机器人系统设计与应用 教学大纲

《机器人系统设计与应用》教学大纲

SyllabusofRobotSystem:DesignandApplication

课程基本信息

CourseInformation

机器人系统设计与应用

课程名称

CourseName

RobotSystem:DesignandApplication

开课学院

机械与电气工程学院

School

专业负责人课程负责人

田劭赵建伟

MajorLeaderTeamLeader

课程编码学分

U20415002

CourseCodeCredits

总学时理论学时

3228

TotalHoursLectureHours

实验学时自主学时

40

ExperimentHoursOthersHours

实践周数

PracticeWeeks

适用专业

机器人工程

Audience

授课语言

中文

LanguageofInstruction

先修课程

模拟电子技术B、数字电子技术B、传感器原理与技术、C语言程序设计

Prerequisite

《机器人系统设计与应用》是机器人工程专业的一门专业必修课。

本课程包含机器人基础理论，关键技术，设计流程与工程应用等多部分

内容。通过本课程的学习使学生能够熟悉、使用、研究和设计机器人，

为从事机器人相关的工作奠定基础。主要任务是：学习机器人学必要的

基础知识、机器人部件、系统和机器人应用的基本知识。

课程简介

The《RobotSystem:DesignandApplication》isacompulsorycourse

CourseDescription

forthemajorofrobotengineering.Thiscourseincludesrobotbasic

theory,keytechnology,designprocessandengineeringapplication.

Throughthestudyofthiscourse,studentscanbefamiliarwith,use,

researchanddesignrobots,andlayafoundationfortheworkrelated

torobots.Themaintaskistolearnthebasicknowledgenecessary

forrobotics,thebasicknowledgeofrobotcomponents,systemsand

robotapplications.

一、课程目标(LearningOutcomes)

课程目标毕业要求指标点

目标1:从机器人应用的实际角度出发，阐述机器人技术的概念、运动和3.1能够对所需解决的复杂机械工程问

动力学规律和算法。题进行分析和提炼，确定出具体的设

目标2：将机器人基础理论与应用技术相结合，力求反映国内外机器人研计/开发需求和目标，并设计出解决方

究领域的新进展。案。

FI标3：介绍机器人领域的新进展，激发学习兴趣，启迪创新思想。3.3掌握基本的创新方法，具备运用开

发工具对机械工程领域的新产品、新

艺、新技术和新设备进行研究、开发和

设计的能力。

目标:4：使工科学生能真正的将理论学习与实际相结合，完成对机器人系5.1了解机械工程学科发展现状，能够

统的四部分(机械系统、电气系统、控制系统、软件系统)的深刻认识，在机械工程实践中初步掌握并使用现

并学会机器人设计的方法。代工程技术、方法和工具。

5.2能够初步运用现代信息技术工具对

复杂机械工程问题进行预测与模拟，

并了解其局限性。

目标:5：掌握用“机器人技术”去观察、分析、解决问题。3.2能够在安全、环境、法律等现实约

目标：6：力争从科学前沿的高度，培养逻辑思维和创新思维能力，提高分束条件下，通过技术经济评价对设计方

析、解决实际工程应用问题的能力。案的可行性进行研究。

二、教学内容(Topics)

教学内容

重点难

模块(章教学内容课程目标教学方式考核方式

点

节)

