“飛躍”項(xiàng)目教學(xué)生些什么呢？
學(xué)生在設(shè)計(jì)和搭建機(jī)器人過程中可以學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程設(shè)計(jì)和物理學(xué)。學(xué)生在使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件和硬件時(shí)，將涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、幾何學(xué)、三角學(xué)、電子學(xué)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制、工程機(jī)械、工業(yè)設(shè)計(jì)等科學(xué)知識(shí)。他們?cè)趫F(tuán)隊(duì)合作學(xué)會(huì)妥協(xié)。他們懂得了管理時(shí)間和資源的重要性。他們還將引入系統(tǒng)和系統(tǒng)分析的概念。機(jī)器人創(chuàng)新教育開發(fā)了學(xué)生與工作相關(guān)的以下能力：時(shí)間管理；資源分配；團(tuán)隊(duì)合作；信息采集；系統(tǒng)分析；設(shè)計(jì)與工程。
卡耐基·梅隆大學(xué)是NASA航空航天科研任務(wù)的主要承制單位之一，機(jī)器人研究所從事過自動(dòng)駛車、月球探測(cè)步行機(jī)器人，單輪陀螺式滾動(dòng)探測(cè)機(jī)器人，無人地面戰(zhàn)車（UGCV）,空間機(jī)器人等的研究。
機(jī)器人技術(shù)為什么重要呢？
我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用的技術(shù)都在過去的十年里發(fā)展起來的。唯一不變的是變化，呈指數(shù)的變化改變著我們周圍的世界。如果你象我們一樣相信是科學(xué)家和技術(shù)專家擁有對(duì)你未來生活最大的影響，你將發(fā)現(xiàn)機(jī)器人教育正好可以做到這些。女孩子們象男孩子一樣發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)、搭建機(jī)器人和給機(jī)器人編程中的快樂。機(jī)器人技術(shù)使學(xué)生感受到現(xiàn)代技術(shù)的魅力。我們希望我們所激發(fā)影響的學(xué)生能創(chuàng)造出我們未來生活所必需的技術(shù)。
卡耐基·梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）,簡(jiǎn)稱CMU，坐落在賓夕法尼亞州的匹茲堡（Pittsburgh），是一所享譽(yù)世界的私立頂級(jí)研究型大學(xué)，由鋼鐵大王兼慈善家安德魯·卡耐基于1990年創(chuàng)建，該校擁有全美頂級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院和戲劇學(xué)校，其藝術(shù)學(xué)校、商學(xué)院、工學(xué)院以及公共管理學(xué)院也都在全美名列前茅。該校吸引了來自全美50個(gè)州以及世界各國(guó)的人才，共有18名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、11名圖靈獎(jiǎng)獲得者、94名艾美獎(jiǎng)獲得者、3名奧斯卡獎(jiǎng)獲得者以及4名托尼獎(jiǎng)獲得者。卡耐基·梅隆大學(xué)尤其在計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)排名全美第一，機(jī)器人領(lǐng)域處于公認(rèn)的世界領(lǐng)先地位，是美國(guó)最早授予機(jī)器人方向博士學(xué)位的大學(xué)。該校扎起空間機(jī)器人方面的研究有很長(zhǎng)的歷史，是美國(guó)航空航天局（NASA）科研任務(wù)的主要研發(fā)單位之一，其計(jì)算機(jī)學(xué)院下屬的機(jī)器人研究所從事過自動(dòng)駕駛、月球探測(cè)步行機(jī)器人、單輪陀螺式滾動(dòng)探測(cè)機(jī)器人等的研究。同時(shí)，卡耐基·梅隆大學(xué)還被公認(rèn)為是將機(jī)器人應(yīng)用于教育的先驅(qū)。
