《機(jī)器人傳感技術(shù)》教學(xué)大綱

《機(jī)器人傳感技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號：13230418英文名稱：RobotSensingTechnology學(xué)分：3.0學(xué)時：總學(xué)時56學(xué)時，其中理論40學(xué)時，實踐16學(xué)時先修課程：大學(xué)物理，電路原理，模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，單片機(jī)原理及應(yīng)用課程類別：專業(yè)主干課程授課對象：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5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是機(jī)器人工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，是機(jī)器人工程類專業(yè)必須學(xué)習(xí)和掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識。包括機(jī)器人系統(tǒng)組成、傳感器檢測的基礎(chǔ)知識和機(jī)器人自身運動測量與感知、力與觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、接近覺等相關(guān)原理和方法以及機(jī)器人多傳感器信息融合的內(nèi)容。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：機(jī)器人系統(tǒng)組成和傳感器檢測的基礎(chǔ)知識，理解如何檢測環(huán)境中的各種物理量。課程目標(biāo)2：機(jī)器人自身運動測量與感知、力與觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、接近覺等相關(guān)原理和方法，了解如何構(gòu)建機(jī)器人的各種“感覺”。課程目標(biāo)3：機(jī)器人多傳感器信息融合，構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求觀測點課程目標(biāo)權(quán)重觀測點2-3.能認(rèn)識到解決機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的問題有多種方案可選擇，會通過文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案課程目標(biāo)1H觀測點3-2.能夠針對特定需求，完成感知、控制、驅(qū)動、執(zhí)行等單元模塊的設(shè)計課程目標(biāo)2H觀測點8-2.理解誠實公正、誠信守則的工程職業(yè)道德和規(guī)范，并能夠在機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實踐中自覺遵守課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1機(jī)器人系統(tǒng)與感知基本要求：機(jī)器人系統(tǒng)組成、機(jī)器人感知系統(tǒng)重點難點：機(jī)器人感知系統(tǒng)概念與組成；德育要求：工匠精神，職業(yè)規(guī)范。4集中講授課程目標(biāo)12傳感器基本知識基本要求：傳感器基本概念、傳感器特性與指標(biāo)、傳感器標(biāo)定與校準(zhǔn)、常見傳感器敏感元件、智能傳感器重點難點：電阻、電容、電感傳感器。德育要求：工匠精神，社會責(zé)任。10集中講授課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33機(jī)器人自身運動測量與感知基本要求：機(jī)器人位置與位移測量、機(jī)器人速度測量、機(jī)器人加速度測量、慣性傳感器組及其應(yīng)用重點難點：運動測量傳感器原理。德育要求：工匠精神，職業(yè)規(guī)范。8集中講授課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34機(jī)器人力與觸覺基本要求：機(jī)器人關(guān)節(jié)力與力矩測量、機(jī)器人觸覺感知基本原理、柔性人工皮膚觸覺、觸覺傳感器的應(yīng)用與發(fā)展重點難點：觸覺感知基本原理、力與力矩測量原理。德育要求：工匠精神，社會責(zé)任。8集中講授課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35機(jī)器人視覺基本要求：機(jī)器人視覺技術(shù)概述、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、圖像處理基本知識、慣性傳感器組及其應(yīng)用立體視覺重點難點：圖像特征提取、雙目立體視覺。德育要求：工匠精神，職業(yè)規(guī)范。10集中講授課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計40序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標(biāo)1金屬電阻箔式應(yīng)變片――全電橋性能實驗?zāi)艽罱娐?，輸入砝碼作為力輸入。獲得線性的電壓輸出。3驗證性課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22電容式傳感器的位移實驗?zāi)艽罱娐罚晕灰菩碗娙菽Ｐ蛡鞲衅鳛檩斎?，以千分表作為唯一輸入量，獲得線性的電壓輸出。3驗證性課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23差動變壓器的性能實驗?zāi)艽罱娐?，以位移型差動變壓器模型傳感器為輸入，以千分表作為唯一輸入量，獲得線性的電壓輸出。