《機器人運動控制課程設(shè)計》教學大綱

《機器人運動控制課程設(shè)計》教學大綱課程編號：13230429英文名稱：DesignProjectsofRobotMotionControl學分：2學時：總學時（4）周，其中實踐（4）周先修課程：單片機原理及應用、機器人機械基礎(chǔ)與機構(gòu)學、機器人技術(shù)基礎(chǔ)、機器人傳感技術(shù)、機器人驅(qū)動與控制課程類別：專業(yè)主干課程授課對象：機器人工程專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第6學期一、課程描述和目標本課程是為本專業(yè)的三年級學生開設(shè)的專業(yè)主干課程。本課程結(jié)合單片機原理及應用、機器人技術(shù)基礎(chǔ)、機器人驅(qū)動與控制等課程內(nèi)容，以實際工程應用為導向，培養(yǎng)學生機器人運動控制綜合設(shè)計的能力，如移動機器人直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計等。通過本課程的學習使學生能解決機器人運動控制實際工程問題，提高團隊合作水平，了解本行業(yè)發(fā)展動態(tài)和行業(yè)規(guī)范，增強社會責任感，促進全面素質(zhì)的提高。本課程擬達到的課程目標如下：課程目標1：能運用機器人驅(qū)動控制相關(guān)理論分析實際控制過程中的影響因素，通過查閱資料、討論歸納等方式獲得考慮影響因素下有效的機器人運動控制系統(tǒng)。課程目標2：在機器人運動控制項目設(shè)計過程中，能兼顧運行控制安全、行業(yè)規(guī)范、法律法規(guī)和環(huán)境保護等要求。課程目標3：針對復雜運動控制系統(tǒng)工程問題，能夠借助現(xiàn)代開發(fā)工具軟件，對機器人運動控制領(lǐng)域的專業(yè)問題進行模擬和預測，并能夠分析其特點和應用局限性。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重指標點2-4.能運用相關(guān)基本原理，借助文獻研究，分析機器人工程系統(tǒng)實施過程中的影響因素，通過歸納總結(jié)獲得有效結(jié)論。課程目標1M指標點3-4.能在機器人工程相關(guān)的設(shè)計中，考慮安全、健康、法律、文化及環(huán)境等制約因素。課程目標2H指標點5-3.能夠針對包含具體檢測、控制對象在內(nèi)的機器人工程系統(tǒng)工程問題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬、預測機器人工程相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)問題，并能夠分析其局限性。課程目標3H三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配設(shè)計與實踐時間為不停課4周，20個教學工作日，具體分配如下：序號教學內(nèi)容實驗內(nèi)容與要求天數(shù)類型對應課程目標1任務分配，查閱資料根據(jù)機器人運動控制設(shè)計任務書，查閱資料，給出設(shè)計方案。3綜合課程目標12設(shè)計方案論證根據(jù)機器人運動控制設(shè)計指標要求，對比多種設(shè)計方案，經(jīng)論證給出最優(yōu)方案。4設(shè)計課程目標1課程目標2課程目標33硬件設(shè)計和編程根據(jù)選題的設(shè)計要求，擬定設(shè)計方案，并進行機器人運動控制各功能硬件搭建和軟件編程。5設(shè)計課程目標2課程目標34硬件安裝和調(diào)試階段進行機器人運動控制整體硬件調(diào)試，排除故障，修改硬件和程序，驗證達到設(shè)計指標要求。4驗證課程目標2課程目標35設(shè)計報告、匯報演示按規(guī)定的格式編寫機器人運動控制項目實踐報告，演示功能指標落實情況，講解項目實現(xiàn)過程。4演示課程目標1課程目標2課程目標3合計20注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學方法1.教學方法采用項目驅(qū)動的模式，以實際工程中的機器人運動控制應用為導向，制定設(shè)計任務并分配，通過自主設(shè)計、個別答疑、集中匯報演示和驗收設(shè)計報告來實施本課程。（1）任務分配：布置機器人運動控制任務書，集中開展任務講解和指導。（2）自主設(shè)計：自主開展項目設(shè)計，包括查閱資料、制定設(shè)計方案、硬件搭建、軟件編程、安裝調(diào)試等。