格物斯坦開源金屬結(jié)構(gòu)件的工藝優(yōu)勢(shì)則體現(xiàn)為三方面:教育適配性:快速拆裝結(jié)構(gòu)結(jié)合色彩鮮明的表面氧化涂層,使低齡學(xué)生可徒手完成復(fù)雜機(jī)器人搭建(如仿生蛇、三輪全向輪小車),無(wú)需專業(yè)工具即能實(shí)踐機(jī)械傳動(dòng)原理;工業(yè)級(jí)耐用與擴(kuò)展:鋁合金材質(zhì)抗沖擊性強(qiáng),支持反復(fù)拆裝而不變形,同時(shí)預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化接口(如I2C、UART),兼容舵機(jī)、溫濕度傳感器等300余種電子模塊,學(xué)生可自由設(shè)計(jì)“智能澆花系統(tǒng)”或“腦電波控制積木車”等跨學(xué)科項(xiàng)目;開源生態(tài)整合:結(jié)構(gòu)件與Scratch/Arduino編程平臺(tái)深度兼容,例如主控板GMega基于ATmega2560芯片開發(fā),支持圖形化積木編程一鍵轉(zhuǎn)譯C代碼,學(xué)生從機(jī)械搭建到算法部署形成完整創(chuàng)造閉環(huán)。開放工廠參觀,學(xué)生實(shí)地體驗(yàn)智能制造流程。適合中齡段學(xué)習(xí)的開源平臺(tái)
在開源課程中,學(xué)生需熟練運(yùn)用螺絲刀、套筒等工具組裝鋁合金構(gòu)件,學(xué)習(xí)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條等機(jī)械原理,并應(yīng)用于實(shí)際模型搭建。例如,在“智能伸縮門”項(xiàng)目中,學(xué)生需設(shè)計(jì)限位開關(guān)與齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的精確啟??刂?;在“塔吊”模型中,則需結(jié)合定滑輪與動(dòng)滑輪原理優(yōu)化負(fù)載平衡,理解工程力學(xué)在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的應(yīng)用。課程要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)電路原理,通過Arduino控制器驅(qū)動(dòng)巡線傳感器、超聲波模塊、藍(lán)牙通信單元等300余種電子元件。例如,在“懸崖勒馬”項(xiàng)目中,學(xué)生需配置紅外傳感器探測(cè)邊緣距離,并編寫程序觸發(fā)舵機(jī)急停;在“循跡小車”任務(wù)中,則需調(diào)試灰度傳感器實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)路徑跟蹤,綜合運(yùn)用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)解決動(dòng)態(tài)環(huán)境下的導(dǎo)航問題。進(jìn)階版開源代碼微型機(jī)床課程開源“數(shù)字匠人”設(shè)計(jì)圖,培養(yǎng)智能制造技能。
開源課程中高齡段(13-16歲) 則進(jìn)階至 開源金屬十合一課程 與 Arduino金屬開源機(jī)器人課程。前者分初、中、高三級(jí)(共36課時(shí)),聚焦工程系統(tǒng)設(shè)計(jì):學(xué)生以Arduino開發(fā)板為主控,學(xué)習(xí)C/C++語(yǔ)法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)、蝸桿傳動(dòng)等機(jī)械原理,完成“顏色分類系統(tǒng)”“柔性制造流水線”等工業(yè)級(jí)原型開發(fā),并掌握萬(wàn)用表、示波器等工具的使用。后者則深入仿生學(xué)與人工智能領(lǐng)域——例如設(shè)計(jì)“仿生蜘蛛”時(shí)需協(xié)調(diào)12自由度舵機(jī)運(yùn)動(dòng),調(diào)用陀螺儀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡;而“人形機(jī)器人”項(xiàng)目結(jié)合OpenCV視覺庫(kù)與YOLO目標(biāo)檢測(cè)算法,實(shí)現(xiàn)物體抓取的毫米級(jí)精度控制。
格物斯坦開源系列課程在低齡段(10-13歲) 以 Gbot機(jī)器人課程 為起點(diǎn),學(xué)生通過36課時(shí)的項(xiàng)目實(shí)踐,從Scratch圖形化編程切入硬件交互。例如,在“螳螂機(jī)器人”項(xiàng)目中,學(xué)生需設(shè)計(jì)多關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu),結(jié)合巡線傳感器與超聲模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)避障;而“智能伸縮門”項(xiàng)目則要求學(xué)生運(yùn)用限位開關(guān)與藍(lán)牙模塊,調(diào)試電機(jī)扭矩與齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),理解物理信號(hào)到數(shù)字指令的轉(zhuǎn)換邏輯。課程同步引入 GScratch軟件,支持圖形化指令一鍵轉(zhuǎn)譯為Arduino C代碼,為高階開發(fā)架設(shè)橋梁。開源課程鼓勵(lì)解決真實(shí)問題,如山區(qū)學(xué)生開發(fā)土壤濕度觸發(fā)的灌溉機(jī)器人。
格物斯坦機(jī)器人金屬開源產(chǎn)品的材料主要是結(jié)構(gòu)精細(xì)的鋁合金構(gòu)件:采用工業(yè)級(jí)鋁合金材料,支持快速拆裝,結(jié)構(gòu)件公差精度可達(dá)0.01mm,在使用過程中可確保機(jī)械穩(wěn)定性。且其結(jié)構(gòu)件為六面拼搭設(shè)計(jì):兼容樂高式積木體系,同時(shí)支持舵機(jī)、傳感器等模塊的自由擴(kuò)展,可構(gòu)建從簡(jiǎn)單機(jī)械臂到多自由度仿生機(jī)器人(如仿生蛇、仿生犬)的復(fù)雜形態(tài)??臻g自由度優(yōu)化:仿生機(jī)器人關(guān)節(jié)支持多自由度運(yùn)動(dòng)(如四足機(jī)器人達(dá)12自由度),模擬生物步態(tài)與動(dòng)態(tài)平衡。開源顏色分類系統(tǒng)融合YOLO模型,實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)分揀精度。適合中齡段學(xué)習(xí)的開源平臺(tái)
控制器GC-500支持多自由度系統(tǒng),如螳螂機(jī)器人捕食動(dòng)作的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。適合中齡段學(xué)習(xí)的開源平臺(tái)
開源系列產(chǎn)品的跨學(xué)科整合:結(jié)合3D打印課程,定制非標(biāo)結(jié)構(gòu)件(如輕量化仿生腿),優(yōu)化機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能;“腦電波控制積木車”實(shí)驗(yàn)將專注力轉(zhuǎn)化為前進(jìn)指令,應(yīng)用于特殊教育場(chǎng)景。高等教育與科研仿生機(jī)器人開發(fā):高校團(tuán)隊(duì)基于“格物”仿真平臺(tái)預(yù)演雙足機(jī)器人Tinker的運(yùn)動(dòng)策略,再部署至實(shí)體硬件驗(yàn)證抗風(fēng)壓能力(模擬八級(jí)強(qiáng)風(fēng));通過調(diào)整關(guān)節(jié)參數(shù)(如腿長(zhǎng)、偏轉(zhuǎn)角度),探索四足機(jī)器人Go2的極限負(fù)重(50公斤)與跳躍穩(wěn)定性。人工智能融合:基于ROS開發(fā)“多機(jī)協(xié)作流水線”,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人群體任務(wù)分配與避障算法;集成YOLO目標(biāo)檢測(cè)模型,賦予機(jī)械臂動(dòng)態(tài)抓取能力(如分揀快遞包裹)。適合中齡段學(xué)習(xí)的開源平臺(tái)