1、PAGE PAGE - 6 -本科生課程大綱課程名稱水下機器人技術(shù)Underwater Robot Technology課程代碼082103201253課程屬性專業(yè)知識課時/學分32/2課程性質(zhì)選修實踐學時責任教師 課外學時課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1.課程描述： 水下機器人技術(shù)是海洋特色顯著的專業(yè)性選修課程之一，對培養(yǎng)具有機械專業(yè)知識的海洋裝備研發(fā)人才有積極的作用。課程包括水下機器人結(jié)構(gòu)、能源及動力系統(tǒng)、推進與舵、導航與定位等部分。通過課程的學時和實踐，培養(yǎng)學生參數(shù)計算、設(shè)備選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制系統(tǒng)編程的能力，并能夠利用這些理論和

2、方法，對水下機器人設(shè)備進行控制、升級和改造等。2.設(shè)計思路： 開設(shè)依據(jù)：通過課程基礎(chǔ)知識的學習，掌握水下機器人結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的參數(shù)計算、選型和設(shè)計的方法，并將以上方法應(yīng)用到水下機器人設(shè)計過程的計算、分析和研究中（支撐畢業(yè)要求的能力1.4和1.6），可針對水下機器人機的特殊需求進行功能分析、解決方案制定及科學問題研究（支撐畢業(yè)要求的能力2）。在課程的實驗環(huán)節(jié)中，學生將以小組為單位開展機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化、控制軟件實現(xiàn)等任務(wù)，將課程的理論知識用于實踐中，同時鍛煉學生的獨立擔當與團隊協(xié)作能力（支撐畢業(yè)要求的能力3）。畢業(yè)要求1.4畢業(yè)要求1.6畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3水下機器人結(jié)構(gòu)能源及推進設(shè)計操縱與控

3、制系統(tǒng)設(shè)計吊放回收系統(tǒng)設(shè)計課程內(nèi)容：（一）第一章 緒論：簡要介紹水下機器的產(chǎn)生于發(fā)展歷程、分類與用途及特點，并用幾個案例進行分析，使得學生對水下機器人有初步認識。（二）第二章 水下機器人的結(jié)構(gòu)：主要講解水下機器人的重量特征、耐壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計、艙口蓋和觀察窗的種類及設(shè)計、壓力平衡結(jié)構(gòu)、安全性和可靠性等，為后續(xù)機器人的設(shè)計打下基礎(chǔ)。此部分采用理論講授和實踐相結(jié)合的方式進行，將讓學生動手操作典型的水下機器人，加深學生對水下機器人結(jié)構(gòu)和控制的認識。（三）第三章 能源及動力裝置：學生將掌握水下機器人常用的電池能源、內(nèi)外燃機、電力裝置和液壓裝置的種類和功能等，培養(yǎng)學生選擇和設(shè)計合理的能源裝置的能力。（四）第

4、四章 推進器與舵：學生將從水下機器人的各種推進器開始認識水下機器。通過各種推進器的對比，加深對推進器的認識。根據(jù)水下機器人自由度的需求介紹航向控制及推進器的配置。最后對推進器涉及的軸密封方法進行介紹。（五）第五章 導航與定位系統(tǒng)：學生將認識到推算導航、水聲導航與定位、典型導航系統(tǒng)和終端導航等4種典型的導航方式。（六）第六章 操縱與控制：學生將學習水下機器人的操控性的定義及經(jīng)典的控制方法。（七）第七章 吊放回收系統(tǒng)：學生將學習吊放回收的相關(guān)裝置和吊放回收中的連接裝置設(shè)計，及有纜式水下機器人的纜控系統(tǒng)。（八）第八章 系統(tǒng)及設(shè)備：將介紹水下機械手、重量與浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、縱傾調(diào)節(jié)系統(tǒng)和生命支持系統(tǒng)等。（

