《机器人导论》课程教学大纲.docx

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1、机器人导论课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称机器人导论课程英文名称Introduction to Robotics课程编号33151102课程模块口思想政治理论课口通识教育课口专业基础课 V专业课课程性质口必修口限选。专业任选口任选总学时32讲授学时32实验（专题辅导） 学时0总学分2开课单位电子与信息 工程学院开课系（室）自动化系授课对象本科大三学生适用专业自动化先修课程电路、模拟电子技术、传感器与检测技术、自动控制原理二、课程简介和教学目标1 .课程简介机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、 计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人

2、工智能、社会学等多学科知识之 大成，是一项综合性很强的新技术。本课程主要探讨机器人的控制与被处理物体之间的相互 关系，讲授机械手和步行机构、研究机器视觉触觉听觉等信感技术，以及机器人语言和智能 控制软件等，目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状、 机器人技术的基本知识，使学生了解机器人学的起源与发展，掌握机器人的特点、结构、分 类和控制。2 .教学目标教学目标1 （专业知识）：掌握机器人技术的基本概念和专业术语，如机器人的定义和 分类、执行机构和机器人控制技术的应用场景。教学目标2 （分析能力）：掌握调试分析程序、沟通合作、终生学习的能力和分析实际 问题的能力。教学

3、目标3 （实践技能）：掌握运用机器人控制技术来设计和解决相关行业和研究领域 里的实际应用，熟练运用电机控制器和C语言/Matlab语言来编程完成项目设计开发的能力。教学目标4 （课程思政）：了解机器人技术在国内高精尖技术领域（如航空航天和海洋探测领域）的应用情况，了解当前国内电机控制技术的发展情况、我国新世纪机器入学的发展战略，培养为国家高新技术发展贡献力量的意识和情感。3.教学目标与毕业要求指标点的支撑关系三、理论教学教学目标支撑毕业要求对应指标点1专业知识1.工程知识 能对相关的领域知识掌握透彻，熟悉行业规范和设计要求。2分析能力2.问题分析 能够应用数学、物理和本课程知识去分析实际的工程

4、问题。3实践技能3.设计/开发解决方案 能够根据用户需求和项目客观需要，运用本课程专业 知识和相关技术提出问题的解决方案和项目开发的具体路线。4.1能够基于原理分析和查找文献、调研的方式辅助开发项目。5.2能够运用专业仪器设备和仿真软件进行工程项目的开发和实施。4探索和专业素质3.4在项目设计和开发过程中充分考虑人文、道德和法律的客观因素与项目 实际需求之间的平衡。10.沟通 能与团队组员友好和谐的沟通交流，开展高效的合作开发项目，能 清晰表达自己的观点和问题予他人。12.终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能 力。表1理论教学安排序号章节（学时）学习内容（含重点、难点

5、）教学方法、手段支撑教学目标其他1绪论1 .简述机器人学的起源与 发展。2 .讨论机器人学的定义。3 .分析机器人的特点、结 构与分类。启发式课堂教 学模式结合课堂提问。1、4研讨2机器人学的 数学基础（4）1.空间任意点的位置和姿 态变换、坐标变换、齐 次坐标变换、物体的变 换和逆变换，以及通用 旋转变换等。（）PPT讲解和现场 演示相结合。1、2、3作业3机器人运动 方程的表示 与求解（5）1. 了解机械手运动姿态、 方向角、运动位置和坐 标的运动方程。PPT讲解和视频 播放相结合。1、2、3思考序号章节（学时）学习内容（含重点、难点）教学方法、手段支撑教学目标其他2 .掌握连杆变换矩阵的

6、表 示，欧拉变换、滚-仰- 偏变换和球面变换等求解方法。（）3 .掌握机器人微分运动及其雅可比矩阵等。（）4机器人动力学（5）1 .理解拉格朗日功能平衡 法和牛顿-欧拉动态平衡 法。（）2 .掌握建立拉格朗日方程 的步骤。（）PPT讲解和视频 播放相结合。1、2、3思考、作 业5机器人执行系统（5）1 . 了解机器人执行系统中 的电机分类和型号。2 .理解电机选型和安装方 法和电机控制方法。3 .掌握伺服电机驱动的控 制步骤。（）PPT讲解和现场 演不相结合。1、2、3思考、作业6机器人传感 系统（5）1 . 了解机器人传感系统中 的传感器分类和型号。2 .理解传感器选型和安装 方法和控制方法

7、。3 .掌握内部和外部传感器 的控制步骤。（）PPT讲解和现场 演示相结合。1、2、3思考、作业7MATLAB 仿真技术（4）1 .掌握使用matlab实现机 器人电机控制器的控制 策略。（）2 .掌握使用matlab实现传 感器输入信号滤波的方 法。PPT讲解和现场 演示相结合。1、2、3思考、作 业8机器人控制 技术的现状、 未来（2）1 .国内外机器人技术和市 场的发展现状和预测。2 . 21世纪机器人技术的发 展趋势。3 .我国新世纪机器人学的PPT讲解和视频 播放相结合。1、4思考、作业序号章节(学时)学习内容(含重点、难点)教学方法、手段支撑教学目标其他发展战略。四、考核与成绩评定方法表2课程考核及评价细则成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则支撑教学目标平时成绩 (30%)课堂表现20根据学生平时上课的出勤率、课 堂表现、互动情况和作业情况， 视其对课程学习的态度及积极程 度，按20%计入课程总成绩。1、 2、 3、 4作业10根据学生实验出勤率和完成程 度，按10%计入课程总成绩。1、2、3考试成绩 (70%)论文写作70根据学生调查文献能力和写作水 平，按70%计入课程总成绩。1、 2、 3、 4五、建议教材及相关教学资源1机器人学蔡自兴主编.清华大学出版社.2000年2机器人学导论约翰J克雷格主编.西北工业大学出版社