机器人导论 教学大纲

课程简介和教学大纲模板（2024）课程代码：CSE2026M课程中文名称：课程英文名称：IntroductiontoRobotics学分：2周学时：2总学时：32课程类别：选修面向对象：本科生预修课程要求：一、课程介绍（一）中文简介AIAI（二）英文简介Roboticsisaninterdisciplinarysubjectintegratingmultipledisciplines,coveringfieldssuchasmechanics,electronics,sensinganddetection,computerscience,andcontrolengineering.Thiscourseimpartsbasicknowledgeofroboticswhiledeeplyintegratingartificialintelligence-relatedtechnologies,consistingofthreecoremodules:RoboticsMechanicalFundamentals,PerceptionandControllers,andMobileRobotMotionControl.Studentswilllearnprofessionalknowledgeincludingrobotdrivesystems,transmissionmechanisms,mechanicalstructures,sensors,single-chipmicrocomputers,machinevision,navigationandpositioning,andmulti-robotcollaboration.Theywillalsoengageinrobotdesignprojectssimilartointernationalroboticsdesigncompetitions,fosteringtheircomprehensivedesigncapabilities,innovationskills,andengineeringpracticecompetence.Adoptinga"theoryintegration+practicalimplementation"model,thecourseguidesstudentstoapplyAItechnologiesinbuildingintelligentrobotsystems,completingfull-processpracticesofperception,control,anddecision-making.ItconsolidatestheprofessionalfoundationinautomationandenhancesAItechnologyapplicationcapabilities,aligningwiththeindustry'sdemandforintelligentroboticstalents.二、教学目标（一）学习目标IDCRoboConCADAI（二）育人目标（三）可测量结果CADCAI三、课程要求（一）授课方式与要求（二）考试评分与建议闭卷考试。期末考试成绩占总成绩的60％，平时成绩（点名、提问、课堂作业）占10％,设计大作业成绩占30%。四、教学安排（含每讲主要内容及时间表。通识课程应至少纳入3个课程思政案例，专业基础课程、专业课程应至少纳入2个课程思政案例；至少1次课程作业/讨论/实验实践等融入课程思政元素）第一章概论2学时1、机器基概0 . 5 学 什么机过机器图介机介绍业4.0中造明器当的发展趋势和研究热点。2、机器人历史与发展0.5学时从Robot单词诞生开始讲起，分别介绍工业革命前的机器人以及科幻电影中的机器人。介绍机器人三大定律。重点介绍1954起至今的现代机器人发展。3、机器人主要应用0.5学时重点介绍工业机器人和服务机器人，通过大量的图片和视频来阐述这两类机器人的发展。4、机器人的关键技术0.5学时通过介绍机器人的定义和本质，来引出机器人的关键技术，通过和人体做对比，帮助学生更好的理解。将机器人的关键技术分为7类，并借此阐述本课程的讲课安排，两者有很好的对应。最后介绍课程安排，实验安排和考核方式。第二章IDCRoboCon概论2学时1、IDCRoboCon竞赛概述0.5学时介绍比赛的历史、目的和比赛形式，进而阐述通过机器人设计比赛能够培养学生怎样的能力。2、历年比赛题目介绍1学时重点介绍3年的国际机器人设计大赛题目，例如2011年MIT比赛题目、2012年东京电机大学比赛题目和2015年新加坡科技设计大学比赛题目，帮助学生更好的理解比赛内涵。3、设计大作业题目介绍0.5学时选择某一年的国际比赛题目作为本课程的设计大作业题目，要求学生按照题目要求分组完成。第三章电路设计与制作4学时1、微控制原理及应用22、传感器原理及信号采集2学时重点介绍机器人上的应用的各类传感器原理和应用，主要从本体传感器和外部传感器两类展开。介绍AI算法在机器人感知信号处理应用。第四章机械设计与制作8学时12PWM22324、CAD辅助设计2Solidworks3D3D2D第五章机器人运动控制4学时1222以操作机械臂为分析对象，重点介绍机械臂的线性控制问题，包括反馈与闭环控制、二阶线性系统、二阶系统控制、以及轨迹跟踪控制等基础知识。介绍AI算法在机器人运动控制算法中的应用。第六章机器视觉2学时聚焦视觉信息的理解，以几何任务和语义任务两个需求作为牵引，从成像机理和建模开始，逐步介绍图像的三维建模，特征检测与匹配以及语义理解方面的知识，介绍AI深度学习算法应用。最终为机器人构建智能化作业的感知基础。第七章机器人定位技术2学时简要介绍机器人定位与建图的基本概念和相关AI算法，然后介绍基于外部设备感知的定位、不依赖外部设备感知的自主定位等主要的定位方法。第八章机器人规划算法与协同4学时1、移动机器人路径与运动规划2学时本RRT2、多机器人规划2学时本节介绍多机器人路径与轨迹规划内容。定义多机器人规划问题；介绍基本的多机器人CBSVRP；介绍代表性应用，如多机器人自主探索等。第九章综合设计汇报2学时由学生根据开学布置的机器人设计题目，分组汇报各自的设计方案，由评委老师现场提问。根据学生设计方案的创新度、可行性和完成度给分。第十章复习课2学时附时间表周次课堂教学内容教学课时数核心知识点课程思政融入点与实施方法教学方式4IDCRoboCon思政融入点：1.结合国家和社会发展需要介绍机器人技术的重要性2.结合机器人技术发展，介绍我国在该领域取得的线下重大成就和重要应用；3.结合目前应用存在的局限性，理性认识国内外差1IDC距，鼓励学生未来投身科RoboCon概技攻关。论实施方法：1.通过介绍浙江大学在此竞赛中取得的优异成绩，培育学生的自信心；2.通过对比浙大学生和世界各地顶级院校学生的差异，培育学生的全球视野和使命感。4Arduino思政融入点：家国情怀。实施方法：以微控制历史发展讲述我国在该领域的不足以及被人卡脖子的背景，培养学生的投身未来科技发展。线下微控制器2传感器原理3驱动原理概述机构传动4——线下4机构设计CAD计算机软件辅助4Solidworks——线下5机器人运动学4思政融入点：家国情怀