《机器人竞赛与实训》教学大纲

《机器人竞赛与实训》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：22170012课程性质：专业创新必修课学分：2学分学时：32学时（实践32学时）先修课程：高等数学C、工程制图与CAD(A)、C程序设计B、模拟电子技术C等后续课程：智能机器人技术创新、机器人综合创新与应用、机器人工程综合设计等适用专业：机器人工程专业开课单位：智能工程学院一、课程说明《机器人竞赛与实训》课程是机器人工程专业的专业创新必修课，是一门多学科综合交叉的课程，涉及机械、电子、运动学、控制理论、传感检测、计算机技术和人机工程等相关知识与内容。《机器人竞赛与实训》课程的开设与实施，以移动机器人为对象，掌握移动机器人的设计与制作方法，培养学生对计算机控制技术、电子信息技术、机械结构设计等知识的综合应用能力，提升学生的创新思维、创新设计能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够正确使用相关工具搭建、设计竞赛用机器人实验平台；熟悉机器人结构及三维数字化建模方法以及机器人驱动与控制、机器人通信、机器人传感器、常用算法等内容知识和实践技能。课程目标2：熟悉竞赛机器人方案设计及项目开发流程管理等；同时能够通过文献搜索和资料查阅等途径获取机器人技术发展的新动向，并能够运用在机器人方案设计、实践开发中。课程目标3：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生的工匠精神、团队协作能力、自主学习能力、以及实践创新思维；树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动能力。三、课程目标与毕业要求《机器人竞赛与实训》课程教学目标对机器人工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度4.研究4.3能够采用计算机仿真、实物或半实物仿真等方法，设计实验方案，搭建实验系统，进行实验。课程目标1：能够正确使用相关工具搭建、设计竞赛用机器人实验平台；熟悉机器人结构及三维数字化建模方法以及机器人驱动与控制、机器人通信、机器人传感器、常用算法等内容知识和实践技能。M9.个人和团队9.2具有协调或负责团队的能力，能够发挥团队成员或负责人的作用并完成任务。课程目标2：熟悉竞赛机器人方案设计及项目开发流程管理等；同时能够通过文献搜索和资料查阅等途径获取机器人技术发展的新动向，并能够运用在机器人方案设计、实践开发中。课程目标3：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生的工匠精神、团队协作能力、自主学习能力、以及实践创新思维；树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动能力。M11.项目管理11.2能够在多学科背景下，合理应用工程管理原理与经济决策方法。课程目标2：熟悉竞赛机器人方案设计及项目开发流程管理等；同时能够通过文献搜索和资料查阅等途径获取机器人技术发展的新动向，并能够运用在机器人方案设计、实践开发中。M12.终身学习12.2能够及时更新知识体系，适应技术和行业的发展与进步。课程目标2：熟悉竞赛机器人方案设计和项目开发流程；同时能够通过文献搜索和资料查阅等途径获取机器人技术发展的新动向，并能够运用在机器人方案设计、实践开发中。课程目标3：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生的工匠精神、团队协作能力、自主学习能力、以及实践创新思维；树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配实践部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2实践项目、实践内容与学时实践项目实践内容和要求实践学时对应的课程目标1.竞赛机器人平台搭建与调试实践内容：国内流行的机器人竞赛项目；常见竞赛机器人的构成和技术要求；竞赛机器人的调试过程和调试工具的使用。实践要求：使学生了解国内流行的机器人竞赛项目；了解常见竞赛机器人的构成和技术要求；掌握竞赛机器人的调试过程和调试工具的使用；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、32.竞赛机器人结构与三维数字化建模实践内容：机器人草图绘制、特征建模；机器人机械结构钣金设计；机器人机械机构装配、工程图的创建方法。实践要求：使学生熟悉机器人草图绘制、特征建模；掌握机器人机械结构钣金设计；掌握机器人机械机构装配、工程图的创建方法；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、33.竞赛机器人直流电机驱动与控制实践内容：机器人机器人用电动机原理；机器人用控制器、驱动器及实践；机器人控制器应用。实践要求：使学生理解机器人机器人用电动机原理；掌握机器人用控制器、驱动器及实践；掌握机器人控制器应用；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、34.竞赛机器人的无线通信实践内容：机器人无线通信介绍；机器人蓝牙和红外技术的原理；机器人避障实践及应用。实践要求：使学生了解机器人无线通信介绍；熟悉机器人蓝牙和红外技术的原理；掌握机器人避障实践及应用；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、35.竞赛机器人的舵机控制实践内容：机器人舵机控制原理；机器人模拟时序控制舵机转动；机器人PWM定时器控制舵机转动。实践要求：使学生理解机器人舵机控制原理；掌握机器人模拟时序控制舵机转动；掌握机器人PWM定时器控制舵机转动；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、36.竞赛机器人传感器实践内容：机器人用传感器原理；机器人速度、位移等传感器实践；机器人传感器综合应用。