X机器人创新挑战营:造梦火星车,探索工程奥秘
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01 营地简介
X机器人创新挑战营面向G6-G12年级的学生,使用全球教育机器人平台——VEX V5 ,采用项目制的授课方式,帮助学生掌握工程设计思维,锻炼学生在程序设计、机械设计、机器人软硬件平台、三维建模、算法设计等方面的技能。
每期营地将由导师带领学员打造出一台具有机械结构、感知结构、控制系统、执行系统、通讯系统的机器人。2025年寒假,X机器人创新挑战营地将以“火星车”为主题,带领学生从基础理论到实际操作,逐步构建一台模拟祝融号火星车。
X机器人创新挑战营地主题 ——火星车
人类研制火星车的历史可以追溯到20世纪60年代。前后经历前苏联“火星3号”、美国NASA的“旅居者号”、“勇气号”、“机遇号”、“好奇号”、“毅力号”进行针对火星的研究。
中国在2021年也成功加入火星探测的行列,“天问一号”任务携带的“祝融号”成功着陆乌托邦平原,成为第二个在火星表面运作的火星车。
祝融号的任务包括对火星地质、气象和磁场进行科学探测,标志着中国在深空探测技术上的重大突破。
02 营地内容
结构组
学习并掌握火星车结构系统,使用 V5 硬件平台实现火星车的结构设计与搭建。
祝融号的结构设计紧凑,具备强大的抗辐射和抗寒能力。车体外壳采用轻量化材料,能够有效抵御火星表面的极端温差和尘暴影响。其太阳能电池板为主要能源来源,并配有专门的散热系统,确保火星车在极端环境下能够长时间持续运作。
运动组
学习并掌握火星车运动特点,使用V5硬件平台实现火星车的各项运动功能。
祝融号采用六轮设计,具备独立悬挂系统,适应火星表面的崎岖地形。其车轮可灵活转向,具备较强的越障能力,并能在沙地等复杂环境中稳定行驶,最高时速约为200米/小时。该设计允许它在火星表面长时间自主运行,并能跨越一些较大的障碍物。
感知组
学习并掌握火星车传感系统,使用开源硬件平台实验火星车的各项感知功能。
祝融号搭载了六种科学仪器,包括火星地表探测雷达、多光谱相机、气象监测仪等。这些设备使它能对火星的地形、气候和土壤组成进行详细感知与分析,尤其是其雷达可以探测地下结构,帮助研究火星的地质历史和潜在的水冰分布。
机器人软硬件平台
01VEX V5 软硬件平台
V5是MCL战队参加VEX V5RC比赛所使用的软硬件平台,它在比赛中稳定出色的使用体验得到参赛赛队与教练的一致认可。在X Camp@Mars Rover营地当中,运动组和结构组将使用V5平台打造火星车的结构与机械运动部分。
02Arduino 开源硬件平台
Arduino是全球闻名的开源硬件平台,其丰富的拓展能力和通用的传感器资源能够最大限度地满足学生的使用需求。在X Camp@Mars Rover营地当中,感知组的小组成员将使用 Arduino作为硬件平台,学习温湿度、灯光、AI摄像头等传感器进行火星车感知部分的搭建。
033D 打印 & 钣金加工
3D打印和钣金加工在机器人搭建中至关重要。3D打印能快速制造复杂零件,提升设计灵活性;钣金加工则提供高强度、耐用的金属结构,确保机器人稳定性与耐久性。
03 营地日程
营地为期5天,日程安排为:
上午:9:30-12:00
午餐:12:00-13:30
下午:13:30-18:30
结构组
结构设计:学习如何设计火星车的框架和结构,考虑材料的选择和强度。
力学原理:了解基本的力学知识,如何使火星车在不平坦的地面上保持稳定。
组装与测试:实际组装火星车的各个部件,进行测试和调整,以确保其功能正常。
运动组
电机和驱动系统:学习电机的种类和工作原理,了解如何控制电机以驱动火星车的轮子。
移动机制:探索不同的移动方式,并设计适合火星表面的移动方案。
控制系统:学习如何使用Arduino或其他控制器来编程和控制运动,包括速度和方向的调整。