卡耐基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的飛躍（Leap）項(xiàng)目始于1991年，每年夏季為高中生以及優(yōu)秀初中生提供計(jì)算機(jī)和機(jī)器人方面的暑期培訓(xùn)課程，旨在通過上課以及教師演講，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)的激動(dòng)人心之處及其帶來的無限可能。學(xué)生們可以接觸到計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域的最前沿知識(shí)，使自己對(duì)此專業(yè)的理解向前“飛躍”，還能在活動(dòng)期間制作自己的機(jī)器人項(xiàng)目。通過暑期項(xiàng)目，學(xué)生可以和世界頂級(jí)知名科學(xué)家進(jìn)行探討和互動(dòng)，同時(shí)動(dòng)手打造屬于自己的機(jī)器人項(xiàng)目。自2013年起，卡耐基梅隆大學(xué)專門為中國(guó)學(xué)生量身打造了為期2周的飛躍課程項(xiàng)目（Robotics Feiyue）。學(xué)習(xí)，食宿都在大學(xué)校園內(nèi)，使學(xué)生能體會(huì)原汁原味的美國(guó)名校課堂和大學(xué)生活。表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生還將獲得美方教授親自撰寫的推薦信，為將來申請(qǐng)美國(guó)大學(xué)添色。課程能讓學(xué)生深入了解計(jì)算機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，明確自己今后的學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向。相信你一定會(huì)和往屆學(xué)生一樣，在卡耐基·梅隆大學(xué)度過一個(gè)難忘的夏天。
David Kohanbash 機(jī)器人研究所高級(jí)研究程序員
研究方向：控制、場(chǎng)地和太空機(jī)器人、系統(tǒng)工程學(xué)、傳感器、發(fā)表的學(xué)術(shù)論文包括《用于監(jiān)控和灌溉的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)》、《下一代監(jiān)控和控制硬件開發(fā)》、《小型NFT系統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)器人》等。
George A.Kantor 機(jī)器人研究所系統(tǒng)科學(xué)家、飛躍項(xiàng)目主管
喬治·坎特先生從美國(guó)馬里蘭大學(xué)獲得博士學(xué)位之后，一直在卡耐基·梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所從事科研和教學(xué)工作，并致力于針對(duì)青少年的機(jī)器人培訓(xùn)，擔(dān)任卡耐基·梅隆大學(xué)所輔導(dǎo)的匹茲堡女子中學(xué)生FIRST機(jī)器人比賽團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人。他目前的研究領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂陂_發(fā)能夠駕駛、平衡和游泳的機(jī)器人，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、采礦和勘探。他的研究重心是系統(tǒng)的控制和估測(cè)，使用數(shù)學(xué)方法來理解特定系統(tǒng)的物理表現(xiàn)，并由此生成用于控制或估測(cè)的算法，比如解決不穩(wěn)定機(jī)器人的平衡問題、估測(cè)無人駕駛車輛的位置等。
Alex Long 機(jī)器人研究所工程師
研究方向：模擬火星環(huán)境中的機(jī)器人活動(dòng)、用于小型營(yíng)養(yǎng)膜技術(shù)的自動(dòng)機(jī)器人、利用定位成像反饋系統(tǒng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)水培裝置的自動(dòng)化。
SYLLABUS
1.機(jī)器人制作班（暫定2015年7月20-31日）：學(xué)習(xí)如何使用常用技術(shù)和材料來制作機(jī)器人并對(duì)其進(jìn)行編程。課程將從設(shè)計(jì)、編程、電子學(xué)等幾個(gè)方面來介紹機(jī)器人制作的核心原理。機(jī)械領(lǐng)域：學(xué)習(xí)如何使用Solidworks(3DCAD)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，掌握如何在激光切割機(jī)上根據(jù)繪圖制作塑料模具，并學(xué)會(huì)組裝馬達(dá)和傳感器。電子學(xué)領(lǐng)域：學(xué)習(xí)基本電路理論、基本傳感器（如編碼器、電位計(jì)、距離傳感器、色彩傳感器、聲音傳感器、攝像頭等）的物理學(xué)原理，以及線路連接以實(shí)現(xiàn)供電和運(yùn)算。編程領(lǐng)域：講授編程原理、ArduinoC以及如果編寫程序來解讀傳感器并驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。