《机器人学导论》课程教学大纲

PAGEPAGE180《机器人学导论》教学大纲课程名称：机器人学导论(IntroductiontoRobotics）课程编码：1502ZY027 课程类别：专业课程-选修学 分：2.5总学时：40，其中理论学时40适用专业：电子信息工程先修课程：高等数学、线性代数、大学物理。一、课程性质二、课程目标（一）育人目标（二）知识和能力目标1、系统了解机器人学的基础知识，重点是机器人的运动学和动力学特性2、初步掌握机器人控制系统设计的基本思路和方法课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点课程目标11.3对所建立的数学模型和原理方程进行推演，分析其是否能满足测控技术与仪器领域中复杂系统要求；课程目标23.1能够对测控技术与仪器领域复杂工程问题进行抽象、分解和建模，设计合理的总体解决方案和各个子问题的解决方案；三、基本要求四、教学内容分章节说明教学内容，课时安排，并说明教学重点与难点、主要教学模式（包括授课、自学、实验等）以及对应的知识、能力要求。第一章绪论机器人学的起源与发展机器人的定义和特点机器人的构成与分类学时要求：2重、难点：机器人与机器人学的定义与区别第二章机器人的空间描述和坐标变换位姿和坐标系描述平移和旋转坐标系映射平移和旋转齐次坐标变换物体的变换和变换方程通用旋转变换重、难点：了解机器人坐标变换的方法学时要求：6学时第三章机器人运动学机械手运动方程的表示机械手运动方程的求解机器人运动的分析与综合机器人的雅可比公式机器人静力分析重、难点：机器人运动方程的表示方法，与正运动学、逆运动学求解学时要求：8第四章机器人动力学刚体的动力学方程机械手动力学方程的计算与简化机械手动力学方程举例机器人的动态特性重、难点：了解机器人动力学的方程及其简化方法学时要求：8第五章机器人位置和力控制位置与力传感器间接力控制机器人的力和位置混合控制机器人的分解运动控制重、难点：了解机器人分解控制的方法学时要求：6学时第六章工业机器人离线编程与仿真常用的机器人编程语言；机器人的离线编程Matlab重、难点：ABBRobotstudio软件入门、Matlab机器人工具箱使用入门学时要求：4第七章机器人类别专题并联机器人基础移动机器人基础基本要求：了解机器人的基本类别及其应用学时要求：4学时第八章机器人前言机器学习深度学习强化学习增量学习基本要求：了解机器人学发展的前沿技术学时要求：2学时五、教学方法课堂教学课堂提问、课后习题六、考核与评价方式及标准考核标准与成绩评定课程考核由平时成绩、期末大作业两个部分进行成绩评定。平时成绩（百分制），包括课堂测验、作业等。平时成绩评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）了解不同种类机器人及机器人与机器人学概念与界限清晰，表述准确。对机器人的基本构成、主要技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构清晰明了，并有深入理解其要点机器人与机器人学概念与界限清晰，表述基本准确。对机器人的基本构成、主要技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构清楚理解，但未能掌握其要点机器人与机器人学概念与界限比较清晰，表述基确。对机器人的基本构成、主要技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构基本清楚，但不完整。机器人与机器人学概念与界述不清或不完技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构不清楚其研究重点和机器人学前言；理解机器人学所机械结构与驱动、感知与运动等内容；掌握机器人建模与控制、机器人常用传感器的使用和功能实现。课程考试考核内容与要求基本要求评价标准优秀（0.9-1良好（0.7-0.89（06069不合格（0-0.59理解机器人学所涉对机器人的基本构成、主要技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构清晰明了，并有深入理解其要点对机器人的基本构及机器人建模与控制等基础知识架构握其要点对机器人的基本构成、主要技术要点以及机器人建模与控制等基础知识架构基本清楚，但不完整。