《自主導(dǎo)航技術(shù)實(shí)踐》教學(xué)大綱

《自主導(dǎo)航技術(shù)實(shí)踐》教學(xué)大綱課程編號：13230440英文名稱：AutonomousNavigationTechnologyPractice學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時2周，其中實(shí)踐2周先修課程：自主導(dǎo)航與定位技術(shù)課程類別：專業(yè)方向選修課程授課對象：機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第7學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)自主導(dǎo)航技術(shù)實(shí)踐是機(jī)器人專業(yè)選修的專業(yè)方向課。本課程以機(jī)器人SLAM技術(shù)為載體，以應(yīng)用需求為重點(diǎn)，著重于學(xué)生定位與導(dǎo)航項(xiàng)目設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：能根據(jù)移動機(jī)器人自主定位與導(dǎo)航的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)等相關(guān)方法，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：能根據(jù)合理的設(shè)計(jì)方案，開發(fā)移動機(jī)器人定位和導(dǎo)航的算法，完成機(jī)器人對周邊環(huán)境的感知檢測，并分析該算法的局限性。課程目標(biāo)3：能夠運(yùn)用路徑規(guī)劃算法，尋找最優(yōu)路徑，在避障的同時減少移動機(jī)器人能耗，使移動機(jī)器人不會對環(huán)境和人類造成損害和隱患。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重4.4能夠運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、時頻域分析或其他相關(guān)方法，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1M5.3能夠針對包含具體檢測、控制對象在內(nèi)的機(jī)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(yù)測機(jī)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(biāo)2H7.2能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。課程目標(biāo)3L（注：要求課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)是一一對應(yīng)支撐）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配設(shè)計(jì)與實(shí)踐時間為不停課2周，10個教學(xué)工作日，具體分配如下：序號教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求天數(shù)類型對應(yīng)課程目標(biāo)1任務(wù)分配，查閱資料根據(jù)移動機(jī)器人定位與導(dǎo)航設(shè)計(jì)任務(wù)書，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案。1綜合課程目標(biāo)22設(shè)計(jì)方案根據(jù)移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，給出多個方案，經(jīng)論證給出最優(yōu)方案。2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23硬件設(shè)計(jì)和編程根據(jù)選題的設(shè)計(jì)要求，擬定設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行移動機(jī)器人傳感器、控制器、驅(qū)動器等硬件搭建和軟件編程。3設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)34硬件安裝和調(diào)試階段進(jìn)行智能機(jī)器人整體硬件調(diào)試，排除故障，修改硬件和程序，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。3驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25設(shè)計(jì)報(bào)告、匯報(bào)演示按規(guī)定的格式編寫移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐報(bào)告，演示功能指標(biāo)情況，講解項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程。1演示課程目標(biāo)3合計(jì)10注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法總體設(shè)計(jì)：采用項(xiàng)目驅(qū)動的模式，以實(shí)際工程中的移動機(jī)器人機(jī)器人導(dǎo)航應(yīng)用為導(dǎo)向，制定設(shè)計(jì)任務(wù)，通過集中設(shè)計(jì)、個別答疑、集中匯報(bào)演示和實(shí)踐報(bào)告來實(shí)施本課程。任務(wù)分配：布置移動機(jī)器人導(dǎo)航任務(wù)書，集中開展任務(wù)講解和指導(dǎo)。集中設(shè)計(jì)：集中開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)，包括查閱資料、制定設(shè)計(jì)方案、硬件搭建、軟件編程、安裝調(diào)試等。個別答疑：集中設(shè)計(jì)過程中對學(xué)生遇到的問題進(jìn)行講解答疑，考察學(xué)生的設(shè)計(jì)過程。匯報(bào)演示：集中開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)的匯報(bào)和功能演示，分析指出項(xiàng)目設(shè)計(jì)中存在的問題和不足。

實(shí)踐報(bào)告：從設(shè)計(jì)內(nèi)容和格式規(guī)范方面審閱項(xiàng)目實(shí)踐報(bào)告。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核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)容主要由設(shè)計(jì)表現(xiàn)、中期考察、匯報(bào)演示、實(shí)踐報(bào)告組成，均按百分制計(jì)分，其中設(shè)計(jì)表現(xiàn)成績占20%、中期考察成績占20%、匯報(bào)演示成績占30%、實(shí)踐報(bào)告成績占30%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1設(shè)計(jì)表現(xiàn)5105202中期考察5105203匯報(bào)演示101010304實(shí)踐報(bào)告10101030課程目標(biāo)對應(yīng)分值304030100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分設(shè)計(jì)表現(xiàn)積極投入到移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，查閱資料與設(shè)計(jì)開發(fā)主動性高，團(tuán)隊(duì)討論參與度強(qiáng)。較積極投入到移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，查閱資料與設(shè)計(jì)開發(fā)主動性較高，團(tuán)隊(duì)討論參與度較強(qiáng)。能投入到移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，查閱資料與設(shè)計(jì)開發(fā)主動性一般，團(tuán)隊(duì)討論參與度一般。不能投入到移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，查閱資料與設(shè)計(jì)開發(fā)主動性差，不參與團(tuán)隊(duì)討論。中期考察移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目進(jìn)度正常，已完成移動機(jī)器人60%功能，中期演示效果好。移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目進(jìn)度較慢，已完成移動機(jī)器人40%功能，中期演示效果較好。移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目進(jìn)度很慢，已完成移動機(jī)器人20%功能，中期演示效果一般。移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目進(jìn)度停滯，無法開展移動機(jī)器人項(xiàng)目的中期演示。2.期末考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分匯報(bào)演示能夠快速、準(zhǔn)確地演示移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目要求的功能，設(shè)計(jì)方案合理規(guī)范，設(shè)計(jì)思路清晰，符合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求。能夠較好地演示移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目要求的功能，設(shè)計(jì)方案較合理規(guī)范，設(shè)計(jì)思路較清晰，符合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求。能夠基本演示出移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目要求的功能，設(shè)計(jì)方案基本合理，設(shè)計(jì)思路基本清晰，基本符合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求。未能演示出移動機(jī)器人導(dǎo)航項(xiàng)目要求的功能，設(shè)計(jì)方案不合理，設(shè)計(jì)思路混亂，不符合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求。實(shí)踐報(bào)告設(shè)計(jì)報(bào)告版面整潔、移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)內(nèi)容描述完整，程序流程圖規(guī)范，項(xiàng)目問題剖析深刻。設(shè)計(jì)報(bào)告版面整潔度、移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)內(nèi)容完整性一般，程序流程圖規(guī)范性一般，項(xiàng)目問題剖析不夠深刻。設(shè)計(jì)報(bào)告版面基本整潔、移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)內(nèi)容基本完整，程序流程圖基本規(guī)范，項(xiàng)目問題剖析簡單。設(shè)計(jì)報(bào)告版面混亂、移動機(jī)器人導(dǎo)航設(shè)計(jì)內(nèi)容不完整，程序流程圖不規(guī)范，無項(xiàng)目問題剖析。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《自動駕駛與機(jī)器人中的SLAM