《機器人競賽與實訓(xùn)》教學(xué)大綱

《機器人競賽與實訓(xùn)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22170012課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（實踐32學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)C、工程制圖與CAD(A)、C程序設(shè)計B、模擬電子技術(shù)C等后續(xù)課程：智能機器人技術(shù)創(chuàng)新、機器人綜合創(chuàng)新與應(yīng)用、機器人工程綜合設(shè)計等適用專業(yè)：機器人工程專業(yè)開課單位：智能工程學(xué)院一、課程說明《機器人競賽與實訓(xùn)》課程是機器人工程專業(yè)的專業(yè)創(chuàng)新必修課，是一門多學(xué)科綜合交叉的課程，涉及機械、電子、運動學(xué)、控制理論、傳感檢測、計算機技術(shù)和人機工程等相關(guān)知識與內(nèi)容?！稒C器人競賽與實訓(xùn)》課程的開設(shè)與實施，以移動機器人為對象，掌握移動機器人的設(shè)計與制作方法，培養(yǎng)學(xué)生對計算機控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計等知識的綜合應(yīng)用能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新設(shè)計能力。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：能夠正確使用相關(guān)工具搭建、設(shè)計競賽用機器人實驗平臺；熟悉機器人結(jié)構(gòu)及三維數(shù)字化建模方法以及機器人驅(qū)動與控制、機器人通信、機器人傳感器、常用算法等內(nèi)容知識和實踐技能。課程目標2：熟悉競賽機器人方案設(shè)計及項目開發(fā)流程管理等；同時能夠通過文獻搜索和資料查閱等途徑獲取機器人技術(shù)發(fā)展的新動向，并能夠運用在機器人方案設(shè)計、實踐開發(fā)中。課程目標3：激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團隊協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實踐創(chuàng)新思維；樹立正確的勞動觀念，形成良好的勞動習(xí)慣，具有勞動精神和勞動能力。三、課程目標與畢業(yè)要求《機器人競賽與實訓(xùn)》課程教學(xué)目標對機器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度4.研究4.3能夠采用計算機仿真、實物或半實物仿真等方法，設(shè)計實驗方案，搭建實驗系統(tǒng)，進行實驗。課程目標1：能夠正確使用相關(guān)工具搭建、設(shè)計競賽用機器人實驗平臺；熟悉機器人結(jié)構(gòu)及三維數(shù)字化建模方法以及機器人驅(qū)動與控制、機器人通信、機器人傳感器、常用算法等內(nèi)容知識和實踐技能。M9.個人和團隊9.2具有協(xié)調(diào)或負責(zé)團隊的能力，能夠發(fā)揮團隊成員或負責(zé)人的作用并完成任務(wù)。課程目標2：熟悉競賽機器人方案設(shè)計及項目開發(fā)流程管理等；同時能夠通過文獻搜索和資料查閱等途徑獲取機器人技術(shù)發(fā)展的新動向，并能夠運用在機器人方案設(shè)計、實踐開發(fā)中。課程目標3：激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團隊協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實踐創(chuàng)新思維；樹立正確的勞動觀念，形成良好的勞動習(xí)慣，具有勞動精神和勞動能力。M11.項目管理11.2能夠在多學(xué)科背景下，合理應(yīng)用工程管理原理與經(jīng)濟決策方法。課程目標2：熟悉競賽機器人方案設(shè)計及項目開發(fā)流程管理等；同時能夠通過文獻搜索和資料查閱等途徑獲取機器人技術(shù)發(fā)展的新動向，并能夠運用在機器人方案設(shè)計、實踐開發(fā)中。M12.終身學(xué)習(xí)12.2能夠及時更新知識體系，適應(yīng)技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展與進步。課程目標2：熟悉競賽機器人方案設(shè)計和項目開發(fā)流程；同時能夠通過文獻搜索和資料查閱等途徑獲取機器人技術(shù)發(fā)展的新動向，并能夠運用在機器人方案設(shè)計、實踐開發(fā)中。課程目標3：激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團隊協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實踐創(chuàng)新思維；樹立正確的勞動觀念，形成良好的勞動習(xí)慣，具有勞動精神和勞動能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配實踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2實踐項目、實踐內(nèi)容與學(xué)時實踐項目實踐內(nèi)容和要求實踐學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.競賽機器人平臺搭建與調(diào)試實踐內(nèi)容：國內(nèi)流行的機器人競賽項目；常見競賽機器人的構(gòu)成和技術(shù)要求；競賽機器人的調(diào)試過程和調(diào)試工具的使用。實踐要求：使學(xué)生了解國內(nèi)流行的機器人競賽項目；了解常見競賽機器人的構(gòu)成和技術(shù)要求；掌握競賽機器人的調(diào)試過程和調(diào)試工具的使用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、32.競賽機器人結(jié)構(gòu)與三維數(shù)字化建模實踐內(nèi)容：機器人草圖繪制、特征建模；機器人機械結(jié)構(gòu)鈑金設(shè)計；機器人機械機構(gòu)裝配、工程圖的創(chuàng)建方法。實踐要求：使學(xué)生熟悉機器人草圖繪制、特征建模；掌握機器人機械結(jié)構(gòu)鈑金設(shè)計；掌握機器人機械機構(gòu)裝配、工程圖的創(chuàng)建方法；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、33.競賽機器人直流電機驅(qū)動與控制實踐內(nèi)容：機器人機器人用電動機原理；機器人用控制器、驅(qū)動器及實踐；機器人控制器應(yīng)用。實踐要求：使學(xué)生理解機器人機器人用電動機原理；掌握機器人用控制器、驅(qū)動器及實踐；掌握機器人控制器應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、34.競賽機器人的無線通信實踐內(nèi)容：機器人無線通信介紹；機器人藍牙和紅外技術(shù)的原理；機器人避障實踐及應(yīng)用。實踐要求：使學(xué)生了解機器人無線通信介紹；熟悉機器人藍牙和紅外技術(shù)的原理；掌握機器人避障實踐及應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、35.競賽機器人的舵機控制實踐內(nèi)容：機器人舵機控制原理；機器人模擬時序控制舵機轉(zhuǎn)動；機器人PWM定時器控制舵機轉(zhuǎn)動。實踐要求：使學(xué)生理解機器人舵機控制原理；掌握機器人模擬時序控制舵機轉(zhuǎn)動；掌握機器人PWM定時器控制舵機轉(zhuǎn)動；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、36.競賽機器人傳感器實踐內(nèi)容：機器人用傳感器原理；機器人速度、位移等傳感器實踐；機器人傳感器綜合應(yīng)用。