感知组
传感器类型:了解不同类型的传感器(如距离传感器、温度传感器、AI 摄像头等)及其应用。
数据采集:学习如何收集和处理传感器数据,包括数据的传输和存储。
环境感知:探讨如何让火星车能够识别环境中的障碍物、温度变化等,并作出相应反应。
04 师资团队
火星蜂巢实验室硬件研发团队
SRCC超级机器人俱乐部竞赛教练
985/211高校理工科专业背景、工程创客极客、平均5年+机器人辅导经验
往年VEX机器人大赛获奖经历:
• 2023-2024赛季VEX亚洲锦标赛中国总决赛一等奖、上海站冠军、全能奖
• 2022-2023赛季VEX亚洲锦标赛一等奖
• 2019-2020赛季VEX世界锦标赛全能冠军、联赛冠军、技能赛亚军
• 2018-2019赛季VEX世界锦标赛技能赛冠军
• 2017-2018赛季VEX世界锦标赛全能冠军、联赛冠军、技能赛冠军、最佳设计奖、VEX历史上第一个大满贯得主
• 2016-2017赛季VEX世界锦标赛全能冠军、技能赛亚军
05 营地收获
个人项目工程笔记
通过记录设计思路、实验过程、问题解决策略以及最终成果,学会如何系统地思考和规划工程项目,为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。
国际火星学会工程项目证书
由国际火星学会颁发的工程项目证书不仅是对学员在营地期间所学知识和技能的认可,也是个人履历上的亮点,对于申请国内外知名学府和未来职业发展都具有极高的价值。
一群年龄相仿、兴趣相投的工程伙伴
在X Camp,学员将结识来自不同背景但同样对工程充满热情的伙伴。通过团队合作,面对挑战,解决问题,不仅增强团队协作能力,还能学会如何在多元化的团队中发挥自己的优势,实现共同目标。
工程技能及软实力提升
通过亲手设计和构建机器人,培养严谨的工程思维和团队合作意识,增强实践经验,激发创新思维,同时开拓国际视野,为未来的全球竞争做好准备。
06 可衔接竞赛
VEX V5RC世界机器人竞赛
全国青少年科技创新大赛
康莱德创新挑战赛
iGEM国际基因工程机器大赛
其他工程类科创竞赛
个人机器人科研项目
07 营地安排
• 营地时间:2025年1月18日-1月22日
• 适合年级:G6-G12
• 招生对象:
对机器人感兴趣的学生:机器人涵盖多个学科领域:程序设计、机械设计、材料工程、物联网、人工智能等等,X机器人创新挑战营地为学生们提供丰富的技能训练、科学方法论的工程实践机会。
想要参加或已经参加过VEX/FTC/FRC机器人竞赛的学生:X机器人创新挑战营地采用VEX V5软硬件平台,VEX V5软硬件平台也是三大机器人赛指定或推荐的软硬件平台。
• 上课地点:STEMHUB@杭州
• 上课地点:STEMHUB@上海
STEMHUB工程环境
STEMHUB融合教育创新中心为了满足学生的工程实践需求。每个HUB都拥有超过1000平方米的科研与教学空间,其中机器人实验室、V5硬件、数字化加工中心、人工智能实验室在X机器人创新实验室均对学生开放。
营地参与流程
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建立个人学习群
开营
营地总结与反馈
MCL火星蜂巢实验室是一家新锐科创服务平台,旨在为政府、学校、企业、个人提供科创解决方案。创设了包含教师Teachers、设备Equipment、课程Curriculum、竞赛Competition、科创实验空间STEM Lab Design and Setup(TECCS)五大板块的综合解决方案。聚焦超前沿火星主题,以火星探索为大背景,围绕机器人、人工智能、设计、工程创客、未来生物等领域进行设备、课程的开发和服务。
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