“飞跃”项目教学生些什么呢？

 

学生在设计和搭建机器人过程中可以学习数学、自然科学、工程设计和物理学。学生在使用工业标准的软件和硬件时，将涉及数学、物理、化学、几何学、三角学、电子学、规划设计、计算机控制、工程机械、工业设计等科学知识。他们在团队合作学会妥协。他们懂得了管理时间和资源的重要性。他们还将引入系统和系统分析的概念。机器人创新教育开发了学生与工作相关的以下能力：时间管理；资源分配；团队合作；信息采集；系统分析；设计与工程。

 

 

卡耐基·梅隆大学是NASA航空航天科研任务的主要承制单位之一，机器人研究所从事过自动驶车、月球探测步行机器人，单轮陀螺式滚动探测机器人，无人地面战车（UGCV）,空间机器人等的研究。

 

 

机器人技术为什么重要呢？

 

我们日常生活中应用的技术都在过去的十年里发展起来的。唯一不变的是变化，呈指数的变化改变着我们周围的世界。如果你象我们一样相信是科学家和技术专家拥有对你未来生活最大的影响，你将发现机器人教育正好可以做到这些。女孩子们象男孩子一样发现在设计、搭建机器人和给机器人编程中的快乐。机器人技术使学生感受到现代技术的魅力。我们希望我们所激发影响的学生能创造出我们未来生活所必需的技术。

 

 

 

卡耐基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）,简称CMU，坐落在宾夕法尼亚州的匹兹堡（Pittsburgh），是一所享誉世界的私立顶级研究型大学，由钢铁大王兼慈善家安德鲁·卡耐基于1990年创建，该校拥有全美顶级计算机学院和戏剧学校，其艺术学校、商学院、工学院以及公共管理学院也都在全美名列前茅。该校吸引了来自全美50个州以及世界各国的人才，共有18名诺贝尔奖获得者、11名图灵奖获得者、94名艾美奖获得者、3名奥斯卡奖获得者以及4名托尼奖获得者。卡耐基·梅隆大学尤其在计算机科学专业排名全美第一，机器人领域处于公认的世界领先地位，是美国最早授予机器人方向博士学位的大学。该校扎起空间机器人方面的研究有很长的历史，是美国航空航天局（NASA）科研任务的主要研发单位之一，其计算机学院下属的机器人研究所从事过自动驾驶、月球探测步行机器人、单轮陀螺式滚动探测机器人等的研究。同时，卡耐基·梅隆大学还被公认为是将机器人应用于教育的先驱。

 

卡耐基·梅隆大学计算机学院的飞跃（Leap）项目始于1991年，每年夏季为高中生以及优秀初中生提供计算机和机器人方面的暑期培训课程，旨在通过上课以及教师演讲，引导学生发现计算机科学的激动人心之处及其带来的无限可能。学生们可以接触到计算机研究领域的最前沿知识，使自己对此专业的理解向前“飞跃”，还能在活动期间制作自己的机器人项目。通过暑期项目，学生可以和世界顶级知名科学家进行探讨和互动，同时动手打造属于自己的机器人项目。自2013年起，卡耐基梅隆大学专门为中国学生量身打造了为期2周的飞跃课程项目（Robotics Feiyue）。学习，食宿都在大学校园内，使学生能体会原汁原味的美国名校课堂和大学生活。表现优异的学生还将获得美方教授亲自撰写的推荐信，为将来申请美国大学添色。课程能让学生深入了解计算机和机器人领域的最新动态，明确自己今后的学习目标和方向。相信你一定会和往届学生一样，在卡耐基·梅隆大学度过一个难忘的夏天。

 

 

David Kohanbash   机器人研究所高级研究程序员

 

研究方向：控制、场地和太空机器人、系统工程学、传感器、发表的学术论文包括《用于监控和灌溉的无线传感器网络设计》、《下一代监控和控制硬件开发》、《小型NFT系统的自动机器人》等。

 

George A.Kantor     机器人研究所系统科学家、飞跃项目主管

 

乔治·坎特先生从美国马里兰大学获得博士学位之后，一直在卡耐基·梅隆大学机器人研究所从事科研和教学工作，并致力于针对青少年的机器人培训，担任卡耐基·梅隆大学所辅导的匹兹堡女子中学生FIRST机器人比赛团队的负责人。他目前的研究领域专注于开发能够驾驶、平衡和游泳的机器人，应用于农业、采矿和勘探。他的研究重心是系统的控制和估测，使用数学方法来理解特定系统的物理表现，并由此生成用于控制或估测的算法，比如解决不稳定机器人的平衡问题、估测无人驾驶车辆的位置等。

 

Alex Long   机器人研究所工程师   

 

研究方向：模拟火星环境中的机器人活动、用于小型营养膜技术的自动机器人、利用定位成像反馈系统机器人实现水培装置的自动化。

 

 

SYLLABUS

 

1.机器人制作班（暂定2015年7月20-31日）：学习如何使用常用技术和材料来制作机器人并对其进行编程。课程将从设计、编程、电子学等几个方面来介绍机器人制作的核心原理。机械领域：学习如何使用Solidworks(3DCAD)进行机械设计，掌握如何在激光切割机上根据绘图制作塑料模具，并学会组装马达和传感器。电子学领域：学习基本电路理论、基本传感器（如编码器、电位计、距离传感器、色彩传感器、声音传感器、摄像头等）的物理学原理，以及线路连接以实现供电和运算。编程领域：讲授编程原理、ArduinoC以及如果编写程序来解读传感器并驱动马达。最后每4-5名学生组成一个小组，综合运用这些知识制作小型机器人，解决制定任务。两周的课程包括每天上午的理论授课和下午在CMU机器人研究所实验室中进行的动手操作环节。课程第二周，各组将设计并制作机器人在最后一天进行比赛。参加本课程无需机器人制作经验，不过如果在编程和CAD绘图方面有一定背景知识将有所帮助。

