机器人技术的快速发展为全行业带来了劳动力的解放,同时也催生了市场对机器人工程技术人才的强烈需求,使得机器人相关人才培养变得迫切,但机器人技术具有复杂的工程特性,这使得相关教育和研究的开展存在困难。针对机器人专业的教学与研究,教育机器人是最有效的辅助平台之一,市面上已有多种产品化的教育机器人解决方案,但仍存在诸多局限,主要在于:不能以一种通用的软硬件模式,覆盖从机器人硬件设计到软件、算法与应用开发的全流程理论与实践知识。本文的目的就是研究并实现一款教育机器人产品。论文研究并设计实现了一款面向教育及科研的模块化机器人软硬件平台,基于平台研究并优化了教育机器人在动态教育环境中的自主运动规划算法,最后以所实现的机器人软硬件平台为载体,开发了一套专门针对机器人专业教育的理论与实践课程方案。论文主要的工作如下:（1）研究并实现机器人硬件系统。现有的教育机器人在硬件上多为不可拆装式设计,结构简单且外观简陋,不利于机械知识教学和二次开发扩展。本文提出一种模块化的教育机器人硬件设计方案,将机器人硬件系统分为底盘模块、传感器模块和电气与控制系统模块并分别做了设计实现,引入第三方工业设计对外观加以产品化改造,所实现的机器人硬件系统具备良好的性能和模块化拓展能力。（2）研究并实现机器人软件系统。现有的教育机器人软件系统集成度高、耦合性强且较少开放源代码,并不利于机器人软件开发学习。本文研究了机器人软件架构的一般形式,以此为基础提出一种分层模块化的教育机器人软件框架,将机器人软件分为系统层、算法与控制层及应用与交互层,并基于ROS框架对每一层的基本子模块做了代码实现,实验证明所实现的软件系统具良好的模块独立性,可扩展性和可移植性,能够方便地应用于机器人软件开发教学。（3）研究并优化机器人在动态教育环境中的自主运动规划。现有的教育机器人导航中缺乏对动态环境中人类因素的处理,使得在面对人类时的运动行为不够自然和流畅。本文利用二维激光雷达对人类进行识别跟踪,估计其运动位姿并将行人预测信息融入机器人运动规划算法,使机器人在动态教育环境中的运行更加自然和流畅;采用跳点算法改进了传统全局路径规划的A*算法,提高了机器人在遭遇全局路径失效时的重规划效率。（4）设计并开发基于机器人平台的教育课程。现有的机器人教育课程存在诸多问题:理论与实践分离,与实际机器人相匹配的实验案例极为匮乏,课程内容与生产实际脱节等。本文基于自主开发的机器人软硬件平台,提出了一套模块化机器人开发实践课程方案,课程涵盖机器人硬件、机器人运动控制、ROS操作系统、机器人运动规划、机器人导航等机器人开发全栈理论与技术实现细节;基于机器人硬件和软件模块设计了以任务为导向的实践课程。配套教育课程和实验的设计为本文实现的教育机器人赋予了更好的教育功能属性和产品竞争力。