机器人技术创新与实践旧版本大纲
具體參考：
tianbot_mini機(jī)器人上手ROS/SLAM/Navigation究竟有多簡單？？？
2017-2018-2019-2020使用此版本（以ROS1為主）。
2021-2022-依據(jù)具體情況，做了較多調(diào)整。
| 課程編號(hào) | 學(xué)分 | 2 | 開課學(xué)期 | 6 | |||||||||
| 學(xué)時(shí) | 2周 | ||||||||||||
| 課程類型 | 集中實(shí)踐課程 | 課程性質(zhì) | 限選 | 考核形式 | 考查 | ||||||||
| 先修課程 | |||||||||||||
| 適用專業(yè) | 機(jī)器人工程 | 開課學(xué)院 | 電氣與機(jī)器人化工程學(xué)院 | ||||||||||
| 建議教材 | 《ROS機(jī)器人項(xiàng)目開發(fā)11例》，機(jī)械工業(yè)出版社，2018年 | ||||||||||||
| 主要參考書 | （1）Aaron Martinez, Enrique FernANdez,等. ROS機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（第二版）[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2017. | ||||||||||||
| 制定人 | 審定人 | 批準(zhǔn)人 | |||||||||||
| 修訂時(shí)期 | 版本 | ||||||||||||
一、課程說明
機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐課程綜合應(yīng)用機(jī)器人相關(guān)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制理論、傳感器技術(shù)等課程知識(shí)。通過本集中實(shí)踐課程的訓(xùn)練學(xué)習(xí)，學(xué)生完成一個(gè)智能機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施，將機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)、人機(jī)智能交互技術(shù)、機(jī)器人感知及信息融合技術(shù)融會(huì)貫通，能夠使學(xué)生掌握智能機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)與方法，鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的理解、增強(qiáng)了學(xué)生的應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，為今后從事工程技術(shù)工作、科學(xué)研究以及開拓新技術(shù)領(lǐng)域，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、課程目標(biāo)
1. 能夠使用先進(jìn)軟件完成對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3.5：能夠在設(shè)計(jì)以工業(yè)機(jī)器人為主導(dǎo)的先進(jìn)生產(chǎn)線系統(tǒng)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)已有方法做出評(píng)判、改進(jìn)或創(chuàng)新。）
2. 掌握項(xiàng)目國內(nèi)外現(xiàn)狀，清晰知曉各主流方法的優(yōu)劣（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求10.3：了解國際本行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，關(guān)注本專業(yè)國際熱點(diǎn)問題。）
3. 對(duì)行業(yè)軟件更新具有較強(qiáng)適應(yīng)力，對(duì)通用方法能夠清楚了解其開發(fā)流程（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求12.2：具備終身學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。） ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ???
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三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求
（1）鞏固和加深對(duì)課堂所學(xué)理論知識(shí)的理解，并做到理論聯(lián)系實(shí)際。
（2）培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)程序和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試程序的能力。
（3）進(jìn)一步熟悉控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)。
（4）培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的工作態(tài)度，以及利用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。
（5）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立科研和團(tuán)隊(duì)科研的精神和意識(shí)。
1．課程教學(xué)內(nèi)容
本課題針對(duì)典型機(jī)器人項(xiàng)目控制系統(tǒng)作初步設(shè)計(jì)和基本研究，提升學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)機(jī)器人軟件能力。
有11個(gè)機(jī)器人工程子項(xiàng)目組成。每個(gè)項(xiàng)目內(nèi)容如下：
- 01：使用ROS、OpenCV和Dynamixel Servos進(jìn)行人臉檢測(cè)和跟蹤；
- 02：在ROS中構(gòu)建一個(gè)像Siri的聊天機(jī)器人；
- 03：使用ROS控制嵌入式開發(fā)板；
- 04：使用手勢(shì)遠(yuǎn)程操作機(jī)器人；
- 05：物體檢測(cè)和識(shí)別；
- 06：使用ROS和TensorFlow的深入學(xué)習(xí)；