机器人1.1机器人的出现

的定义1.2机器人的定义、组成和特征目标1

讲授/讨论

及其特1.3国内外机器人的发展目标2

1绪论/案例分析作业/考试

点，机器1.4各种典型的机器人目标3

/自主学习

人类型1.5机器带来的影响目标4

介绍1.6机器人展望

机器人

2.1机器人控制技术

控制技目标1

2机器人应2.2机器人的定位技术讲授/讨论

术，机器目标2

用技术2.3机器人基丁多传感器的信息融合技术/案例分析作业/考试

人的模目标3

2.4机器人的模糊控制技术/自主学习

糊控制目标4

2.5机器人的路径规划技术

技术

3.1行走机构设计

目标1

结构设3.2底盘结构设计

目标2讲授/讨论

3机器人系计，软件3.3电动机选型

目标3/案例分析作业/考试

统设计基础系统设3.4机器人的机械臂机构设计

目标4/自主学习

计3.5机器人整体结构材料的选择原则

目标5

3.6机器人软件系统设计

4.1智能车的底盘的安装设计目标1

系统硬

4基于智能4.2系统硬件组成及安装说明目标2讲授/讨论

件组成，

车的机器人4.3智能车的机械臂的设计目标3/案例分析作业/考试

控制程

本体设计4.4基于C语言的控制程序编写实例目标4/自主学习

序编写

4.5智能车的车身结构设计目标5

5.1机器人视觉简述

图像处5.2摄像巩模型目标2

讲授/讨论

5机器人视理技术，5.3图像处理技术目标3

/案例分析作业/考试

觉系统滤波算5.4滤波算法概述目标4

/自主学习

法5.5基于摄像头的路径识别智能车控制系统目标5

设计

6.1传感器的作用

6.2传感器分类目标2

传感器6.3内部传感器目标3讲授/讨论

6机器人传

和驱动6.4外部传感器目标4/案例分析作业/考试

感器技术

器6.5传感器的检测目标5/自主学习

6.6驱动器目标6

6.7传感器编程应用案例

搭建机7.1基于SolidWorks的智能车建模

目标2

器人仿7.2机器人仿真系统

目标3讲授/讨论

7机器人系真模型，7.3搭建机器人仿真模型

目标4/案例分析作业/考试

统仿真搭建机7.4机器人仿真

目标5/自主学习

器人仿7.5搭建双器人仿真环境

目标6

真环境7.6典型机器人仿真案例分析

目标2

8.1LabVIEW简述

目标3讲授/讨论

8机器人系8.2创建项目

LabVIEW目标4/案例分析作业/考试

统开发8.3部署应用程序

目标5/自主学习

8.4基于LabVIEW的视觉应用案例

目标6

三、教学进度(ClassSchedule)

学时分配

教学内容模块(章节)

理论学时实验学时自主学习小计

绪论22

机器人应用技术22

机器人系统设计基础44

基于智能车的机器人本体设计41

机器人视觉系统44

机器人传感器技术426

机器人系统仿真44

机器人系统开发426

合计28432

四、考核内容、方式及评分标准(ContentsandMethodofAssessment,GradingStandards)

总成绩支撑

考核环节

占比课程目标

1、每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。

2、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评

目标1,2,3,

平时作业分。10%

4,5,6

3、考核学生对机器人技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析

问题、解决问题的能力，题型主要有分析，简答、计算、绘图等。

1、对机器人技术的发展趋势进行分析论述。目标1,2,3,

实验30%

2、分析典型机器人的特点及应用领域。4,5,6

1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。

目标1,2,3,

期末考试60%

3、主要考核学生对机器人技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识4,5,6

分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等.

评分标准

考核环节<6060-7575-9090-100

独立思考、按时完成，

独立思考、按时完成，作

作业抄袭，未能按时完作图比较规范，解题思独立思考、按时完成，作图规

图比较规范，解题思路比

平时作业成，作图不规范，解题路比较清晰、步骤比较范，解题思路清晰、步骤完

较清晰、步骤比较完整、

思路混乱完整、格式比较合理、整、格式合理、答案准确

格式合理、答案准确

答案准确

实验方案设计较为简实验方案设计合理，能够实验方案设计合理，创新性

实验方案设计存在较大

单，能够完成基本的系较好地实现机器人系统强，能够独立完成系统的设计

问题，未能有效解决实

统设计和实现，可能存的设计目标。解决问题的与实现。实验中使用的技术、

验目标，或系统实现存

在一些不够优化的地思路清晰，但创新性和技算法或模型达到较高水平，解

在严重缺陷。实验报告

方。实验报告结构完术水平较为一-般。实验报决问题的思路清晰、严谨。实

不完整，内容混乱或缺

实验整，内容能基本阐述实告结构完整，内容清晰。验报告结构清晰，分析深入，

乏必要的分析，未能清

验过程和结果，但对某对实验过程和结果的分能够全面地阑述设计思路、实

楚阐述实验目的、过程

些部分的分析较为简析较为全面，能准确地总验过程、实验结果及其分析。

和结果，问题解决方法

略，存在对实验中问题结问题和解决方案，但在能够清楚地总结实验中遇到的

不明确，数据不准确或

的解决方法缺乏详细某些方面可能存在不足问题及解决方案，报告内容充

存在错误。

阐述的情况。之处.实，数据准确，条理清晰。

考核环节权重

考核环节目标1目标2目标3目标4目标5目标6

平时作业30%40%