 

2.高级机器人班（暂定2015年7月20-31日）：这是一个机器人概念和规划课程，学习高级机器人编程技能，尤其是如何编写程序用于行动机器人的自动控制，并在真正的机器人平台上植入程序来完成任务。在机器人观念方面，将讲授在平地上使用Kinect等传感器（摄像头和距离图像）探测并绘制障碍物地图的算法。在规划方面，将讲授在特定障碍物地图下规划无障碍路劲的算法。学生还将学习ROS框架并用它来整合概念和规划，让一个真正的机器人能够执行动作。两周课程由上午的理论学习和下午在CMU计算机房以及机器人实验室中的操作环节组成。第一周：在计算机房操作并在机器人模拟器上实践；第二周；在CMU机器人实验室中给真正的机器人植入程序。学生将和导师一起定义机器人的任务。第二周的大部分时间将用于编写任务代码并对机器人进行测试。最后一天，学生将提交报告并进行演示。本课程为高级班，需要有全面的C++和面向目标编程知识。

 

 

4.FRC（FIRST  Robotics Competition)高级课程项目（暂定2015年7月20-31日）：本班是FIRST机器人竞赛FRC的速成课程，针对FRC赛队的学生以及想要深入了解该赛事的教师。授课内容既有技术方面的，也包括非技术性的其他知识。在技术层面，讲讲授如何连接FRC控制系统、如何使用Java对其进行编程；机器人架构方法和动力传动系统、变速箱的机械制作模块及其固定；FRC常用传感器的操作原理，包括惯性传感器、摄像头、编码器、限位开关等。学生将从本课程中学习到如何编写程序来从这些传感器中收集数据，并将其用于机器人的操作。在非技术层面，讲讨论成功执行团队项目的要素，包括FRC机器人竞赛的目标设定、组织、项目管理、有效沟通等。学生将和来自匹兹堡当地的美国中学生FRC赛对一起学习和交流。在课程第二周，每组学生将制作一个机器人，并在赛场内和其他FRC机器人进行比赛。

 

钢铁女孩FRC女子中学生机器人赛队（FIRST Team 3504）“钢铁女孩”（Girls of Steel）女子中学生机器人赛队于2010年成立，24名队员来自匹兹堡市15所中学，在卡耐基·梅隆大学机器人研究所的指导下开展活动并参加FIRST比赛。该队首次参加FIRST FRC系列比赛，就赢得了匹兹堡赛区和华盛顿赛区的全明星新赛队大奖，并闯入在圣·路易斯举行的决赛。之后两年，该队都连续赢得地区赛、获得多个奖项并闯入决赛。

 

 

 

 

SUMMARY AND HIGHLIGHTS

 

项目时间（暂定）：学习时间为每工作日早晨9点至下午5点，周末及晚间安排课余活动

 

1.     机器人制作班（2015年7月20日-7月31日）

 

2.     高级机器人制作班（2015年7月20日-7月31日）

 

3.     FRC高级班（2015年7月20日-7月31日）

 

 

 

l 上午：授课内容包括数学理论和计算机科学的方方面面

 

l 中午：学生有90分钟午餐和休息时间，可以进行游戏和社交

 

l 下午：学生分组就机器人的设计、机械、电子、编程等各司其职制作机器人。每个小组都配有专门老师和美国大学生助理，同时将和匹兹堡本地中学生机器人小组成员一起活动。

 

l 在课程的最后，每3-4名学生组成一个小组，分头设计并建造一个小型机器人来解决一个任务，并在各组的机器人之间进行竞赛。

 

l 课余：美方组织了丰富的校园活动，包括观看棒球比赛、郊游远足、公园烧烤、露天电影、冰激凌派对等活动，和美国同龄人充分交流接触。

 

项目特色：

 

l 学生在美国计算机专业排名第一的卡耐基·梅隆大学计算机学院课堂学习

 

l 由卡耐基·梅隆大学计算机学院教授亲自授课

 

l 理论与实践相结合，学生将在教授指导下学习机器人理论并动手制造机器人

 

l 食宿都在卡耐基梅隆大学宿舍，体会原汁原味的名校生活

 

l 课程能让学生深入了解计算机和机器人领域的最新动态，明确自己今后的学习目标和方向

 

 

 

就学步骤指南

 

我们将会：

 

n       协助你获得课程就读资格并申请赴美签证

 

n       设置您的课程安排，帮助您入住学校宿舍

 

n       为您介绍卡耐基梅隆大学、机器人实验室、各种活动和令人激动的匹兹堡市

 

项目时间：2015年7月-8月

 

项目费用：人民币48000元，包括往返飞机票，卡耐基梅隆大学授课费、机器人课程制作费用、材料费，在美期间的食宿和交通浏览费、保险费、签证费。不包括中国国内段的旅游费用和学生额外消费的支出。

 

申请步骤：

 

步骤一：提交预报名申请表格，发邮件到Info@CMUFeiyue.org索取表格

 

步骤二：申请者在收到“飞跃”项目委员会发出的录取通知书及项目协议书的十个工作日内交付全额项目费用，我们将代预约美领馆签证申请及办理流程。（如果因为签证拒签，或者因不可抗力原因导致学员无法参加，在接到通知后五日内全额退还项目费）

 

步骤三：申请交纳项目费用后，应进行面签资料准备。我们会通知你面签所需的文件资料

 

步骤四：申请者取得签证后，应进行赴美出行前准备，阅读“飞跃”项目相关资料及学校通知