- 07：MATLAB和Android上的ROS；
- 08：構(gòu)建自主移動(dòng)機(jī)器人；
- 09：使用ROS創(chuàng)建自動(dòng)駕駛汽車；
- 10：使用VR頭戴設(shè)備和Leap Motion遠(yuǎn)程操作機(jī)器人；
- 11：通過網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)器人；
ROS機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)踐是通過實(shí)用的項(xiàng)目學(xué)習(xí)智能機(jī)器人技術(shù)的實(shí)用課程。本課程需要具備ROS的知識(shí)。但是，如果沒有ROS的經(jīng)驗(yàn)，需提前學(xué)習(xí)。第一課的目標(biāo)是零基礎(chǔ)的初學(xué)者。 ROS廣泛應(yīng)用于機(jī)器人公司、大學(xué)和機(jī)器人研究實(shí)驗(yàn)室，用于設(shè)計(jì)和編程機(jī)器人。本課的基本目標(biāo)是通過項(xiàng)目交互講解ROS。我們?cè)谶@里討論的項(xiàng)目也可以在學(xué)術(shù)或工業(yè)項(xiàng)目中重復(fù)使用。本課探討了具有ROS接口的各種新技術(shù)。例如，你將看到如何構(gòu)建自動(dòng)駕駛汽車的原型，如何使用ROS開發(fā)深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用程序，以及如何在ROS中編寫虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）應(yīng)用程序。這些只是幾個(gè)著重提及的主題；此外，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)使用ROS及其庫的大約15個(gè)項(xiàng)目和應(yīng)用程序。
在滿足預(yù)備條件之后使用各類項(xiàng)目。大多數(shù)項(xiàng)目可以在沒有很多依賴的情況下完成。使用主流和可行的硬件組件來完成大多數(shù)項(xiàng)目。因此這使得我們創(chuàng)建幾乎所有這些項(xiàng)目時(shí)不會(huì)遇到太多的困難。
2．課程重點(diǎn)、難點(diǎn)
智能機(jī)器人控制系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試實(shí)踐，智能視覺系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試實(shí)踐，傳感檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試實(shí)踐，相關(guān)控制系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試實(shí)踐，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試實(shí)踐等。
3．課程教學(xué)要求
（1）初步了解生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)備選型和集成。
（2）通過制定智能機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在設(shè)備選型和集成中較全面地考慮開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)等要求，達(dá)到了解和掌握智能機(jī)器人系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)過程和方法的目的。
（3）進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。如：計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力。
（4）了解先進(jìn)智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展前沿，學(xué)習(xí)和掌握基于機(jī)器人和視覺的控制系統(tǒng)組成和工作原理；進(jìn)一步掌握工業(yè)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與調(diào)試技巧。
（5）培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力和運(yùn)用知識(shí)的能力；提高學(xué)生的報(bào)告撰寫和表述能力；培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、運(yùn)用知識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。
四、課程學(xué)時(shí)分配
機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐根據(jù)教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的學(xué)時(shí)數(shù)，時(shí)間2周，具體學(xué)時(shí)分配如下表，供參考。
| 教學(xué)內(nèi)容概要 | 學(xué)時(shí) | 教學(xué)方式 | 對(duì)應(yīng)課程學(xué)習(xí)成果 | ||
| 講課 | 實(shí)驗(yàn) | 實(shí)踐 | |||
| 11. 實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備工作 （1）實(shí)驗(yàn)室安全教育； （2）實(shí)訓(xùn)總體要求； （3）學(xué)生領(lǐng)取實(shí)訓(xùn)任務(wù)，查找相關(guān)資料，熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 （4）智能機(jī)器人項(xiàng)目需求分析。 | 2 | 2 | 講授 | 1 | |
| 2. 使用ROS、OpenCV和Dynamixel Servos進(jìn)行人臉檢測(cè)和跟蹤 可以通過使用ROS和OpenCV庫實(shí)現(xiàn)一個(gè)酷炫的項(xiàng)目。該項(xiàng)目本質(zhì)上創(chuàng)建了一個(gè)人臉跟蹤的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了以攝像頭始終指向人臉的方式進(jìn)行人臉跟蹤。我們將使用如Dynamixel這樣的智能伺服系統(tǒng)使機(jī)器人在其軸上旋轉(zhuǎn)。 | 2 | 4 | 講授、實(shí)踐 | 2 | |