（3）個別答疑：自主設(shè)計過程中對學生遇到的問題進行講解答疑，考察學生的設(shè)計過程。（4）集中匯報演示：集中開展項目設(shè)計匯報和功能演示，指出項目設(shè)計中存在的問題和不足。（5）驗收設(shè)計報告：驗收設(shè)計報告，從內(nèi)容、方法、功能驗證、局限性、格式規(guī)范等方面審閱項目報告。2.課程組織形式（1）為學生提供硬件設(shè)計與調(diào)試實驗室，并提供所需器件。（2）學生分為幾個小組（一般3人一組）；每組完成一個選題，要求每個學生參與所有的設(shè)計環(huán)節(jié)。選題可以選擇參考項目，也可以學生自擬；每個選題必須包含運動控制算法。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時設(shè)計表現(xiàn)、成果設(shè)計與匯報演示、設(shè)計報告組成，均按百分制計分，其中平時設(shè)計表現(xiàn)成績占20%、成果設(shè)計與匯報演示占50%、設(shè)計報告成績占30%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時設(shè)計表現(xiàn)1055202成果設(shè)計與匯報演示102020503設(shè)計報告10101030課程目標對應分值303535100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分平時設(shè)計表現(xiàn)積極投入到機器人運動控制項目設(shè)計中，查閱資料質(zhì)量高、設(shè)計開發(fā)主動性高，團隊討論參與度強。中期考察進度正常，已完成機器人60%功能，中期演示效果好。較積極投入到智能機器人項目設(shè)計中，查閱資料質(zhì)量較高、設(shè)計開發(fā)主動性較高，團隊討論參與度較強。中期考察進度一般，已完成機器人40%功能，中期演示效果較好。能投入到智能機器人項目設(shè)計中，查閱資料質(zhì)量一般、設(shè)計開發(fā)主動性一般，團隊討論參與度一般。中期考察進度慢，已完成機器人20%功能，中期演示效果一般。不能投入到智能機器人項目設(shè)計中，查閱資料質(zhì)量與設(shè)計開發(fā)主動性差，不參與團隊討論。中期考察進度停滯，無法開展機器人項目的中期演示。2.期末考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分成果設(shè)計與匯報演示成果軟硬件設(shè)計合理規(guī)范，能夠快速、準確地演示機器人運動控制項目要求的功能，設(shè)計思路表述清晰，回答問題正確，符合實驗內(nèi)容要求。成果軟硬件設(shè)計較合理規(guī)范，能夠較好地演示機器人運動控制項目要求的功能，設(shè)計思路表述較清晰，大部分問題回答正確，符合實驗內(nèi)容要求。成果軟硬件設(shè)計一般，能夠基本演示出機器人運動控制項目要求的功能，設(shè)計思路表述基本清晰，能回答部分問題，基本符合實驗內(nèi)容要求。成果軟硬件設(shè)計差，未能演示出機器人運動控制項目要求的功能，設(shè)計思路表述混亂，回答問題基本不正確，不符合實驗內(nèi)容要求。設(shè)計報告機器人運動控制設(shè)計方案內(nèi)容描述完整，程序流程圖規(guī)范，設(shè)計報告版面整潔、項目問題剖析深刻。機器人運動控制設(shè)計方案內(nèi)容描述較好，程序流程圖規(guī)范性一般，設(shè)計報告版面整潔度較好、項目問題剖析不夠深刻。機器人運動控制設(shè)計方案內(nèi)容描述一般，程序流程圖基本規(guī)范，設(shè)計報告版面基本整潔、項目問題剖析簡單。機器人運動控制設(shè)計方案內(nèi)容描述不清，程序流程圖不規(guī)范，設(shè)計報告版面混亂、無項目問題剖析。組員系數(shù)（1）組長（2）核心成員參與硬件、軟件設(shè)計參與部分項目基本沒有參與項目設(shè)計六、教材與參考書（一）參考資料1．《機器人驅(qū)動與控制及應用實例》，黃志堅主編，化學工業(yè)出版社，2016年5月版；2．《工業(yè)機器人編程及操作》，張明文主編，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2017年9月版；3．《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)》，孫樹棟主編，