實踐要求：使學(xué)生理解了解機器人用傳感器原理；掌握機器人速度、位移等傳感器實踐；掌握機器人傳感器綜合應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、37.競賽機器人差速轉(zhuǎn)向控制實踐內(nèi)容：導(dǎo)向轉(zhuǎn)向模式及差速轉(zhuǎn)向原理；圓軌跡及S型軌跡運動控制應(yīng)用實踐要求：使學(xué)生了解競賽機器人導(dǎo)向轉(zhuǎn)向模式；掌握競賽機器人差速轉(zhuǎn)向控制原理；掌握競賽機器人差速轉(zhuǎn)向控制應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實踐動手能力。41、2、38.競賽機器人綜合應(yīng)用實踐內(nèi)容：機器人競賽規(guī)則；機器人競賽綜合調(diào)試；各組機器人比賽。實踐要求：使學(xué)生了解機器人競賽規(guī)則；掌握機器人競賽綜合調(diào)試；培養(yǎng)學(xué)生獨立自主的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神。42、3合計32五、教學(xué)方法及手段課程教學(xué)以學(xué)生實踐動手為主、教師引導(dǎo)為輔，結(jié)合實踐、任務(wù)卡、慕課、泛雅平臺資源，配合多媒體課件等共同課完成教學(xué)任務(wù)，采用E-mail、QQ、微信等交流工具，加強和學(xué)生之間的交流和溝通。通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生基本知識與技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源庫1.推薦教材：（1）機器人教研室自編指導(dǎo)書.《機器人競賽與實訓(xùn)指導(dǎo)手冊》2.參考書：（1）趙建偉.機器人系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.2017年.（2）朱世強等.機器人技術(shù)及其應(yīng)用（第二版）[M].杭州:浙江大學(xué)出版社.2019年.（3）蔡自興等.機器人學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社.2015年.（4）趙建偉.機器人系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版.2017年.3.期刊：（1）王立玲,李森,馬東.基于單目稀疏法多傳感器融合移動機器人定位[J].機床與液壓,2021,49(24):17-22.（2）袁若岑,傅兵,李明等.巡檢機器人中心監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].中國儀器儀表,2021(12):61-65.（3）潘東陽.基于數(shù)學(xué)模型的移動機器人行為控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化應(yīng)用,2021(12):102-105.DOI:10.19769/j.zdhy.2021.12.027.（4）吳立波,張南,宋文豪等.自動澆花機器人的研制[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2021,34(04):46-50+91.（5）余亮,苗磊,高魯文.一種三自由度搬運機器人的設(shè)計[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,17(06):59-66.（6）華英杰,王艷,紀志成.基于無軌導(dǎo)航的室內(nèi)機器人路徑規(guī)劃及實現(xiàn)[J].揚州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,23(06):34-38.DOI:10.19411/j.1007-824x.2020.06.007.（7）馮澤,蒙雪敏,張克智等.基于人工智能技術(shù)的智能機器人算法應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2019(36):164-165.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）中國機器人教育網(wǎng)./show-5610.html.（2）工業(yè)機器人網(wǎng)./.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和競賽考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核線上學(xué)習(xí)24（1）根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?0104分組任務(wù)40（1）根據(jù)每個模塊的分組任務(wù)完成情況和質(zhì)量單獨評分，滿分100分。（2）每次分組任務(wù)單獨評分，取各次評分的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以最終成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√16168線下模塊報告16（1）主要考核學(xué)生對各模塊知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每個模塊單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以最終成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?72答辯競賽20（1）根據(jù)競賽規(guī)則，擬定比賽題目，制定評分細則和答辯安排，滿分100分，以競賽成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核競賽作品的創(chuàng)新性、作品結(jié)構(gòu)合理、完整性、團隊合作分工等內(nèi)容?！獭獭?84合計：100分414118表3課程考核對課程目標的支撐八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以線上成績（課程視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)等）、線下模塊報告、分組任務(wù)、競賽等方式對學(xué)生進行考核評價。考核基本要求：（加強過程考核）考核總成績由競賽成績和過程性考核成績構(gòu)成，其中：過程性考核成績占總成績的80%，競賽成績占總成績的20%。過程性考核成績構(gòu)成：（1）線上學(xué)習(xí)成績占100分（權(quán)重30%），由課程視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)構(gòu)成；（2）線下成績?yōu)?00分（權(quán)重20%），由模塊報告成績構(gòu)成；（3）分組任務(wù)成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60線上學(xué)習(xí)30視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進度100%，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進度90%，認真參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于80%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進度70-80%，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于70%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進度60%，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進度<60%，上課不認真，上