| 3. 在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)像Siri的聊天機(jī)器人 可以很方便地提高機(jī)器人的互動(dòng)性和智能化。該項(xiàng)目在ROS中創(chuàng)建一個(gè)可以使用文本或語音進(jìn)行交流的聊天機(jī)器人。如果你想要?jiǎng)?chuàng)建社交或服務(wù)機(jī)器人，這個(gè)項(xiàng)目將會(huì)很有用 | 1 | 2 | 講授、實(shí)踐 | 2 | |
| 4. 物體檢測(cè)與識(shí)別 介紹檢測(cè)物體的有趣項(xiàng)目。將學(xué)習(xí)使用強(qiáng)大的ROS包進(jìn)行二維和三維物體的識(shí)別。。 | 1 | 4 | 2 | ||
| 5.使用ROS和TensorFlow的深度學(xué)習(xí) 這是一個(gè)在機(jī)器人上使用前沿技術(shù)開發(fā)的項(xiàng)目。使用TensorFlow庫和ROS，可以實(shí)現(xiàn)有趣的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。可以使用深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別，本章還有關(guān)于使用SVM的應(yīng)用程序。 | 2 | 實(shí)踐 | 3、4 | ||
| 6. 通過Web控制機(jī)器人 我們將看到如何在ROS中使用rosbridge開發(fā)交互式Web應(yīng)用程序。 | 2 | 實(shí)踐 | 5 | ||
| 7. 程序調(diào)試 對(duì)編寫的程序進(jìn)行調(diào)試。 | 6 | 實(shí)踐 | 4、5 | ||
| 8. 撰寫智能機(jī)器人實(shí)訓(xùn)報(bào)告及答辯 ??? 根據(jù)任務(wù)課和指導(dǎo)課要求，撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告，準(zhǔn)備答辯。每個(gè)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)答辯，展示控制效果、回答問題 | 4 | 講授 實(shí)踐 | 6、7 | ||
| 合??? 計(jì) | 6 | 26 | |||
五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)
1. 實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備工作（2學(xué)時(shí)）
（1）實(shí)驗(yàn)室安全教育：不僅能保障實(shí)驗(yàn)設(shè)備的完好，確保實(shí)踐教學(xué)的開展，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生從事電氣事業(yè)的專業(yè)素養(yǎng)。
（2）實(shí)訓(xùn)總體要求：提出實(shí)訓(xùn)中各方面的要求，明確實(shí)訓(xùn)目的和實(shí)訓(xùn)過程中的注意事項(xiàng)。
2. 答辯（4學(xué)時(shí)）
每個(gè)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的答辯，除了演示綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的效果以外，還要就實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及相關(guān)知識(shí)回答教師的問題，有利于學(xué)生更鞏固掌握機(jī)器人。
六、教學(xué)管理
1. 訓(xùn)練項(xiàng)目和學(xué)時(shí)分配：根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃、根據(jù)學(xué)生能力和接受程度，任課教師可為其選用實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)課中的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目或在要求上作一定修改，各實(shí)訓(xùn)教學(xué)單元的學(xué)時(shí)分配可根據(jù)需要作調(diào)整。
2. 本實(shí)訓(xùn)的整個(gè)教學(xué)采用教師講授、學(xué)生動(dòng)手操作、教師再指導(dǎo)并進(jìn)的教學(xué)方法。
3. 本課程采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方式，由教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生自主自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。
七、考核方法
1、考核說明
本課程的學(xué)生成績由平時(shí)成績、答辯匯報(bào)、研究報(bào)告三部分組成，其中平時(shí)成績占總成績的30%，答辯匯報(bào)占總成績的30%、研究報(bào)告占總成績的40%。平時(shí)成績由平時(shí)測(cè)評(píng)（占總成績的10%）、階段性學(xué)習(xí)報(bào)告（占總成績的20%）綜合評(píng)定。具體考核環(huán)節(jié)和考核比例見下表。
| 考核環(huán)節(jié) | 平時(shí)成績（30%） | 答辯匯報(bào) （30%） | 研究報(bào)告 （40%） | 合計(jì) | |
| 平時(shí)測(cè)評(píng) | 階段性學(xué)習(xí)報(bào)告 | ||||
| 考核比例 | 10% | 20% | 30% | 40% | 100% |
系統(tǒng)運(yùn)行演示評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：
綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告考核標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。
實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績考核標(biāo)準(zhǔn)
| 序號(hào) | 要求 | 分值 | |
