課程簡介和教學(xué)大綱模板（2024）課程代碼：CSE2026M課程中文名稱：課程英文名稱：IntroductiontoRobotics學(xué)分：2周學(xué)時：2總學(xué)時：32課程類別：選修面向?qū)ο螅罕究粕A(yù)修課程要求：一、課程介紹（一）中文簡介AIAI（二）英文簡介Roboticsisaninterdisciplinarysubjectintegratingmultipledisciplines,coveringfieldssuchasmechanics,electronics,sensinganddetection,computerscience,andcontrolengineering.Thiscourseimpartsbasicknowledgeofroboticswhiledeeplyintegratingartificialintelligence-relatedtechnologies,consistingofthreecoremodules:RoboticsMechanicalFundamentals,PerceptionandControllers,andMobileRobotMotionControl.Studentswilllearnprofessionalknowledgeincludingrobotdrivesystems,transmissionmechanisms,mechanicalstructures,sensors,single-chipmicrocomputers,machinevision,navigationandpositioning,andmulti-robotcollaboration.Theywillalsoengageinrobotdesignprojectssimilartointernationalroboticsdesigncompetitions,fosteringtheircomprehensivedesigncapabilities,innovationskills,andengineeringpracticecompetence.Adoptinga"theoryintegration+practicalimplementation"model,thecourseguidesstudentstoapplyAItechnologiesinbuildingintelligentrobotsystems,completingfull-processpracticesofperception,control,anddecision-making.ItconsolidatestheprofessionalfoundationinautomationandenhancesAItechnologyapplicationcapabilities,aligningwiththeindustry'sdemandforintelligentroboticstalents.二、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)IDCRoboConCADAI（二）育人目標(biāo)（三）可測量結(jié)果CADCAI三、課程要求（一）授課方式與要求（二）考試評分與建議閉卷考試。期末考試成績占總成績的60％，平時成績（點名、提問、課堂作業(yè)）占10％,設(shè)計大作業(yè)成績占30%。四、教學(xué)安排（含每講主要內(nèi)容及時間表。通識課程應(yīng)至少納入3個課程思政案例，專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程應(yīng)至少納入2個課程思政案例；至少1次課程作業(yè)/討論/實驗實踐等融入課程思政元素）第一章概論2學(xué)時1、機器基概0 . 5 學(xué) 什么機過機器圖介機介紹業(yè)4.0中造明器當(dāng)?shù)陌l(fā)展趨勢和研究熱點。2、機器人歷史與發(fā)展0.5學(xué)時從Robot單詞誕生開始講起，分別介紹工業(yè)革命前的機器人以及科幻電影中的機器人。介紹機器人三大定律。重點介紹1954起至今的現(xiàn)代機器人發(fā)展。3、機器人主要應(yīng)用0.5學(xué)時重點介紹工業(yè)機器人和服務(wù)機器人，通過大量的圖片和視頻來闡述這兩類機器人的發(fā)展。