《機器人導(dǎo)論》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱機器人導(dǎo)論課程英文名稱IntroductiontoRobotics課程編號33151102課程模塊￡思想政治理論課￡通識教育課￡專業(yè)基礎(chǔ)課√專業(yè)課課程性質(zhì)￡必修￡限選√專業(yè)任選￡任選總學(xué)時32講授學(xué)時32實驗（專題輔導(dǎo)）學(xué)時0總學(xué)分2開課單位電子與信息工程學(xué)院開課系（室）自動化系授課對象本科大三學(xué)生適用專業(yè)自動化先修課程電路、模擬電子技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、自動控制原理二、課程簡介和教學(xué)目標1．課程簡介機器人學(xué)是一門高度交叉的前沿學(xué)科，機器人技術(shù)是集力學(xué)、機械學(xué)、生物學(xué)、人類學(xué)、計算機科學(xué)與工程、控制論與控制工程學(xué)、電子工程學(xué)、人工智能、社會學(xué)等多學(xué)科知識之大成，是一項綜合性很強的新技術(shù)。本課程主要探討機器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系，講授機械手和步行機構(gòu)、研究機器視覺觸覺聽覺等信感技術(shù)，以及機器人語言和智能控制軟件等，目的是要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)、課堂教育，能了解機器人發(fā)展的最新技術(shù)與現(xiàn)狀、機器人技術(shù)的基本知識，使學(xué)生了解機器人學(xué)的起源與發(fā)展，掌握機器人的特點、結(jié)構(gòu)、分類和控制。2.教學(xué)目標教學(xué)目標1（專業(yè)知識）：掌握機器人技術(shù)的基本概念和專業(yè)術(shù)語，如機器人的定義和分類、執(zhí)行機構(gòu)和機器人控制技術(shù)的應(yīng)用場景。教學(xué)目標2（分析能力）：掌握調(diào)試分析程序、溝通合作、終生學(xué)習(xí)的能力和分析實際問題的能力。教學(xué)目標3（實踐技能）：掌握運用機器人控制技術(shù)來設(shè)計和解決相關(guān)行業(yè)和研究領(lǐng)域里的實際應(yīng)用，熟練運用電機控制器和C語言/Matlab語言來編程完成項目設(shè)計開發(fā)的能力。教學(xué)目標4（課程思政）：了解機器人技術(shù)在國內(nèi)高精尖技術(shù)領(lǐng)域（如航空航天和海洋探測領(lǐng)域）的應(yīng)用情況，了解當前國內(nèi)電機控制技術(shù)的發(fā)展情況、我國新世紀機器人學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)為國家高新技術(shù)發(fā)展貢獻力量的意識和情感。3．教學(xué)目標與畢業(yè)要求指標點的支撐關(guān)系教學(xué)目標支撐畢業(yè)要求對應(yīng)指標點1專業(yè)知識1.工程知識能對相關(guān)的領(lǐng)域知識掌握透徹，熟悉行業(yè)規(guī)范和設(shè)計要求。2分析能力2.問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理和本課程知識去分析實際的工程問題。3實踐技能3.設(shè)計/開發(fā)解決方案能夠根據(jù)用戶需求和項目客觀需要，運用本課程專業(yè)知識和相關(guān)技術(shù)提出問題的解決方案和項目開發(fā)的具體路線。4.1能夠基于原理分析和查找文獻、調(diào)研的方式輔助開發(fā)項目。5.2能夠運用專業(yè)儀器設(shè)備和仿真軟件進行工程項目的開發(fā)和實施。4探索和專業(yè)素質(zhì)3.4在項目設(shè)計和開發(fā)過程中充分考慮人文、道德和法律的客觀因素與項目實際需求之間的平衡。10.溝通能與團隊組員友好和諧的溝通交流，開展高效的合作開發(fā)項目，能清晰表達自己的觀點和問題予他人。12.終身學(xué)習(xí)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。三、理論教學(xué)表1理論教學(xué)安排序號章節(jié)（學(xué)時）學(xué)習(xí)內(nèi)容（含重點、難點）教學(xué)方法、手段支撐教學(xué)目標其他1緒論（2）簡述機器人學(xué)的起源與發(fā)展。討論機器人學(xué)的定義。分析機器人的特點、結(jié)構(gòu)與分類。啟發(fā)式課堂教學(xué)模式結(jié)合課堂提問。1、4研討2機器人學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（4）空間任意點的位置和姿態(tài)變換、坐標變換、齊次坐標變換、物體的變換和逆變換，以及通用旋轉(zhuǎn)變換等。（）PPT講解和現(xiàn)場演示相結(jié)合。1、2、3作業(yè)3機器人運動方程的表示與求解（5）了解機械手運動姿態(tài)、方向角、運動位置和坐標的運動方程。掌握連桿變換矩陣的表示，歐拉變換、滾-仰-偏變換和球面變換等求解方法。（）掌握機器人微分運動及其雅可比矩陣等。（）PPT講解和視頻播放相結(jié)合。1、2、3思考4機器人動力學(xué)（5）理解拉格朗日功能平衡法和牛頓-歐拉動態(tài)平衡法。（）掌握建立拉格朗日方程的步驟。（）PPT講解和視頻播放相結(jié)合。1、2、3思考、作業(yè)5機器人執(zhí)行系統(tǒng)（5）了解機器人執(zhí)行系統(tǒng)中的電機分類和型號。理解電機選型和安裝方法和電機控制方法。掌握伺服電機驅(qū)動的控制步驟。（）PPT講解和現(xiàn)場演示相結(jié)合。1、2、3思考、作業(yè)6機器人傳感系統(tǒng)（5）了解機器人傳感系統(tǒng)中的傳感器分類和型號。理解傳感器選型和安裝方法和控制方法。掌握內(nèi)部和外部傳感器的控制步驟。（）PPT講解和現(xiàn)場演示相結(jié)合。1、2、3思考、作業(yè)7MATLAB仿真技術(shù)（4）掌握使用matlab實現(xiàn)機器人電機控制器的控制策略。（）掌握使用matlab實現(xiàn)傳感器輸入信號濾波的方法。PPT講解和現(xiàn)場演示相結(jié)合。1、2、3思考、作業(yè)8機器人控制技術(shù)的現(xiàn)狀、未來（2）國內(nèi)外機器人技術(shù)和市場的發(fā)展現(xiàn)狀和預(yù)測。21世紀機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢。我國新世紀機器人學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略。PPT講解和視頻播放相結(jié)合。1、4思考、作業(yè)四、考核與成績評定方法表2課程考核及評價細則成績組成考核/評價環(huán)節(jié)分值考核/評價細則支撐教學(xué)目標平時成績（30%）課堂表現(xiàn)20根據(jù)學(xué)生平時上課的出勤率、課堂表現(xiàn)、互動情況和作業(yè)情況，視其對課程學(xué)習(xí)的態(tài)度及積極程度，按20%計入課程總成績。1、2、3、4作業(yè)10根據(jù)學(xué)生實驗出勤率和完成程度，按10%計入課程總成績。1、2、3考試成績（7