《機器人感知智能》課程教學(xué)大綱

《機器人感知智能》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程編號：XXXX課程類別：公選課課程學(xué)分：3學(xué)分課程總學(xué)時：32學(xué)時課程性質(zhì)：考查開課學(xué)期：第2學(xué)期先修課程：無適用專業(yè)：全專業(yè)教材：機器人感知智能，王琦主編，機械工業(yè)出版社，2024.8開課單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標和任務(wù)《機器人感知智能》課程是面向機器人工程、機電一體化、儀器儀表類、自動化類、電子信息類專業(yè)的平臺課程，具有很強的交叉性、實踐性和應(yīng)用性。它從機器人智能感知的基本概念與原理出發(fā)，通過介紹機器人四大感知系統(tǒng)及其智能化的實現(xiàn)方法，向?qū)W生展示機器人智能感知的核心技術(shù)；通過介紹每一種技術(shù)的最新研究現(xiàn)狀、應(yīng)用實例及發(fā)展趨勢，讓學(xué)生體驗機器人感知智能的重要性，同時清晰講述了機器人感知系統(tǒng)的工作過程及原理實現(xiàn)，使學(xué)生掌握機器人智能感知及系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)，為后續(xù)機器人智能感知技術(shù)在本專業(yè)應(yīng)用的基本技能的培養(yǎng)打好基礎(chǔ)。本課程設(shè)置的目標是通過對機器人智能感知技術(shù)在交通、建筑、電商、農(nóng)業(yè)、制造、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，訓(xùn)練學(xué)生智能感知思維和意識，為參加相關(guān)方向競賽的同學(xué)在方向選擇、思路擴展上提供幫助，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用智能感知技術(shù)到本專業(yè)的學(xué)科交叉融合能力。三、教學(xué)內(nèi)容和要求注：帶“*”為選學(xué)內(nèi)容1、第1章緒論（4學(xué)時）（1）了解機器人的定義；（2）了解機器人的起源及發(fā)展；（3）了解感知智能；（4）理解智能傳感器的工作原理；（4）理解機器人感知系統(tǒng)的組成；（5）了解智能傳感器的組成結(jié)構(gòu)；（6）了解多傳感器信息融合；（7）了解人智能傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)；（8）了解智能傳感器虛擬化技術(shù)；（9）掌握智能傳感器的應(yīng)用與方向；（10）掌握機器人感知智能的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認識智能傳感的到來，作為大學(xué)生有責任和義務(wù)支持國家張略，樹立智能傳感思維，增加學(xué)習(xí)智能傳感知識的興趣。重點：機器人感知系統(tǒng)在各類型機器人中的應(yīng)用。難點：機器人感知智能原理及組成。2.第2章機器人觸覺感知（4學(xué)時）（1）理解機器人觸覺感知概念；（2）理解機器人觸覺感知類型；（3）掌握機器人柔性和陣列觸覺感知原理；（4）理解機器人觸覺感知最新技術(shù)和發(fā)展趨勢；（5）了解機器人觸覺感知實際應(yīng)用。目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解機器人觸覺感知概念、類型、原理和最新技術(shù)。了解機器人觸覺感知發(fā)展趨勢和實際應(yīng)用特點。重點：機器人觸覺感知類型、最新技術(shù)和發(fā)展趨勢；難點：機器人柔性和陣列觸覺感知原理。3.第3章機器人視覺感知（8學(xué)時）（1）了解機器人視覺感知；（2）了解機器人視覺感知系統(tǒng)的組成；（3）了解機器人視覺感知傳感器分類及原理；（4）掌握機器人視覺感知先進技術(shù)；（5）*了解機器人視覺感知的發(fā)展趨勢（6）*了解機器人視覺感知的實際應(yīng)用目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，了解機器人視覺感知系統(tǒng)。重點：機器人視覺感知傳感器原理；難點：機器人視覺感知傳感器先進技術(shù)。4.第4章機器人接近覺感知（4學(xué)時）（1）了解接近覺感知的定義及功能；（2）了解常見的接近覺感知傳感器；（3）了解接近覺感知傳感器的概念及功能；（4）掌握紅外傳感器組成、原理及功能；（5）掌握微波傳感器組成、特點、原理及常見應(yīng)用；；（6）了解激光傳感器組成、應(yīng)用及研究現(xiàn)狀；（7）了解機器人接近覺感知傳感器的發(fā)展趨勢及實際應(yīng)用。目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，讓讀者了解機器人接近覺感知傳感器，掌握紅外傳感器、微波傳感器及激光傳感器的原理及應(yīng)用。重點：機器人接近覺傳感器；難點：各傳感器原理及功能。5.第5章機器人聽覺感知（8學(xué)時）（1）了解人類聽覺模型與理論；（2）了解機器人聽覺感知的起源與應(yīng)用；（3）掌握麥克風的分類與原理；（4）掌握超聲波的分類與原理；（5）*了解語音信號特點；（6）理解語音識別技術(shù)基本原理；（7）掌握語音數(shù)據(jù)處理過程；（8）*了解語音識別系統(tǒng)硬件、軟件；（9）了解聲源定位技術(shù)的基本原理；（10）理解解基于麥克風陣列的機器人聲源定位；（11）理解視聽交叉感知機制；（12）了解視聽信息融合識別方法；目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，掌握機器人聽覺感知的原理，理解機器人聽覺感知方法，了解聲源定位和語音識別相關(guān)技術(shù)等。重點：麥克風工作原理、語音數(shù)據(jù)處理、聲源定位；難點：視聽信息融合。6.第6章機器人感知系統(tǒng)智能化（4學(xué)時）（1）了解多信息融合技術(shù)；（2）了解機器人中的多傳感器耦合；（3）熟練多傳感器類型與布局；（4）熟練傳感器模型基本原理；（5）理解多傳感器融合策略；（6）*了解SLAM技術(shù)中的多傳感器融合；（7）*了解機器人感知系統(tǒng)硬件設(shè)計；（8）*了解機器人感知系統(tǒng)軟件設(shè)計；目的：通過上述知識的學(xué)習(xí)，了解多傳感器融合在機器人應(yīng)用中的重要意義，掌握多傳感器類型、布局與基本原理，理解多傳感器融合策略與方法。重點：多傳感器類型與布局、傳感器模型基本原理；難點：多傳感器融合策略。四、課程考核（1）作業(yè)和方案：作業(yè)：至少5次（2）考核方式：過程考核（3）總評成績計算方式：平時成績40%（考勤、書后習(xí)題，討論）、設(shè)計方案60%。五、參考書目陳黃祥.智能機器人[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.中國電子學(xué)會.機器人簡史[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.盧金燕.機器人智能感知與控制[M].鄭州：黃河水利出版社，2020.吳振彪，王正家.工業(yè)機器人[M].2版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.張濤.機器人引論[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2016戴亞平,馬俊杰,王笑涵.多傳感器數(shù)據(jù)智能融合理論與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2021.蔡永娟.機器人感知系統(tǒng)標準化與模塊化設(shè)計[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.制定人：王琦