3驗證性課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24光電轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用—轉(zhuǎn)速測量能夠搭建電路，調(diào)整光電傳感器，進(jìn)行數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量。3綜合性課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35熱電偶傳感器及測溫實驗搭建加熱測溫系統(tǒng)及電路，完成溫控及測溫實驗。4綜合性課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計16四、課程教學(xué)方法（1）理論學(xué)習(xí)以集中授課的形式為主，課內(nèi)交互討論為輔；（2）實踐教學(xué)在專業(yè)實驗中心完成，分組集中進(jìn)行，實驗指導(dǎo)教師實時指導(dǎo)。五、學(xué)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)容主要由平時作業(yè)、課程實驗和期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占60%，課程實驗成績占20%，平時作業(yè)成績占20%。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1平時作業(yè)5105202課程實驗5105203期末考試25251060課程目標(biāo)對應(yīng)分值354520100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)評價過程均采用百分制。1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)能夠很好地完成機(jī)器人傳感技術(shù)應(yīng)用分析，能夠有積極的主觀設(shè)計及分析思想，能夠給出優(yōu)秀的解決方案。能夠較好地完成機(jī)器人傳感技術(shù)應(yīng)用分析，能夠給出較好的解決方案，但分析與總結(jié)能力不足。能完成機(jī)器人傳感技術(shù)應(yīng)用分析和系統(tǒng)設(shè)計，但不具備根據(jù)系統(tǒng)特點進(jìn)行針對性分析、設(shè)計與總結(jié)。學(xué)習(xí)被動，分析錯誤，不能完成系統(tǒng)設(shè)計，分析總結(jié)能力不足。2.課程實驗分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程實驗?zāi)芨鶕?jù)要求搭建實驗裝置，圓滿完成實驗任務(wù)，準(zhǔn)確處理獲得的數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出優(yōu)秀的系統(tǒng)分析和設(shè)計實現(xiàn)能力，過程中踐行工程師規(guī)范。能根據(jù)要求搭建實驗裝置，自行完成實驗任務(wù)，較為準(zhǔn)確處理獲得的數(shù)據(jù)，具有一定的系統(tǒng)分析和設(shè)計實現(xiàn)能力，過程中踐行工程師規(guī)范。能根據(jù)要求完成部分實驗任務(wù)，系統(tǒng)分析和設(shè)計實現(xiàn)能力較弱，處理數(shù)據(jù)能力一般能夠基本踐行工程師規(guī)范和社會責(zé)任。無法根據(jù)要求完成部分實驗任務(wù)，不具備系統(tǒng)分析和設(shè)計實現(xiàn)能力，工程師規(guī)范和社會責(zé)任意識差。3.期末考試分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分期末考試機(jī)器人傳感技術(shù)基本概念準(zhǔn)確，計算準(zhǔn)確。傳感器基本轉(zhuǎn)換電路準(zhǔn)確，應(yīng)用設(shè)計準(zhǔn)確。設(shè)計題目中，能夠準(zhǔn)確選擇傳感器，準(zhǔn)確設(shè)計應(yīng)用電路細(xì)節(jié)參數(shù)，并給出準(zhǔn)確設(shè)計說明。設(shè)計應(yīng)用符合工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。機(jī)器人傳感技術(shù)基本概念準(zhǔn)確，計算較準(zhǔn)確。傳感器基本轉(zhuǎn)換電路原理較準(zhǔn)確，應(yīng)用設(shè)計較準(zhǔn)確。設(shè)計題目中，能夠準(zhǔn)確選擇傳感器，較為準(zhǔn)確設(shè)計應(yīng)用電路細(xì)節(jié)參數(shù)，有少量錯誤，能夠給出較準(zhǔn)確的設(shè)計說明。設(shè)計應(yīng)用符合工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。機(jī)器人傳感技術(shù)基本概念準(zhǔn)確。計算基本準(zhǔn)確，傳感器基本轉(zhuǎn)換電路正確。設(shè)計題目中，基本能夠根據(jù)不同要求選擇不同傳感器，主要參數(shù)設(shè)計正確，細(xì)節(jié)錯誤較多，能夠給出基本合理的設(shè)計說明。設(shè)計應(yīng)用基本符合工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。不具備機(jī)器人傳感技術(shù)基本概念。不具備傳感器轉(zhuǎn)換電路設(shè)計能力。設(shè)計題目中，不能夠準(zhǔn)確選擇傳感器，不能準(zhǔn)確給出設(shè)計應(yīng)用電路細(xì)節(jié)參數(shù)和設(shè)計說明。設(shè)計應(yīng)用不符合工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《機(jī)器人感知技術(shù)》，劉亞欣、金輝主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2022年8月版。（二）參考資料1.《機(jī)器人傳感器》，遲明路、田坤主編，電子工業(yè)出版社，