最后每4-5名學(xué)生組成一個(gè)小組，綜合運(yùn)用這些知識(shí)制作小型機(jī)器人，解決制定任務(wù)。兩周的課程包括每天上午的理論授課和下午在CMU機(jī)器人研究所實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的動(dòng)手操作環(huán)節(jié)。課程第二周，各組將設(shè)計(jì)并制作機(jī)器人在最后一天進(jìn)行比賽。參加本課程無需機(jī)器人制作經(jīng)驗(yàn)，不過如果在編程和CAD繪圖方面有一定背景知識(shí)將有所幫助。
2.高級(jí)機(jī)器人班（暫定2015年7月20-31日）：這是一個(gè)機(jī)器人概念和規(guī)劃課程，學(xué)習(xí)高級(jí)機(jī)器人編程技能，尤其是如何編寫程序用于行動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制，并在真正的機(jī)器人平臺(tái)上植入程序來完成任務(wù)。在機(jī)器人觀念方面，將講授在平地上使用Kinect等傳感器（攝像頭和距離圖像）探測(cè)并繪制障礙物地圖的算法。在規(guī)劃方面，將講授在特定障礙物地圖下規(guī)劃無障礙路勁的算法。學(xué)生還將學(xué)習(xí)ROS框架并用它來整合概念和規(guī)劃，讓一個(gè)真正的機(jī)器人能夠執(zhí)行動(dòng)作。兩周課程由上午的理論學(xué)習(xí)和下午在CMU計(jì)算機(jī)房以及機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中的操作環(huán)節(jié)組成。第一周：在計(jì)算機(jī)房操作并在機(jī)器人模擬器上實(shí)踐；第二周；在CMU機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中給真正的機(jī)器人植入程序。學(xué)生將和導(dǎo)師一起定義機(jī)器人的任務(wù)。第二周的大部分時(shí)間將用于編寫任務(wù)代碼并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試。最后一天，學(xué)生將提交報(bào)告并進(jìn)行演示。本課程為高級(jí)班，需要有全面的C++和面向目標(biāo)編程知識(shí)。
4.FRC（FIRST Robotics Competition)高級(jí)課程項(xiàng)目（暫定2015年7月20-31日）：本班是FIRST機(jī)器人競(jìng)賽FRC的速成課程，針對(duì)FRC賽隊(duì)的學(xué)生以及想要深入了解該賽事的教師。授課內(nèi)容既有技術(shù)方面的，也包括非技術(shù)性的其他知識(shí)。在技術(shù)層面，講講授如何連接FRC控制系統(tǒng)、如何使用Java對(duì)其進(jìn)行編程；機(jī)器人架構(gòu)方法和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、變速箱的機(jī)械制作模塊及其固定；FRC常用傳感器的操作原理，包括慣性傳感器、攝像頭、編碼器、限位開關(guān)等。學(xué)生將從本課程中學(xué)習(xí)到如何編寫程序來從這些傳感器中收集數(shù)據(jù)，并將其用于機(jī)器人的操作。在非技術(shù)層面，講討論成功執(zhí)行團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的要素，包括FRC機(jī)器人競(jìng)賽的目標(biāo)設(shè)定、組織、項(xiàng)目管理、有效溝通等。學(xué)生將和來自匹茲堡當(dāng)?shù)氐拿绹?guó)中學(xué)生FRC賽對(duì)一起學(xué)習(xí)和交流。在課程第二周，每組學(xué)生將制作一個(gè)機(jī)器人，并在賽場(chǎng)內(nèi)和其他FRC機(jī)器人進(jìn)行比賽。
鋼鐵女孩FRC女子中學(xué)生機(jī)器人賽隊(duì)（FIRST Team 3504）“鋼鐵女孩”（Girls of Steel）女子中學(xué)生機(jī)器人賽隊(duì)于2010年成立，24名隊(duì)員來自匹茲堡市15所中學(xué)，在卡耐基·梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所的指導(dǎo)下開展活動(dòng)并參加FIRST比賽。該隊(duì)首次參加FIRST FRC系列比賽，就贏得了匹茲堡賽區(qū)和華盛頓賽區(qū)的全明星新賽隊(duì)大獎(jiǎng)，并闖入在圣·路易斯舉行的決賽。之后兩年，該隊(duì)都連續(xù)贏得地區(qū)賽、獲得多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)并闖入決賽。
