《智能机器人》-(教案大纲)

《智能机器人》课程教学大纲课程名称（中文）智能机器人课程名称（英文）IntelligentRobotics课程编码授课语言中文学分3课内学时（含实践学时）52（理论48学时，含实践学时4）课程类型专业核心课考试/考查考试先修课程高等数学、线性代数、自动控制原理、理论力学、机械原理是否有全英语课程否课程负责人教学团队成员；课程开设学期£秋季学期£春季学期课程定位和基本要求课程定位本课程面向机器人工程、自动化、人工智能、机械电子、机械等本科专业，属于专业核心课程。课程属于机器人领域专业主干课，对接新工科12条工程教育毕业要求，依托《智能机器人》教材共7个章节内容开展课堂教学。课程系统介绍智能机器人基础理论、位姿数学描述、运动学动力学、机械臂控制、机器人传感、机器视觉、移动机器人与多机器人系统。通过课程学习，使学生建立机器人完整系统认知，掌握机器人分析基础理论，能够使用现代工具开展机器人问题仿真分析；理解机器人技术对社会、环境的影响，具备终身学习意识，为后续专业综合实践、毕业设计打下理论基础。鼓励学生拓展机器人新应用场景的软硬件开发能力，培养学生高度的社会责任感和良好的科学人文素养、团队协作精神、创新能力和国际视野，成为机器人工程领域“厚基础、强实践、能创新”的高素质复合型工程技术人才。课程教学目标课程教学目标1【工程知识】：掌握智能机器人基本概念、空间位姿数学基础、机器人运动学与动力学理论，能够综合运用数学、力学、控制工程知识对机器人机构与运动开展分析计算。课程教学目标2【问题分析‑设计开发】：能够识别机器人运动、传感、控制系统中的复杂工程问题；结合功能、性能、安全约束，针对简单机器人任务，辨析关键因素，分析对比可行技术解决方案。课程教学目标3【研究‑使用现代工具】：能够针对机器人工程问题，选用文献检索、仿真计算等现代工具开展分析；完成数据整理与结果归纳，形成有效的分析结论与技术报告。课程教学目标4【工程社会‑职业规范‑个人团队‑沟通‑项目管理】：理解智能机器人技术对社会发展、公共安全、环境与伦理的影响，建立工程职业道德与社会责任感；能够在小组任务中分工协作，完成技术报告撰写，理解简单工程项目任务分解与管理思路。课程教学目标5【终身学习】：了解国内外智能机器人技术发展前沿，认识机器人学科知识迭代更新特点，树立自主探究、持续学习的意识，具备跟踪新技术的能力。。GenAI使用标准课堂理论学习、课后作业、闭卷考试：禁止直接使用GenAI生成答案；课程大作业：允许将GenAI作为思路启发、资料检索辅助工具，所有AI生成内容必须明确标注来源；禁止直接提交AI完整生成报告，若直接抄袭AI生成内容，本大作业计不合格。课程所支撑的毕业要求指标点序号毕业要求指标点毕业要求指标点内容1工程知识能够运用数学、自然科学、工程基础知识，分析机器人运动学、动力学、传感与控制等复杂工程问题。2问题分析能够识别、表达机器人领域复杂工程问题，通过理论分析、文献调研，辨析关键影响因素，得到合理分析结论。3设计/开发解决方案理解机器人系统设计中的功能、性能、安全等约束，针对简单机器人任务，分析可行技术方案，形成初步解决思路。4研究能够针对机器人相关问题，选择理论分析或仿真手段，开展分析，整理得到有效结论。5使用现代工具能够选择、运用仿真、文献检索等现代工具，辅助完成机器人工程问题分析，理解工具的局限性。6工程与社会理解智能机器人技术对社会发展、公共安全、伦理规范带来的影响，理解工程师应承担的社会责任。7个人和团队在小组大作业中，承担团队分工角色，与组员沟通协作，共同完成任务。8终身学习了解机器人技术发展前沿，认识学科知识快速迭代特点，具备自主学习、持续获取新知识的意识。