《机器人感知智能》课程教学大纲

《机器人感知智能》课程教学大纲一、课程基本情况课程编号：XXXX课程类别：公选课课程学分：3学分课程总学时：32学时课程性质：考查开课学期：第2学期先修课程：无适用专业：全专业教材：机器人感知智能，王琦主编，机械工业出版社，2024.8开课单位：计算机科学与技术学院二、课程性质、教学目标和任务《机器人感知智能》课程是面向机器人工程、机电一体化、仪器仪表类、自动化类、电子信息类专业的平台课程，具有很强的交叉性、实践性和应用性。它从机器人智能感知的基本概念与原理出发，通过介绍机器人四大感知系统及其智能化的实现方法，向学生展示机器人智能感知的核心技术；通过介绍每一种技术的最新研究现状、应用实例及发展趋势，让学生体验机器人感知智能的重要性，同时清晰讲述了机器人感知系统的工作过程及原理实现，使学生掌握机器人智能感知及系统实现的技术，为后续机器人智能感知技术在本专业应用的基本技能的培养打好基础。本课程设置的目标是通过对机器人智能感知技术在交通、建筑、电商、农业、制造、工业、医疗等领域的应用案例，训练学生智能感知思维和意识，为参加相关方向竞赛的同学在方向选择、思路扩展上提供帮助，培养学生应用智能感知技术到本专业的学科交叉融合能力。三、教学内容和要求注：带“*”为选学内容1、第1章绪论（4学时）（1）了解机器人的定义；（2）了解机器人的起源及发展；（3）了解感知智能；（4）理解智能传感器的工作原理；（4）理解机器人感知系统的组成；（5）了解智能传感器的组成结构；（6）了解多传感器信息融合；（7）了解人智能传感器网络化技术；（8）了解智能传感器虚拟化技术；（9）掌握智能传感器的应用与方向；（10）掌握机器人感知智能的发展现状及趋势。目的：通过上述知识的学习，使学生认识智能传感的到来，作为大学生有责任和义务支持国家张略，树立智能传感思维，增加学习智能传感知识的兴趣。重点：机器人感知系统在各类型机器人中的应用。难点：机器人感知智能原理及组成。2.第2章机器人触觉感知（4学时）（1）理解机器人触觉感知概念；（2）理解机器人触觉感知类型；（3）掌握机器人柔性和阵列触觉感知原理；（4）理解机器人触觉感知最新技术和发展趋势；（5）了解机器人触觉感知实际应用。目的：通过上述知识的学习，使学生理解机器人触觉感知概念、类型、原理和最新技术。了解机器人触觉感知发展趋势和实际应用特点。重点：机器人触觉感知类型、最新技术和发展趋势；难点：机器人柔性和阵列触觉感知原理。3.第3章机器人视觉感知（8学时）（1）了解机器人视觉感知；（2）了解机器人视觉感知系统的组成；（3）了解机器人视觉感知传感器分类及原理；（4）掌握机器人视觉感知先进技术；（5）*了解机器人视觉感知的发展趋势（6）*了解机器人视觉感知的实际应用目的：通过上述知识的学习，了解机器人视觉感知系统。重点：机器人视觉感知传感器原理；难点：机器人视觉感知传感器先进技术。4.第4章机器人接近觉感知（4学时）（1）了解接近觉感知的定义及功能；（2）了解常见的接近觉感知传感器；（3）了解接近觉感知传感器的概念及功能；（4）掌握红外传感器组成、原理及功能；（5）掌握微波传感器组成、特点、原理及常见应用；；（6）了解激光传感器组成、应用及研究现状；（7）了解机器人接近觉感知传感器的发展趋势及实际应用。目的：通过上述知识的学习，让读者了解机器人接近觉感知传感器，掌握红外传感器、微波传感器及激光传感器的原理及应用。重点：机器人接近觉传感器；难点：各传感器原理及功能。5.第5章机器人听觉感知（8学时）（1）了解人类听觉模型与理论；（2）了解机器人听觉感知的起源与应用；（3）掌握麦克风的分类与原理；（4）掌握超声波的分类与原理；（5）*了解语音信号特点；（6）理解语音识别技术基本原理；（7）掌握语音数据处理过程；（8）*了解语音识别系统硬件、软件；（9）了解声源定位技术的基本原理；（10）理解解基于麦克风阵列的机器人声源定位；（11）理解视听交叉感知机制；（12）了解视听信息融合识别方法；目的：通过上述知识的学习，掌握机器人听觉感知的原理，理解机器人听觉感知方法，了解声源定位和语音识别相关技术等。重点：麦克风工作原理、语音数据处理、声源定位；难点：视听信息融合。6.第6章机器人感知系统智能化（4学时）（1）了解多信息融合技术；（2）了解机器人中的多传感器耦合；（3）熟练多传感器类型与布局；（4）熟练传感器模型基本原理；（5）理解多传感器融合策略；（6）*了解SLAM技术中的多传感器融合；（7）*了解机器人感知系统硬件设计；（8）*了解机器人感知系统软件设计；目的：通过上述知识的学习，了解多传感器融合在机器人应用中的重要意义，掌握多传感器类型、布局与基本原理，理解多传感器融合策略与方法。重点：多传感器类型与布局、传感器模型基本原理；难点：多传感器融合策略。四、课程考核（1）作业和方案：作业：至少5次（2）考核方式：过程考核（3）总评成绩计算方式：平时成绩40%（考勤、书后习题，讨论）、设计方案60%。五、参考书目陈黄祥.智能机器人[M].北京：化学工业出版社，2012.中国电子学会.机器人简史[M].北京：电子工业出版社，2017.卢金燕.机器人智能感知与控制[M].郑州：黄河水利出版社，2020.吴振彪，王正家.工业机器人[M].2版.武汉：华中科技大学出版社，2006.张涛.机器人引论[M].2版.北京：机械工业出版社，2016戴亚平,马俊杰,王笑涵.多传感器数据智能融合理论与应用[M].北京：机械工业出版社，2021.蔡永娟.机器人感知系统标准化与模块化设计[D].合肥：中国科学技术大学，2010.制定人：王琦