SUMMARY AND HIGHLIGHTS
項(xiàng)目時(shí)間（暫定）：學(xué)習(xí)時(shí)間為每工作日早晨9點(diǎn)至下午5點(diǎn)，周末及晚間安排課余活動(dòng)
1. 機(jī)器人制作班（2015年7月20日-7月31日）
2. 高級(jí)機(jī)器人制作班（2015年7月20日-7月31日）
3. FRC高級(jí)班（2015年7月20日-7月31日）
l 上午：授課內(nèi)容包括數(shù)學(xué)理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的方方面面
l 中午：學(xué)生有90分鐘午餐和休息時(shí)間，可以進(jìn)行游戲和社交
l 下午：學(xué)生分組就機(jī)器人的設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、編程等各司其職制作機(jī)器人。每個(gè)小組都配有專門老師和美國(guó)大學(xué)生助理，同時(shí)將和匹茲堡本地中學(xué)生機(jī)器人小組成員一起活動(dòng)。
l 在課程的最后，每3-4名學(xué)生組成一個(gè)小組，分頭設(shè)計(jì)并建造一個(gè)小型機(jī)器人來解決一個(gè)任務(wù)，并在各組的機(jī)器人之間進(jìn)行競(jìng)賽。
l 課余：美方組織了豐富的校園活動(dòng)，包括觀看棒球比賽、郊游遠(yuǎn)足、公園燒烤、露天電影、冰激凌派對(duì)等活動(dòng)，和美國(guó)同齡人充分交流接觸。
項(xiàng)目特色：
l 學(xué)生在美國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)排名第一的卡耐基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院課堂學(xué)習(xí)
l 由卡耐基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授親自授課
l 理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生將在教授指導(dǎo)下學(xué)習(xí)機(jī)器人理論并動(dòng)手制造機(jī)器人
l 食宿都在卡耐基梅隆大學(xué)宿舍，體會(huì)原汁原味的名校生活
l 課程能讓學(xué)生深入了解計(jì)算機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，明確自己今后的學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向
就學(xué)步驟指南
我們將會(huì)：
n 協(xié)助你獲得課程就讀資格并申請(qǐng)赴美簽證
n 設(shè)置您的課程安排，幫助您入住學(xué)校宿舍
n 為您介紹卡耐基梅隆大學(xué)、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、各種活動(dòng)和令人激動(dòng)的匹茲堡市
項(xiàng)目時(shí)間：2015年7月-8月
項(xiàng)目費(fèi)用：人民幣48000元，包括往返飛機(jī)票，卡耐基梅隆大學(xué)授課費(fèi)、機(jī)器人課程制作費(fèi)用、材料費(fèi)，在美期間的食宿和交通瀏覽費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、簽證費(fèi)。不包括中國(guó)國(guó)內(nèi)段的旅游費(fèi)用和學(xué)生額外消費(fèi)的支出。
申請(qǐng)步驟：
步驟一：提交預(yù)報(bào)名申請(qǐng)表格，發(fā)郵件到Info@CMUFeiyue.org索取表格
步驟二：申請(qǐng)者在收到“飛躍”項(xiàng)目委員會(huì)發(fā)出的錄取通知書及項(xiàng)目協(xié)議書的十個(gè)工作日內(nèi)交付全額項(xiàng)目費(fèi)用，我們將代預(yù)約美領(lǐng)館簽證申請(qǐng)及辦理流程。（如果因?yàn)楹炞C拒簽，或者因不可抗力原因?qū)е聦W(xué)員無法參加，在接到通知后五日內(nèi)全額退還項(xiàng)目費(fèi)）
步驟三：申請(qǐng)交納項(xiàng)目費(fèi)用后，應(yīng)進(jìn)行面簽資料準(zhǔn)備。我們會(huì)通知你面簽所需的文件資料
步驟四：申請(qǐng)者取得簽證后，應(yīng)進(jìn)行赴美出行前準(zhǔn)備，閱讀“飛躍”項(xiàng)目相關(guān)資料及學(xué)校通知
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