摘要：针对现有专业机器人教学培训平台紧缺、机器人产教脱节、机器人专业人才需求量大等问题，搭建由校企合作完成的深度产教学研一体化ROS2BOT科研教育机器人培训平台。本文基于ROS控制系统的开源硬件和软件工艺，将传统机器人的复杂研发转为易入性人机测试开发，填补实验设备综合性不强、与企业实际脱轨的问题，形成既能满足现今企业对机器人专业人才的需求、又能提供集产教学研一体化的综合性实验平台，较针对性地锻炼学生的实操能力和科研能力。

关键词：科研教育机器人；ROS控制系统；数字经济

一、ROS2BOT科研教育机器人的设计及技术

（一）总体设计

该平台一种基于ROS控制系统开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元、载体；硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口，硬件单元设置在载体上。ROS2BOT科研教育机器人平台还包括教学科研应用接口，而教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面，除应用接口外，还包括上位机和通信系统。

其传感器可为多个或单个，根据教学科研内容设置选择相应的传感器。所述传感器为基本型传感器，包括视觉传感器、位置传感器、速度传感器。其远程接口连接控制端，传达指令与程序，保存为库文件，使用者调用所述库文件实现教学科研功能，上位机则通过通信系统与硬件单元通信获取并控制载体状态以实现相应功能进行教学科研。

（二）主要技术

1. 采用开源ROS系统的机器人编程与控制系统研发。

（1）编程的设计

ROS2BOT科研教育机器人采用离线编程设计，运用国内顶尖RobotArt软件进行编程设计。根据教学或科研需要所进行的几何数模设计，自动生成运动轨迹，进而控制机器人，使其在面对复杂的编程任务中也能进行编程。设计图形化指令，并运用完美迷宫生成算法解决其模块间的布线问题。

（2）系统设计

整个机器人控制系统涉及三个方面：控制硬件、控制系统软件、控制系统通信。本系统采用嵌入式计算机，即微型电脑+嵌入式微处理器，微型电脑负责主控，嵌入式微处理器负责底下的小模块[4]。本平台是基于ROS控制系统，故在主控程序上，皆高于1kHZ。控制系统通信也是根据教学需要和一些实时运行的是呀数据量来进行选择。ROS系统即囊括了定位绘图、行动规划、感知、模拟等实现不同功能的各种软件包，即可实现将传统机器人的复杂研发转化为简单易入的人机测试开发，并保证机器人的可靠性和技术服务的连续性[5]。

2.基于自然标识的自主定位和导航技术的应用。

（1）激光定位

利用激光雷达完成传感信息的输入，通过深度学习完成方法对复杂大场景进行特征提取，寻找定位损失函数的最小值完成机器人的位置确定。以及完成无标识全局定位与里程及局部定位高融合的激光定位。

（2）导航技术

结合激光雷达导航和惯性导航传感器实现复杂大场景的精确定位和导航。其惯性导航通过惯性器件来测量载体位置、形态等信息，完成对自身的方向姿态的自我感知和定位。帮助机器人规划路径、角度的转向等，便不需铺设导轨，提升其便利性。

二、探究的意义

（一）坚持问题导向，通过产教融合加强高新技术企业与高校研发协作，促进数字经济良性循环。近年来，我国数字经济迅猛发展，2019 年数字经济增加值规模超过 35 万亿元，数字经济占 GDP 比重超过 36%，我国跃居全球第二大数字经济体。卡脖子问题成为制约数字经济发展的主要国际因素。要根本性解决关键领域卡脖子问题，也必然要求关键领域关键技术的人才梯队建设，必然要求各重点高校围绕高端芯片制造、操作系统底层研发、云超算算法、大数据存储与采集、机器人知识等方向通过“揭榜挂帅”等方式推动“临门一脚”关键技术产业化，推进自主创新产品应用。

（二）把握数字经济新阶段、贯彻高等教育新理念、构建高校产教融合新格局。数字经济新技术、新产业、新业态、新模式层出不穷，数字经济所包含的平台经济、共享经济是由互联网、大数据、机器人、人工智能、云计算等多种信息技术混合支撑的服务平台。

（三）推动一批数字化转型复合型人才培养，满足老旧产业转型。习近平总书记明确要求，要“抢抓数字经济发展机遇”。传统工业可凭借引入数字技术研发人才、工业互联网人才、智信会计人才、数字供应链人才推动传统企业在研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等 环节的数字化应用，以点带面，加快数字经济服务实体经济，实现中国制造 2025 目标。。

（四）加快新基建人才培养，夯实国内数字经济人才国际核心竞争力。随着央行、商务部进一步推动数字人民币试点，加大金融开放力度，稳步推进人民币国际化，以服务实体经济为根本，优化和稳定全球产业链、供应链，服务好双循环新发展格局。从国内国际双循环角度出发，为国家加快数字经济国际通道提供优质人才，共建‘一带一路’， 共享数字经济。

三、实践的启示

（一）内外结合，加强师资力量的培养。

1、加强国际国内交流，做好校校联合，共享数字经济人才培养经验。加强与国外有关高校研究机构的交流与合作，进一步加大国际交流范围、层次和力度，搭建国际ROS2BOT技术和数字经济人才-培养交流舞台。

2、通过邀请机器人行业拥有丰富经验的从业人员进行授课，更新和丰富机器人课程教师知识储备。全面培养教师课堂教学展示能力和新媒体新技术的灵活运用能力，实现教师综合素质的整体提高。每年除推荐教师参加我省的培训项目外，还需部分教师在机器人技术前沿高校做访问学者、课程研修、开展学术交流活动。

3、创新人才组织模式，组建“双师双能型”学术团队，以课程群或专业为建设平台，结合学科（专业）、行业现状，开展教学研究与改革。建立教学团队运行机制、监督约束机制。以相关院（部）、学科、 科研平台为依托，组建应用型科技团队，开展能够形成明确学科方向，具有地域及行业企业特色与优势的应用性研究，增强学校整体科研水平和服务地方经济社会发展的能力，促进学科交叉融合，形成科研可持续发展的长效机制。

（二）、引入新技术赋能教育，校企联合共育机器人教育人才

1、与企业合作共建学科实验基地，搭建机器人综合实验教学平台。将学识理论运用到实际操作，通过校企合作的模式共同打造机器人人才孵化基地，共育符合产业需求的机器人应用人才，完成数字经济背景下机器人应用在高校的开发与实践。

2、新技术应用能够赋予商科与工科教育新的内涵，通过“把新技术培养体系搬进校园”，进行专业创新和人才培养方案改革，根据人才培养思维和能力体系，把技术应用场景化，项目碎片任务化，让学生带着具体任务和项目需求，最终通过新技术引领的创新思维模式，实现对机器人技术应用。

参考文献：

[1] 毕津滔，张婉鹂.高校机器人教学改革新思路之探索[J].信息通信，2013（3）[2] 邓知辉，刘锰.机器人技术应用领域大学生创新创业研究与实践.电脑与电信，2019（11）

基金项目：2023年度广西财经学院校级教改创新创业专项资助项目“基于数字经济背景下ROS2BOT科研教育机器人在高校创新创业训练中的探索与实践”，项目编号：2003XJJGCY08。