球赛和学术会议[1]。其最重要的目的就是检验信息自动化的前沿研究，特别是多主体系统研究的最新成果，交流新思想，从而更好地推动基础研究和应用基础研究及其成果转化。Sony四腿机器人足球赛始于1997年，在日本名古物举行，是ROBOCUP足球世界杯赛足球比赛的主要项目之一，中国机器人足球大赛也在2004年首次加入了该比赛项目。四腿机器人是向两腿机器人过渡的一个重要环节，自身又具有独立的研究意义