摘要：随着科技的快速发展，机器人技术逐渐成为电气工程及其自动化专业的重要研究方向。其中，室外扫地机器人作为服务机器人的一种，具有广阔的应用前景。本文将探讨室外扫地机器人在电气工程及其自动化专业教学中的应用与实践，旨在提升教学质量，培养出更符合社会需求的电气工程人才。

关键词：室外扫地机器人；电气工程及其自动化；高校教学；基本应用

一、引言

当前，高校电气工程及其自动化专业呈现出蓬勃的发展态势，但仍存在一些问题和挑战。从专业课程设置来看，电气工程及其自动化专业涵盖了电气工程基础、控制理论及工程、计算机应用技术等多方面的知识，旨在培养掌握电气工程领域的基本理论、基本知识和基本技能的专业人才。然而，在实践中，一些高校过于注重理论教学而忽视实践教学，导致学生缺乏实际操作能力和创新思维。此外，随着科技的不断进步，电气工程及其自动化专业领域的新技术、新方法层出不穷，但部分高校的教学内容更新较慢，与实际应用有所脱节。因此，为了提高教学质量，高校需要不断优化课程设置，加强实践教学环节，关注行业动态，及时将新技术、新方法引入课堂，从而培养出既具有扎实理论基础又具备实际操作能力的优秀电气工程人才。

随着社会的发展，机器人技术逐渐渗透到各个领域，尤其在服务行业，机器人技术的应用越来越广泛。作为服务机器人的一种，室外扫地机器人具有自主导航、路径规划、智能避障等功能，可以完成室外环境的清扫工作。因此，在电气工程及其自动化专业教学中，引入室外扫地机器人作为教学辅助工具，可以帮助学生更好地理解机器人技术的基本原理和应用场景。

二、室外扫地机器人的基本原理及应用

2.1基本原理

室外扫地机器人是一种集成了多种技术的综合性自动化设备。其基本原理包括传感器技术、导航技术、路径规划算法以及电机控制技术等。传感器技术是室外扫地机器人的重要组成部分，主要包括红外线传感器、超声波传感器、摄像头等，用于感知周围环境，识别障碍物和地形变化，从而为机器人提供精确的环境信息。

导航技术是室外扫地机器人的核心，通过GPS、IMU、轮速传感器等多传感器融合技术实现精确的定位和导航。机器人能够根据预设的地图和路径进行自主巡航，同时具备自动避障和越障功能，有效提高了清扫效率。

路径规划算法是实现机器人高效清扫的关键。通过预设的路径和算法，机器人能够根据环境信息动态调整清扫路线，避免重复清扫和遗漏，提高清扫覆盖率。

电机控制技术则是室外扫地机器人的执行机构，通过精确控制电机的转速和转向，实现机器人的灵活移动和精确动作，完成清扫任务。

2.2应用场景

室外扫地机器人可广泛应用于公园、广场、校园等室外公共场所的清扫工作。通过智能化的路径规划和自主导航，机器人能够完成复杂环境下的清扫任务，提高清扫效率，降低人力成本。

三、室外扫地机器人在电气工程及其自动化专业教学中的应用

在电气工程及其自动化专业教学中，室外扫地机器人作为一种先进的自动化设备，为学生提供了宝贵的实践机会。它不仅能够帮助学生深入理解专业知识，还可以培养他们的实际操作能力和创新思维。

在理论教学方面，教师可以结合室外扫地机器人的实际工作原理，详细讲解电气工程的核心知识点。例如，通过分析机器人的传感器技术，学生可以深入了解不同类型传感器的原理和应用，进而掌握信号处理和数据分析的方法。在导航技术方面，教师可以引导学生研究多传感器融合技术、路径规划算法等，使他们能够理解机器人如何实现自主导航和路径规划。此外，教师还可以结合实际案例，向学生介绍室外扫地机器人的系统架构、电机控制技术等，帮助他们全面了解机器人系统的设计和实现。

实践教学是培养学生实际操作能力和创新思维的关键环节。教师可以组织学生进行室外扫地机器人的实际操作和调试，让他们亲身体验机器人的工作过程。通过实际操作，学生可以发现并解决实际中遇到的问题，加深对理论知识的理解。同时，教师还可以引导学生开展创新性的项目研究，鼓励他们对机器人技术进行改进或拓展。例如，学生可以研究新型传感器技术，提高机器人的环境感知能力；优化路径规划算法，提高清扫效率；探索机器人的自主充电和续航技术等。通过这些项目研究，学生可以培养创新思维和科研能力，为未来的学术研究和职业生涯打下基础。

校企合作是提升电气工程及其自动化专业教学质量的重要途径。学校可以与企业合作，共同研发室外扫地机器人，将理论知识与实际应用相结合。通过参与实际项目，学生能够获得宝贵的实践经验，提升自身的职业素养和团队协作能力。同时，企业也可以为学生提供实习机会，让他们在实际工作中进一步锻炼技能和积累经验。

四、室外扫地机器人在电气工程及其自动化专业教学中的优化方案

4.1完善课程体系

为了更好地将室外扫地机器人融入电气工程及其自动化专业教学，需要进一步完善课程体系。可以在课程中增加机器人技术基础、传感器技术、计算机视觉等相关内容，为学生打下扎实的理论基础。

4.2开展项目式教学

通过开展室外扫地机器人项目式教学，让学生在实践中掌握机器人技术的实际应用。学生可以分组进行项目实践，从机器人硬件搭建、软件编程到实际运行调试，全程参与项目实践，提高实际操作能力。

4.3加强校企合作

加强学校与机器人企业的合作，共同开展实践教学活动。企业可以提供先进的室外扫地机器人设备和技术支持，学校则为企业输送优秀人才。通过校企合作，实现资源共享，提升教学质量。

五、结论

室外扫地机器人在电气工程及其自动化专业教学中的应用与探索具有重要的现实意义。通过完善课程体系、开展项目式教学、加强校企合作等措施，可以提升教学质量，培养出更符合社会需求的电气工程人才。同时，也有助于推动机器人技术的普及与发展，为我国的电气工程领域注入新的活力。随着科技的不断进步，室外扫地机器人技术将更加成熟，应用范围也将不断扩大。因此，对于电气工程及其自动化专业的教学来说，应继续关注机器人技术的最新发展，不断探索新的教学方法和手段，以培养出更多优秀的电气工程人才。

参考文献

[1]刘双华.电气工程及其自动化专业教学改革与探索[J].时代农机，2020：2.

[2]张颖，王琳，吴庆洪.自动化专业知识在扫地机器人中的应用[J].教育信息化论坛，2019：2.

[3]刘佳韬.电气工程及其自动化专业应用型人才培养探索[J].数码设计（上），2018：6-7.

本项目由广工大教字〔2023〕51号教学改革项目《揭阳校区电气工程及其自动化专业创新创业教育实践研究》；广东工业大学大学生创新创业训练计划项目资助。源于广东省大学生创新创业训练项目《户外太阳能扫地机器人》，项目编号：S202311845263 。

作者简介：杨超（1979-），男，黑龙江人，广东工业大学教师，副教授，主要研究方向为电气工程，控制工程，人工智能等。