《机器人导论》课程教学大纲

《机器人导论》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称机器人导论课程英文名称IntroductiontoRobotics课程编号33151102课程模块£思想政治理论课£通识教育课£专业基础课√专业课课程性质£必修£限选√专业任选£任选总学时32讲授学时32实验（专题辅导）学时0总学分2开课单位电子与信息工程学院开课系（室）自动化系授课对象本科大三学生适用专业自动化先修课程电路、模拟电子技术、传感器与检测技术、自动控制原理二、课程简介和教学目标1．课程简介机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。本课程主要探讨机器人的控制与被处理物体之间的相互关系，讲授机械手和步行机构、研究机器视觉触觉听觉等信感技术，以及机器人语言和智能控制软件等，目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状、机器人技术的基本知识，使学生了解机器人学的起源与发展，掌握机器人的特点、结构、分类和控制。2.教学目标教学目标1（专业知识）：掌握机器人技术的基本概念和专业术语，如机器人的定义和分类、执行机构和机器人控制技术的应用场景。教学目标2（分析能力）：掌握调试分析程序、沟通合作、终生学习的能力和分析实际问题的能力。教学目标3（实践技能）：掌握运用机器人控制技术来设计和解决相关行业和研究领域里的实际应用，熟练运用电机控制器和C语言/Matlab语言来编程完成项目设计开发的能力。教学目标4（课程思政）：了解机器人技术在国内高精尖技术领域（如航空航天和海洋探测领域）的应用情况，了解当前国内电机控制技术的发展情况、我国新世纪机器人学的发展战略，培养为国家高新技术发展贡献力量的意识和情感。3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系教学目标支撑毕业要求对应指标点1专业知识1.工程知识能对相关的领域知识掌握透彻，熟悉行业规范和设计要求。2分析能力2.问题分析能够应用数学、物理和本课程知识去分析实际的工程问题。3实践技能3.设计/开发解决方案能够根据用户需求和项目客观需要，运用本课程专业知识和相关技术提出问题的解决方案和项目开发的具体路线。4.1能够基于原理分析和查找文献、调研的方式辅助开发项目。5.2能够运用专业仪器设备和仿真软件进行工程项目的开发和实施。4探索和专业素质3.4在项目设计和开发过程中充分考虑人文、道德和法律的客观因素与项目实际需求之间的平衡。10.沟通能与团队组员友好和谐的沟通交流，开展高效的合作开发项目，能清晰表达自己的观点和问题予他人。12.终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。三、理论教学表1理论教学安排序号章节（学时）学习内容（含重点、难点）教学方法、手段支撑教学目标其他1绪论（2）简述机器人学的起源与发展。讨论机器人学的定义。分析机器人的特点、结构与分类。启发式课堂教学模式结合课堂提问。1、4研讨2机器人学的数学基础（4）空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。（）PPT讲解和现场演示相结合。1、2、3作业3机器人运动方程的表示与求解（5）了解机械手运动姿态、方向角、运动位置和坐标的运动方程。掌握连杆变换矩阵的表示，欧拉变换、滚-仰-偏变换和球面变换等求解方法。（）掌握机器人微分运动及其雅可比矩阵等。（）PPT讲解和视频播放相结合。1、2、3思考4机器人动力学（5）理解拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法。（）掌握建立拉格朗日方程的步骤。（）PPT讲解和视频播放相结合。1、2、3思考、作业5机器人执行系统（5）了解机器人执行系统中的电机分类和型号。理解电机选型和安装方法和电机控制方法。掌握伺服电机驱动的控制步骤。（）PPT讲解和现场演示相结合。1、2、3思考、作业6机器人传感系统（5）了解机器人传感系统中的传感器分类和型号。理解传感器选型和安装方法和控制方法。掌握内部和外部传感器的控制步骤。（）PPT讲解和现场演示相结合。1、2、3思考、作业7MATLAB仿真技术（4）掌握使用matlab实现机器人电机控制器的控制策略。（）掌握使用matlab实现传感器输入信号滤波的方法。PPT讲解和现场演示相结合。1、2、3思考、作业8机器人控制技术的现状、未来（2）国内外机器人技术和市场的发展现状和预测。21世纪机器人技术的发展趋势。我国新世纪机器人学的发展战略。PPT讲解和视频播放相结合。1、4思考、作业四、考核与成绩评定方法表2课程考核及评价细则成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则支撑教学目标平时成绩（30%）课堂表现20根据学生平时上课的出勤率、课堂表现、互动情况和作业情况，视其对课程学习的态度及积极程度，按20%计入课程总成绩。1、2、3、4作业10根据学生实验出勤率和完成程度，按10%计入课程总成绩。1、2、3考试成绩（7