《機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)訓(xùn)》教學(xué)大綱

《機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)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(shí)：32學(xué)時(shí)（實(shí)踐32學(xué)時(shí)）先修課程：高等數(shù)學(xué)C、工程制圖與CAD(A)、C程序設(shè)計(jì)B、模擬電子技術(shù)C等后續(xù)課程：智能機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新、機(jī)器人綜合創(chuàng)新與應(yīng)用、機(jī)器人工程綜合設(shè)計(jì)等適用專業(yè)：機(jī)器人工程專業(yè)開(kāi)課單位：智能工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)訓(xùn)》課程是機(jī)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(jī)械、電子、運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制理論、傳感檢測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人機(jī)工程等相關(guān)知識(shí)與內(nèi)容?！稒C(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)訓(xùn)》課程的開(kāi)設(shè)與實(shí)施，以移動(dòng)機(jī)器人為對(duì)象，掌握移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作方法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等知識(shí)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(jì)能力。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠正確使用相關(guān)工具搭建、設(shè)計(jì)競(jìng)賽用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；熟悉機(jī)器人結(jié)構(gòu)及三維數(shù)字化建模方法以及機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制、機(jī)器人通信、機(jī)器人傳感器、常用算法等內(nèi)容知識(shí)和實(shí)踐技能。課程目標(biāo)2：熟悉競(jìng)賽機(jī)器人方案設(shè)計(jì)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程管理等；同時(shí)能夠通過(guò)文獻(xiàn)搜索和資料查閱等途徑獲取機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，并能夠運(yùn)用在機(jī)器人方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐開(kāi)發(fā)中。課程目標(biāo)3：激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實(shí)踐創(chuàng)新思維；樹(shù)立正確的勞動(dòng)觀念，形成良好的勞動(dòng)習(xí)慣，具有勞動(dòng)精神和勞動(dòng)能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)訓(xùn)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度4.研究4.3能夠采用計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)物或半實(shí)物仿真等方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。課程目標(biāo)1：能夠正確使用相關(guān)工具搭建、設(shè)計(jì)競(jìng)賽用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；熟悉機(jī)器人結(jié)構(gòu)及三維數(shù)字化建模方法以及機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制、機(jī)器人通信、機(jī)器人傳感器、常用算法等內(nèi)容知識(shí)和實(shí)踐技能。M9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)9.2具有協(xié)調(diào)或負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)的能力，能夠發(fā)揮團(tuán)隊(duì)成員或負(fù)責(zé)人的作用并完成任務(wù)。課程目標(biāo)2：熟悉競(jìng)賽機(jī)器人方案設(shè)計(jì)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程管理等；同時(shí)能夠通過(guò)文獻(xiàn)搜索和資料查閱等途徑獲取機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，并能夠運(yùn)用在機(jī)器人方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐開(kāi)發(fā)中。課程目標(biāo)3：激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實(shí)踐創(chuàng)新思維；樹(shù)立正確的勞動(dòng)觀念，形成良好的勞動(dòng)習(xí)慣，具有勞動(dòng)精神和勞動(dòng)能力。M11.項(xiàng)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(jì)決策方法。課程目標(biāo)2：熟悉競(jìng)賽機(jī)器人方案設(shè)計(jì)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程管理等；同時(shí)能夠通過(guò)文獻(xiàn)搜索和資料查閱等途徑獲取機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，并能夠運(yùn)用在機(jī)器人方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐開(kāi)發(fā)中。M12.終身學(xué)習(xí)12.2能夠及時(shí)更新知識(shí)體系，適應(yīng)技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。課程目標(biāo)2：熟悉競(jìng)賽機(jī)器人方案設(shè)計(jì)和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程；同時(shí)能夠通過(guò)文獻(xiàn)搜索和資料查閱等途徑獲取機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，并能夠運(yùn)用在機(jī)器人方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐開(kāi)發(fā)中。課程目標(biāo)3：激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、以及實(shí)踐創(chuàng)新思維；樹(shù)立正確的勞動(dòng)觀念，形成良好的勞動(dòng)習(xí)慣，具有勞動(dòng)精神和勞動(dòng)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(shí)分配實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2實(shí)踐項(xiàng)目、實(shí)踐內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容和要求實(shí)踐學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.競(jìng)賽機(jī)器人平臺(tái)搭建與調(diào)試實(shí)踐內(nèi)容：國(guó)內(nèi)流行的機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目；常見(jiàn)競(jìng)賽機(jī)器人的構(gòu)成和技術(shù)要求；競(jìng)賽機(jī)器人的調(diào)試過(guò)程和調(diào)試工具的使用。實(shí)踐要求：使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)流行的機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目；了解常見(jiàn)競(jìng)賽機(jī)器人的構(gòu)成和技術(shù)要求；掌握競(jìng)賽機(jī)器人的調(diào)試過(guò)程和調(diào)試工具的使用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、32.競(jìng)賽機(jī)器人結(jié)構(gòu)與三維數(shù)字化建模實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人草圖繪制、特征建模；機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)鈑金設(shè)計(jì)；機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)裝配、工程圖的創(chuàng)建方法。實(shí)踐要求：使學(xué)生熟悉機(jī)器人草圖繪制、特征建模；掌握機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)鈑金設(shè)計(jì)；掌握機(jī)器人機(jī)械機(jī)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(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、33.競(jìng)賽機(jī)器人直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人機(jī)器人用電動(dòng)機(jī)原理；機(jī)器人用控制器、驅(qū)動(dòng)器及實(shí)踐；機(jī)器人控制器應(yīng)用。