4、機器人的關(guān)鍵技術(shù)0.5學(xué)時通過介紹機器人的定義和本質(zhì)，來引出機器人的關(guān)鍵技術(shù)，通過和人體做對比，幫助學(xué)生更好的理解。將機器人的關(guān)鍵技術(shù)分為7類，并借此闡述本課程的講課安排，兩者有很好的對應(yīng)。最后介紹課程安排，實驗安排和考核方式。第二章IDCRoboCon概論2學(xué)時1、IDCRoboCon競賽概述0.5學(xué)時介紹比賽的歷史、目的和比賽形式，進而闡述通過機器人設(shè)計比賽能夠培養(yǎng)學(xué)生怎樣的能力。2、歷年比賽題目介紹1學(xué)時重點介紹3年的國際機器人設(shè)計大賽題目，例如2011年MIT比賽題目、2012年東京電機大學(xué)比賽題目和2015年新加坡科技設(shè)計大學(xué)比賽題目，幫助學(xué)生更好的理解比賽內(nèi)涵。3、設(shè)計大作業(yè)題目介紹0.5學(xué)時選擇某一年的國際比賽題目作為本課程的設(shè)計大作業(yè)題目，要求學(xué)生按照題目要求分組完成。第三章電路設(shè)計與制作4學(xué)時1、微控制原理及應(yīng)用22、傳感器原理及信號采集2學(xué)時重點介紹機器人上的應(yīng)用的各類傳感器原理和應(yīng)用，主要從本體傳感器和外部傳感器兩類展開。介紹AI算法在機器人感知信號處理應(yīng)用。第四章機械設(shè)計與制作8學(xué)時12PWM22324、CAD輔助設(shè)計2Solidworks3D3D2D第五章機器人運動控制4學(xué)時1222以操作機械臂為分析對象，重點介紹機械臂的線性控制問題，包括反饋與閉環(huán)控制、二階線性系統(tǒng)、二階系統(tǒng)控制、以及軌跡跟蹤控制等基礎(chǔ)知識。介紹AI算法在機器人運動控制算法中的應(yīng)用。第六章機器視覺2學(xué)時聚焦視覺信息的理解，以幾何任務(wù)和語義任務(wù)兩個需求作為牽引，從成像機理和建模開始，逐步介紹圖像的三維建模，特征檢測與匹配以及語義理解方面的知識，介紹AI深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用。最終為機器人構(gòu)建智能化作業(yè)的感知基礎(chǔ)。第七章機器人定位技術(shù)2學(xué)時簡要介紹機器人定位與建圖的基本概念和相關(guān)AI算法，然后介紹基于外部設(shè)備感知的定位、不依賴外部設(shè)備感知的自主定位等主要的定位方法。第八章機器人規(guī)劃算法與協(xié)同4學(xué)時1、移動機器人路徑與運動規(guī)劃2學(xué)時本RRT2、多機器人規(guī)劃2學(xué)時本節(jié)介紹多機器人路徑與軌跡規(guī)劃內(nèi)容。定義多機器人規(guī)劃問題；介紹基本的多機器人CBSVRP；介紹代表性應(yīng)用，如多機器人自主探索等。第九章綜合設(shè)計匯報2學(xué)時由學(xué)生根據(jù)開學(xué)布置的機器人設(shè)計題目，分組匯報各自的設(shè)計方案，由評委老師現(xiàn)場提問。根據(jù)學(xué)生設(shè)計方案的創(chuàng)新度、可行性和完成度給分。第十章復(fù)習(xí)課2學(xué)時附時間表周次課堂教學(xué)內(nèi)容教學(xué)課時數(shù)核心知識點課程思政融入點與實施方法教學(xué)方式4IDCRoboCon思政融入點：1.結(jié)合國家和社會發(fā)展需要介紹機器人技術(shù)的重要性2.結(jié)合機器人技術(shù)發(fā)展，介紹我國在該領(lǐng)域取得的線下重大成就和重要應(yīng)用；3.結(jié)合目前應(yīng)用存在的局限性，理性認(rèn)識國內(nèi)外差1IDC距，鼓勵學(xué)生未來投身科RoboCon概技攻關(guān)。論實施方法：1.通過介紹浙江大學(xué)在此競賽中取得的優(yōu)異成績，培育學(xué)生的自信心；2.通過對比浙大學(xué)生和世界各地頂級院校學(xué)生的差異，培育學(xué)生的全球視野和使命感。4Arduino思政融入點：家國情懷。實施方法：以微控制歷史發(fā)展講述我國在該領(lǐng)域的不足以及被人卡脖子的背景，培養(yǎng)學(xué)生的投身未來科技發(fā)展。線下微控制器2傳感器原理3驅(qū)動原理概述機構(gòu)傳動4——線下4機構(gòu)設(shè)計CAD計算機軟件輔助4Solidworks——線下5機器人運動學(xué)4思政融入點：家國情懷