课程教学目标与毕业要求对应关系教学目标毕业要求课程教学目标1课程教学目标2课程教学目标3课程教学目标4课程教学目标5工程知识问题分析设计/开发解决方案研究使用现代工具工程与社会个人和团队终身学习课程内容、教学要求、学时分配和教学手段序号知识单元序号知识点/能力点要求支撑课程目标教学手段课内学时课外学时思维训练点1第1章绪论1.1智能机器人概述、发展历史了解目标1、5课堂讲授50系统思维、发现、终身学习、批判性思维1.2机器人特点、分类、系统结构，机器人学与人工智能关系掌握2第2章数学基础2.1位置姿态表示、坐标变换、齐次变换矩阵掌握目标1课堂讲授、例题演算70分析思维、计算思维2.2通用旋转变换熟悉3第3章机器人运动学与动力学3.1机械臂正运动学、逆运动学求解掌握目标1、2课堂讲授1403.2雅可比矩阵、动力学方程求解熟悉4第4章机械臂的控制4.1机器人控制系统组成、PID控制原理掌握目标1、2课堂讲授604.2伺服控制、位置控制、力控制、力位置混合控制掌握目标25第5章机器人的传感5.1传感器定义、分类选型，内部、触觉、距离传感器掌握目标2、3课堂讲授605.2多传感器信息融合原理熟悉目标36第6章机器人的视觉6.1机器人视觉系统、视觉传感器熟悉目标2、3课堂讲授806.2视觉信息处理、机器人视觉伺服控制了解目标37第7章移动机器人7.1移动机器人机构、环境建模掌握目标2、3、4课堂讲授607.2运动控制、避障、多机器人系统协同基础熟悉目标3、4课程“立德树人”内涵结合我国机器人产业发展历程，介绍国产机器人技术突破、科研工作者攻坚克难案例，讲解机器人技术对智能制造、民生服务、国防科技的重要价值，激发学生科技报国家国情怀；讲解机器人伦理、工程安全规范，树立严谨求实的工程职业道德；引导学生认识机器人学科交叉特点，树立自主学习、终身学习意识。考核、成绩评定方式及重修要求本课程考核由出勤与平时作业25%+课程大作业15%+闭卷期末考试60%三部分构成。1.出勤与平时作业（25%）：包含课堂出勤、课堂提问、每章课后作业；缺勤过多将扣减本部分成绩；作业按时提交，考核学生对基础知识点掌握。2.课程大作业（15%）：以小组形式完成机器人系统分析/方案设计大作业，提交完整分析报告，考察文献调研、综合分析、团队协作、报告撰写能力。3.闭卷期末考试（60%）：闭卷笔试，考核课程核心理论、计算、分析能力。重修要求：课程总评不合格学生，下学年跟班重修，完整完成出勤、作业、大作业环节，参加期末闭卷考试；不允许免修不免考。。考核方式占比支撑课程目标备注出勤与平时作业25%课程目标1课内考勤、课内布置作业课程目标2课程大作业15%课程目标3小组协作，提交书面报告课程目标4闭卷期末考试60%课程目标1闭卷笔试课程目标2课程目标3评价标准平时作业评价标准支撑课程目标评价细则及得分100-9089-8079-7069-6059-0目标1‑2按时提交；概念理解准确，计算推导完整，正确率90%以上，书写规范按时提交；概念理解较准确，计算基本正确，正确率≥80%按时提交迟交，大部分知识点掌握，少量错误，正确率≥70%迟交，核心知识点基本掌握，正确率≥60%不交、严重迟交，概念理解错误多，正确率低于60%课程大作业评价标准支撑课程目标评价细则及得分100-9089-8079-7069-6059-0目标3-4选题恰当，文献调研充分，合理运用仿真/工具开展分析；分工明确协作充分；报告逻辑严谨、格式规范；体现对技术社会影响选题合适，调研较充分，分析合理，分工落实到位，报告完整选题合理，完成基本分析任务，报告完整，少量不足选题合理，完成基础任务，分析深度不足，报告存在疏漏任务未完成，报告残缺，无有效分工协作闭卷期末考试评价标准支撑课程目标评价细则及得分100-9089-8079-7069-6059-0目标1-3概念透彻，建模推导完整，计算分析正确率≥90%，答题逻辑严谨概念掌握较好，推导计算正确率≥80%掌握核心概念，少量错误，正确率≥70%掌握基础概念，部分难点不会，正确率≥60%概念混淆，大量错误，正确率低于60%教材与主要参考书教学用书名称作者出版社版次ISBN教材情况教材/主要参考书智能机器人李智军，李国欣，夏海生机械工业出版社第一版9