實(shí)踐要求：使學(xué)生理解機(jī)器人機(jī)器人用電動(dòng)機(jī)原理；掌握機(jī)器人用控制器、驅(qū)動(dòng)器及實(shí)踐；掌握機(jī)器人控制器應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、34.競(jìng)賽機(jī)器人的無(wú)線通信實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人無(wú)線通信介紹；機(jī)器人藍(lán)牙和紅外技術(shù)的原理；機(jī)器人避障實(shí)踐及應(yīng)用。實(shí)踐要求：使學(xué)生了解機(jī)器人無(wú)線通信介紹；熟悉機(jī)器人藍(lán)牙和紅外技術(shù)的原理；掌握機(jī)器人避障實(shí)踐及應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、35.競(jìng)賽機(jī)器人的舵機(jī)控制實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人舵機(jī)控制原理；機(jī)器人模擬時(shí)序控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)器人PWM定時(shí)器控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)踐要求：使學(xué)生理解機(jī)器人舵機(jī)控制原理；掌握機(jī)器人模擬時(shí)序控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；掌握機(jī)器人PWM定時(shí)器控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、36.競(jìng)賽機(jī)器人傳感器實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人用傳感器原理；機(jī)器人速度、位移等傳感器實(shí)踐；機(jī)器人傳感器綜合應(yīng)用。實(shí)踐要求：使學(xué)生理解了解機(jī)器人用傳感器原理；掌握機(jī)器人速度、位移等傳感器實(shí)踐；掌握機(jī)器人傳感器綜合應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、37.競(jìng)賽機(jī)器人差速轉(zhuǎn)向控制實(shí)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(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用實(shí)踐要求：使學(xué)生了解競(jìng)賽機(jī)器人導(dǎo)向轉(zhuǎn)向模式；掌握競(jìng)賽機(jī)器人差速轉(zhuǎn)向控制原理；掌握競(jìng)賽機(jī)器人差速轉(zhuǎn)向控制應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和實(shí)踐動(dòng)手能力。41、2、38.競(jìng)賽機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)踐內(nèi)容：機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)則；機(jī)器人競(jìng)賽綜合調(diào)試；各組機(jī)器人比賽。實(shí)踐要求：使學(xué)生了解機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)則；掌握機(jī)器人競(jìng)賽綜合調(diào)試；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。42、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段課程教學(xué)以學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手為主、教師引導(dǎo)為輔，結(jié)合實(shí)踐、任務(wù)卡、慕課、泛雅平臺(tái)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(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生基本知識(shí)與技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源庫(kù)1.推薦教材：（1）機(jī)器人教研室自編指導(dǎo)書(shū).《機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)》2.參考書(shū)：（1）趙建偉.機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(qiáng)等.機(jī)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(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2015年.（4）趙建偉.機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)器人定位[J].機(jī)床與液壓,2021,49(24):17-22.（2）袁若岑,傅兵,李明等.巡檢機(jī)器人中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)儀器儀表,2021(12):61-65.（3）潘東陽(yáng).基于數(shù)學(xué)模型的移動(dòng)機(jī)器人行為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)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(dòng)澆花機(jī)器人的研制[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2021,34(04):46-50+91.（5）余亮,苗磊,高魯文.一種三自由度搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,17(06):59-66.（6）華英杰,王艷,紀(jì)志成.基于無(wú)軌導(dǎo)航的室內(nèi)機(jī)器人路徑規(guī)劃及實(shí)現(xiàn)[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(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(jī)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(guó)機(jī)器人教育網(wǎng)./show-5610.html.（2）工業(yè)機(jī)器人網(wǎng)./.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和競(jìng)賽考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表3?？己谁h(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)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(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√10104分組任務(wù)40（1）根據(jù)每個(gè)模塊的分組任務(wù)完成情況和質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分。（2）每次分組任務(wù)單獨(dú)評(píng)分，取各次評(píng)分的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以最終成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√16168線下模塊報(bào)告16（1）主要考核學(xué)生對(duì)各模塊知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每個(gè)模塊單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以最終成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√772答辯競(jìng)賽20（1）根據(jù)競(jìng)賽規(guī)則，擬定比賽題目，制定評(píng)分細(xì)則和答辯安排，滿分100分，以競(jìng)賽成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核競(jìng)賽作品的創(chuàng)新性、作品結(jié)構(gòu)合理、完整性、團(tuán)隊(duì)合作分工等內(nèi)容?！獭獭?84合計(jì)：100分414118表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以線上成績(jī)（課程視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)等）、線下模塊報(bào)告、分組任務(wù)、競(jìng)賽等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅海訌?qiáng)過(guò)程考核）考核總成績(jī)由競(jìng)賽成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)構(gòu)成，其中：過(guò)程性考核成績(jī)占總成績(jī)的80%，競(jìng)賽成績(jī)占總成績(jī)的20%。過(guò)程性考核成績(jī)構(gòu)成：（1）線上學(xué)習(xí)成績(jī)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(jī)?yōu)?00分（權(quán)重20%），由模塊報(bào)告成績(jī)構(gòu)成；（3）分組任務(wù)成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)度100%，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度90%，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度70-80%，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度60%，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。視頻、章節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度<60%，上課不認(rèn)真，上