对机器人的基本构及机器人建模与控制等基础知识架构不清楚及的运动学、动力学、机械结构与驱动、感知与运动等内容；掌握机器人建模与控制、机器人常用传感器的使用和功能实现。《机器人学导论》课程目标达成评价分析报告一、课程基本信息课程名称机器人学导论课程性质专业基础，选修学时学分40/2.5开课学期专业班级考核方式大作业任课教师：评价人员：课程组长，命题教师，评阅教师二、课程目标达成评估课程目标支撑指标点课程目标评价数据源评价依据分值平均分i评价方式1.3对所建立的数学模型和原理方程满足测控技术与仪器领域中复杂系统要求；人学的基础知识，重点是机器人的运动学和动力学特性期末大作业：机器人基本结构组成与数理分析T10=70试题构成说明T1=501*0.3+1*0.710 10=0.79平时作业A10=70试题构成说明A1=603.1测控技术与仪器领域复体解决方案和各个子问题的解决方案；人控制系统设计的基本思路和方法期末大作刨析T20=30试题构成说明T2=252*0.3+2*0.720 20=0.83平时作业A20=30试题构成说明A2=25三、课程评价与分析考核结果总结持续改进方法七、教学参考书JohnJ.Craig[美]SaeedB.NikuPeterCorke[美]著Robotics，VisionandControl（Second出版集团，2017蔡自兴,谢斌.3版.清华大学出版社.2015.03。《电子工艺实习》教学大纲课程名称：电子工艺实习(ElectronicProcessPractice)课程编号：1501SJ032 课程类别：工程实践-必修学分：2分 周数：2周总学时：20学时适用专业：电子信息类专业先修课程：大学物理（B）、大学物理实验（B）、电路分析一、课程性质PCB设计的基本方法；学习常用电子仪器在基本电工电子技术实验测量方法，为后续电工电子技术实验打下良好的基础。二、课程目标1、掌握常用电子仪器操作方法；学会基本电工电子实验方法；具有正确连接简单电子线路5.1）。课程目标毕业要求指标点课程目标15.1掌握电子信息相关技术资源与现代工具的使用原理和方法，在解决复杂三、基本要求1、能力要求掌握常用仪器设备操作方法，熟悉常用电子器件特性及测试方法；掌握手工焊接工艺；PCB板的设计过程；基本掌握电子线路连接、测量及数据处理能力。2、思政要求用电安全教育：进行安全用电教育，加强安全用电意识，提高预防触电能力，树立人民生命财产安全至上的思想。求真求实科学思想：在实验实习等活动中，始终坚持实事求是的态度和精神，不弄虚作假，加强诚信意识。团结协作精神：在实习中，加强团结协作，互帮互助，培养集体主义精神和团队合作意识。四、实习内容及任务要求1、数字万用表与常用电子元器件实习目的了解万用表的结构、特性、使用方法；了解电阻、电位器、电容、电感、二极管、三极管等常用电子元器件的符号、种类、参数、标注方法、性能及使用常识。实习内容用数字万用表测量电路参数和测试常用电子元器件。实习仪器与材料实习仪器：模拟实验箱，数字万用表。2、数字示波器（包括稳压电源、函数发生器）实习目的（掌握数字示波器测量信号大小、周期和相位的方法；掌握数字示波器自动测量、光标测量、存储等测量方法。实习内容数字示波器探头校准；数字示波器测量函数信号发生器输出信号参数及方法；数字示波器观察RC移相电路输入输出波形，测量其相位差。实习仪器与材料实习仪器：数字示波器，直流稳压电源，函数信号发生器，模拟实验箱，数字万用表。3、Proteus仿真软件使用初步实习目的Proteus学会编辑基本电路图；学会虚拟仪器仪表的使用；了解基本的电路仿真与分析方法。实习内容设计制作RC移相电路图，使用虚拟示波器观测输入输出，测量其相位差；用Proteus软件分析电路特性。实习仪器与材料实习仪器：计算机，Proteus仿真软件。4、ProtelEDA软件使用初步实习目的Protel学会编辑基本电路图；了解Protel布线印制板功能。实习内容使用Protel设计电路图原理图；ProtelPCB实习仪器与材料。5、手工焊接工艺实习目的了解手工焊接的条件及焊接步骤；练习及掌握手工焊接技术。实习内容手工焊接工艺及准备工作介绍；观摩PCB板制作工艺流程；手工焊接练习。实习仪器与材料实习仪器：电烙铁，数字万用表。实习材料：电子元件若干、焊锡、松香、工具、PCB6、线路板套件焊接与测试实习目的掌握常用电子元器件的测试方法；了解电路板类型与焊接元件的安装方法。实习内容清点元器件数量及规格型号；测量元器件参数及好坏；按先后顺序焊接元器件；调试电路。