5、九）第九章水下機器人的應(yīng)用：介紹有人水下機器人、無人有纜水下機器人和無人無纜水下機器人的應(yīng)用情況。3. 課程與其他課程的關(guān)系：先修課程：機械原理，機械設(shè)計，電工電子學，機電控制系統(tǒng)、液壓與氣壓傳動。本課程與這五門課程密切相關(guān)，其中機械原理、機械設(shè)計和電工電子學是本專業(yè)的學科基礎(chǔ)課程，幫助學生認識設(shè)備的機械傳動原理和電子控制器件原理；機電控制系統(tǒng)讓學生掌握機電設(shè)備的控制的基礎(chǔ)知識。本課程是連接前面課程的紐帶，通過水下機器人的學習，實現(xiàn)機械設(shè)計和電氣控制的融會貫通，培養(yǎng)學生的海洋裝備的設(shè)計能力。二、課程目標本課程的目標是培養(yǎng)學生的工程觀點和工程設(shè)計能力，達到華盛頓公約規(guī)定的國際工程師認證的標準，培

6、養(yǎng)符合國家經(jīng)濟發(fā)展需要的工程技術(shù)人才。學生將對水下裝備遵循的機械電氣規(guī)范增進認識，樹立準確獲取和計算工程數(shù)據(jù)的工程意識。學生將提高查閱資料、使用手冊、標準和規(guī)范的能力，做到基于規(guī)范和設(shè)計方法來分析和設(shè)計水下機器人。三、學習要求水下機器人技術(shù)是一門海洋特色顯著的應(yīng)用型綜合性的課程。通過本門課程和相關(guān)課程的學習，學生可以作為一名水下機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程或電氣控制工程師。如果要勝任這些職位，在校期間學生不僅要掌握扎實的理論知識和專業(yè)技能，而且要有一定的經(jīng)濟常識，做到技術(shù)上先進經(jīng)濟上合理。因此，學生務(wù)必做到：（1）按時上課,上課認真聽講，積極參與課堂討論、作業(yè)典型案例分析。本課程將包含較多的課下作業(yè)、

7、討論、小組作業(yè)展示等課堂活動。（2）保質(zhì)保量的按時完成課下作業(yè)。針對機電控制系統(tǒng)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)均有書面作業(yè)需要提交，只有在作業(yè)中才能夠不斷掌握所學習的內(nèi)容。（3）積極搜集和學習各種案例，爭取編程實現(xiàn)案例的功能需求。不斷的深入練習才能快速地設(shè)計出實現(xiàn)各種功能的水下機器人系統(tǒng)。四、教學進度序號專題或主題計劃課時主要內(nèi)容概述實驗實踐內(nèi)容或課外練習等1第1章概述2水下機器人的產(chǎn)生、發(fā)展、分類、用途及特點2第2章水下機器人結(jié)構(gòu)2重量特征、耐壓結(jié)構(gòu)、艙口蓋、觀察窗、壓力平衡結(jié)構(gòu)、安全性和可靠性3第2章水下機器人結(jié)構(gòu)2典型水下機器人結(jié)構(gòu)觀察與分析4第3章能源及動力裝置2電池能源、內(nèi)外燃機、電力裝置、液壓裝置

8、5第3章能源及動力裝置2典型水下機器人能源供給系統(tǒng)分析及電路分析6第4章推進器與舵2水下機器人的各種推進器航向控制及推進器的配置軸的密封方法7第4章推進器與舵2推進器推力測試平臺推進器推力特性曲線測試8第5章導航與定位系統(tǒng)2推算導航、水聲導航與定位、典型導航系統(tǒng)、終端導航9第6章操縱與控制2水下機器人的操縱性水下機器人的控制10第6章操縱與控制2水下機器人操縱性與控制性實驗11第7章吊放回收系統(tǒng)2吊放回收裝置吊放回收中的連接裝置有纜式水下機器人的控纜系統(tǒng)12第8章系統(tǒng)及設(shè)備2水下機械手重量與浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)縱傾調(diào)節(jié)系統(tǒng)生命支持系統(tǒng)13第8章系統(tǒng)及設(shè)備2水下機械手設(shè)計14第9章水下機器人的應(yīng)用2有人水下機器人的應(yīng)用15第9章水下機器人的應(yīng)用2無人有纜水下機器人的應(yīng)用16第9章水下機器人的應(yīng)用2無人無纜水下機器人的應(yīng)用五、參考教材與主要參考書教材：水下機器人 張銘均主編 海洋出版社 2000年第1版；參考書：1水下機器人 蔣新松 封錫盛 王棣棠主編 遼寧科學技術(shù)出版社 2000年第1版；六、成績評定（一）考核方式 D ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系比例%1.課下作業(yè)、課堂討論及平常表現(xiàn)2.平時測驗成