实践要求：使学生理解了解机器人用传感器原理；掌握机器人速度、位移等传感器实践；掌握机器人传感器综合应用；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、37.竞赛机器人差速转向控制实践内容：导向转向模式及差速转向原理；圆轨迹及S型轨迹运动控制应用实践要求：使学生了解竞赛机器人导向转向模式；掌握竞赛机器人差速转向控制原理；掌握竞赛机器人差速转向控制应用；培养学生工匠精神和实践动手能力。41、2、38.竞赛机器人综合应用实践内容：机器人竞赛规则；机器人竞赛综合调试；各组机器人比赛。实践要求：使学生了解机器人竞赛规则；掌握机器人竞赛综合调试；培养学生独立自主的学习能力、创新意识和团队协作精神。42、3合计32五、教学方法及手段课程教学以学生实践动手为主、教师引导为辅，结合实践、任务卡、慕课、泛雅平台资源，配合多媒体课件等共同课完成教学任务，采用E-mail、QQ、微信等交流工具，加强和学生之间的交流和沟通。通过启发式教学、讨论式教学培养学生基本知识与技能，培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源库1.推荐教材：（1）机器人教研室自编指导书.《机器人竞赛与实训指导手册》2.参考书：（1）赵建伟.机器人系统设计及其应用技术[M].北京:清华大学出版社.2017年.（2）朱世强等.机器人技术及其应用（第二版）[M].杭州:浙江大学出版社.2019年.（3）蔡自兴等.机器人学基础[M].北京:机械工业出版社.2015年.（4）赵建伟.机器人系统设计及其应用技术[M].北京:清华大学出版.2017年.3.期刊：（1）王立玲,李森,马东.基于单目稀疏法多传感器融合移动机器人定位[J].机床与液压,2021,49(24):17-22.（2）袁若岑,傅兵,李明等.巡检机器人中心监测系统设计与应用[J].中国仪器仪表,2021(12):61-65.（3）潘东阳.基于数学模型的移动机器人行为控制系统设计[J].自动化应用,2021(12):102-105.DOI:10.19769/j.zdhy.2021.12.027.（4）吴立波,张南,宋文豪等.自动浇花机器人的研制[J].邯郸职业技术学院学报,2021,34(04):46-50+91.（5）余亮,苗磊,高鲁文.一种三自由度搬运机器人的设计[J].邵阳学院学报(自然科学版),2020,17(06):59-66.（6）华英杰,王艳,纪志成.基于无轨导航的室内机器人路径规划及实现[J].扬州大学学报(自然科学版),2020,23(06):34-38.DOI:10.19411/j.1007-824x.2020.06.007.（7）冯泽,蒙雪敏,张克智等.基于人工智能技术的智能机器人算法应用研究[J].科技创新与应用,2019(36):164-165.4.网络资源：（1）中国机器人教育网./show-5610.html.（2）工业机器人网./.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和竞赛考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核线上学习24（1）根据学生线上学习情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√10104分组任务40（1）根据每个模块的分组任务完成情况和质量单独评分，满分100分。（2）每次分组任务单独评分，取各次评分的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以最终成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√16168线下模块报告16（1）主要考核学生对各模块知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分。（2）每个模块单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以最终成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√772答辩竞赛20（1）根据竞赛规则，拟定比赛题目，制定评分细则和答辩安排，满分100分，以竞赛成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核竞赛作品的创新性、作品结构合理、完整性、团队合作分工等内容。√√√884合计：100分414118表3课程考核对课程目标的支撑八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以线上成绩（课程视频、章节学习次数等）、线下模块报告、分组任务、竞赛等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：（加强过程考核）考核总成绩由竞赛成绩和过程性考核成绩构成，其中：过程性考核成绩占总成绩的80%，竞赛成绩占总成绩的20%。过程性考核成绩构成：（1）线上学习成绩占100分（权重30%），由课程视频学习、章节学习次数构成；（2）线下成绩为100分（权重20%），由模块报告成绩构成；（3）分组任务成绩为100分（权重50%）。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60线上学习30视频、章节学习进度100%，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。视频、章节学习进度90%，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。视频、章节学习进度70-80%，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。视频、章节学习进度60%，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。视频、章节学习进度<60%，上课不认真，上