| 1 | 需求分析 | 根據(jù)實(shí)訓(xùn)任務(wù)課，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程要求，進(jìn)行需求分析；（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） 體現(xiàn)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和采用各種手段獲取有關(guān)技術(shù)資料的能力。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） | 10分 |
| 2 | 關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析 | 能根據(jù)任務(wù)識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） | 5分 |
| 3 | 初步方案的形成及選型 | 能根據(jù)需求分析確定控制指標(biāo)要求；（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） 初步方案有多種可選擇，并經(jīng)過分析確定最佳方案，并確定選型。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） 能對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行正確的分析，并提出解決方案。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） | 15分 |
| 4 | 算法設(shè)計(jì)及集成 | 按規(guī)范要求繪制控制原理圖、電氣接線圖，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，并能根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)控制要求，連接通信網(wǎng)絡(luò)。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） 具有工位，檢測(cè)點(diǎn)，氣路，電路符號(hào)；具有測(cè)量值，給定值，控制量動(dòng)態(tài)點(diǎn)； 控制器、擴(kuò)展模塊、傳感器等的選擇、安裝。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） | 10分 |
| 5 | 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 | 繪制程序控制流程圖，確定機(jī)器人的I/O，編寫滿足生產(chǎn)和控制要求的機(jī)器人的控制程序，并對(duì)程序進(jìn)行注釋及說明。（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） 操作程序、安全運(yùn)行、緊急情況處理。（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） | 20分 |
| 6 | 分組情況 個(gè)人技術(shù)能力 | 每個(gè)成員的任務(wù)；（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） 需要小組成員討論完成的任務(wù)。（無0分；簡單3分；詳細(xì)5分） | 10分 |
| 7 | 系統(tǒng)運(yùn)行演示與答辯 | 根據(jù)生產(chǎn)工藝，系統(tǒng)安裝及調(diào)試；管理員和操作員登錄功能，手/自動(dòng)切換。（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） 溝通與表達(dá)。（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） | 20分 |
| 8 | 上位機(jī)監(jiān)控、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與改進(jìn) | 上位機(jī)參數(shù)設(shè)置、安全啟停、運(yùn)行測(cè)試、分析；（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） 運(yùn)行分析及改進(jìn)；（無0分；簡單3-5分；詳細(xì)6-10分） | 10分 |
考核說明：《課程考核方案一覽表》表達(dá)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能夠證明學(xué)生通過本課程考核成績合格，即可達(dá)到課程目標(biāo)的要求。
2、課程目標(biāo)考核方案一覽表
考核說明：《課程目標(biāo)考核方案一覽表》表達(dá)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能夠證明學(xué)生通過本課程考核成績合格，即可達(dá)到課程目標(biāo)的要求。
課程目標(biāo)考核方案一覽表
| 課程支撐的畢業(yè)要求序號(hào) | 課程目標(biāo)序號(hào) | 考核內(nèi)容 | 考核形式 | 考核原始材料（說明：試卷、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、技術(shù)報(bào)告、過程記錄、實(shí)習(xí)總結(jié)等，紙質(zhì)或電子） |
| 3.5 | 課程目標(biāo)1 | 能夠使用先進(jìn)軟件完成對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā) | 研究報(bào)告 | 技術(shù)報(bào)告 |
| 10.3 | 課程目標(biāo)2 | 掌握項(xiàng)目國內(nèi)外現(xiàn)狀，清晰知曉各主流方法的優(yōu)劣 | 答辯匯報(bào) | 答辯總結(jié) |
| 12.2 | 課程目標(biāo)3 | 對(duì)行業(yè)軟件更新具有較強(qiáng)適應(yīng)力，對(duì)通用方法能夠清楚了解其開發(fā)流程 | 學(xué)習(xí)報(bào)告 | 技術(shù)報(bào)告 |
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的机器人技术创新与实践旧版本大纲的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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