实习仪器与材料a）实习仪器：电烙铁，数字万用表，直流稳压电源；b）实习材料：电子套件（见清单）、焊锡、松香、工具、PCB电路板。五、实习内容与学时安排序号教学内容时间分配两周（20）对应课程目标1了解常用电子元件参数与特性，学会使用万用电表测量其好坏和参数4学时12掌握数字示波器、稳压电源、函数发生器等仪器操作方法，学会基本电子线路搭建及参数测量方法4学时13基本掌握电路仿真软件proteus操作方法，了解电路仿真及分析方法2（6）24protelPCB电路板的过程2（6）25PCB方法4学时26了解线路板套件焊接步骤及方法，学会线路板套件测试方法。4学时27撰写报告学生按要求撰写实习报告课外1/2六、教学方法1、课堂教学学生通过亲自动手实习，加深对电子工艺基础知识的理解；学会常用电子仪器和EDA软件的使用操作；了解PCB设计方法，学会焊接电子套件及电路板调试。2、实习报告报告格式如下：封面：课题名称；专业和年级；学生姓名；指导教师。报告的主要内容：实习内容概括；测量数据、误差处理；回答有关问题；心得体会及建议；七、考核与评价方式及标准1、考核标准与成绩评定课程通过实习过程和实习报告考核来评价学生的学习效果。（百分制过程考核评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）学会使用万用电表了解各种常用电子元了解大部分常用电了解大部分常用电对大部分常用电测量各种常用电子件类型，并能用万用子元件类型，并能子元件类型，并能子元件类型不了元件参数；掌握常表熟练测量其参数和用万用表较快地测用万用表测量其参解，不会使用能用电子仪器操作方好坏。能正确使用常量其参数和好坏。数。能正确使用常万用表测量。无法并能使用其完成用电子仪器，并掌握能正确使用常用电用电子仪器大部分法使用常用电子基本的电工电子实电工电子实验测量方子仪器，并掌握电功能，基本掌握电仪器，无法掌握验测量；了解法，能排查一些简单工电子实验实验测工电子实验实验测电工电子实验实proteus软件的基电路故障。对proteus量方法。对proteus量方法。对proteus验测量方法。对本功能，能用其对软件的基本功能比较软件的基本功能基软件的基本功能基proteus软件的简单电路进行仿了解，仿真操作快速本了解，仿真操作本了解，仿真操作真；了解protel软熟练。对protel软件能够顺利完成。对能够在指导老师和解，仿真不成功。件的基本功能，学的基本功能比较了protel软件的基本同学帮助下基本完对protel软件的会用其绘制电路解，绘图、制版操作功能基本了解，绘成。对protel软件图，并制作PCB电路快速熟练。了解焊接图、制版操作能够的基本功能基本了解，绘图、制版工艺，焊接简单元件顺利完成。了解焊解，绘图、制版操操作未完成。未掌握焊接技巧；测快速熟练，焊点无气接工艺，焊接简单作能够在指导老师掌握焊接工艺，量元件参数，按要孔、裂纹、咬边、虚元件较为熟练，焊和同学帮助下基本焊接简单元件焊求将元件焊接至电焊等情况。能熟练按点基本无气孔、裂完成。了解焊接工路板上，并调试电照参数把各种元件焊纹、咬边、虚焊等艺，能焊接简单元孔、裂纹、咬边、路。接至电路板，外观符情况。能按照参数件，焊点有一些气虚焊等情况。未合要求，经简单调试把各种元件焊接至孔、裂纹、咬边、能按照参数要求后电路能正常工作。电路板，经多次调虚焊等情况。能按把各种元件焊接试后电路能正常工照参数把各种元件至电路板，经多作。焊接至电路板，经次调试仍无法实多次调试能实现电路部分功能。能。报告考核（百分制）为撰写实习报告，内容包括实习内容概括、测量数据、误差处理、回答问题、实习总结与体会等。报告考核评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）（07089）合格（0.6-0.69）（0059）报告格式正确；内容全报告格式正确；内容报告格式正确；内报告格式基本报告格式基本面、完整；图、表、波形全面、完整，层次清容较全面、完整，正确；内容不够正确；内容不全等符合规范要求，字迹工晰。对测量数据及误层次较清晰。图、面、完整，层次整。差进行合理分析进表、波形等基本符表、波形等部分不清。图、表、行与处理。图、表、合规范要求，字迹符合规范要求，波形等不符合波形等符合规范要较工整。字迹不够工整。规范要求，字迹求，字迹工整。不工整。成绩评定为：过程考核成绩*70%+报告成绩*30%。2、课程目标达成度评价一、课程基本信息课程名称电子工艺实习课程性质工程实践-必修学时学分2周/2学分开课学期专业班级考核方式过程