《機器人與多智能體》課程教學(xué)大綱

《機器人與多智能體》教學(xué)大綱一、課程基本信息二、教學(xué)目標(biāo)中文名稱機器人與多智能體英文名稱RobotsandMulti-agentSystem適用專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)先修課程C語言、嵌入式系統(tǒng)課程類別專業(yè)拓展課程修讀性質(zhì)限選學(xué)分/學(xué)時2.5學(xué)分/27學(xué)時考核方式考查以ARM為核心的硬件平臺開發(fā)的移動機器人，具有體積小、低功耗、低本錢、高性能等優(yōu)勢。課程內(nèi)容以主要包括移動機器人的系統(tǒng)組成與體系結(jié)構(gòu)、移動機器人本體設(shè)計、移動機器人系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)、移動機器人傳感器技術(shù)、移動機器人定位、移動機器人控制技術(shù)、移動機器人視覺系統(tǒng)等。在教學(xué)中注重基礎(chǔ)，強調(diào)理論聯(lián)系實際，使學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)移動機器人系統(tǒng)實際設(shè)計步驟及方法，用實例闡述相關(guān)算法的工程應(yīng)用。同時本課程兼顧移動機器人技術(shù)的廣度和深度，介紹了一些新的技術(shù)和新的方法，以幫學(xué)生開闊視野。三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第一章緒論（理論2學(xué)時）（-）教學(xué)目標(biāo)了解機器人的定義及由來；了解移動機器人分類；了解移動機器人特點與特征；了解移動機器人體系結(jié)構(gòu)；了解移動機器人路徑規(guī)劃和控制體系。（二）重點、難點教學(xué)重點：移動機器人體系結(jié)構(gòu)；教學(xué)難點：移動機器人多傳感器信息融合。（三）教學(xué)方法多媒體演示教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.移動機器人簡介；.典型移動機器人；.移動機器人的特點與特征；.移動機器人的關(guān)鍵技術(shù)；.移動機器人技術(shù)的開展。第二章移動機器人本體設(shè)計（理論4學(xué)時）（-）教學(xué)目標(biāo)了解走行機器人的基本結(jié)構(gòu);了解走行電動機、從動輪結(jié)構(gòu)設(shè)計;了解底盤機構(gòu)、提升機構(gòu)、夾持機構(gòu)設(shè)計。（二）重點、難點教學(xué)重點：走行機構(gòu)、底盤機構(gòu)、提升機構(gòu)、夾持機構(gòu)設(shè)計;教學(xué)難點：走行電動機容量及轉(zhuǎn)矩計算；基于Matlab的夾持機構(gòu)運動學(xué)分析；基于ADAMS的夾持機構(gòu)運動學(xué)仿真。（三）教學(xué)方法多媒體演示教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.走行機構(gòu)；.走行電動機選型；.走行機構(gòu)設(shè)計；.底盤機構(gòu)設(shè)計；.提升機構(gòu)設(shè)計；.夾持機構(gòu)設(shè)計。第三章移動機器人系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)（理論4學(xué)時）（一）教學(xué)目標(biāo)掌握移動機器人主控模塊、電動機控制模塊、定位信息采集模塊；了解機器人嵌入式系統(tǒng)；了解機器人軟件系統(tǒng)總體設(shè)計，軟件系統(tǒng)開發(fā)工具；了解機器人通信方式。（二）重點、難點教學(xué)重點：機器人電動機控制模塊、定位信息采集模塊；機器人嵌入式軟件系統(tǒng)；教學(xué)難點：機器人軟件系統(tǒng)總體設(shè)計，軟件系統(tǒng)開發(fā)工具；（三）教學(xué)方法多媒體教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.移動機器人硬件系統(tǒng)；.移動機器人軟件系統(tǒng)。第四章移動機器人傳感技術(shù)（理論4學(xué)時）（一）教學(xué)目標(biāo)了解機器人電位器、編碼器、陀螺儀的工作方式；了解StarGazer室內(nèi)定位系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)；了解紅外傳感器和超聲波傳感器的工作原理。（二）重點、難點教學(xué)重點：移動機器人組合導(dǎo)航系統(tǒng)；紅外傳感器和超聲波傳感器的工作原理；教學(xué)難點：移動機器人導(dǎo)航；移動機器人外部傳感器的工作方式。（三）教學(xué)方法多媒體教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.移動機器人內(nèi)部傳感器；.移動機器人內(nèi)部傳感器。第五章移動機器人自主定位（理論4學(xué)時）（一）教學(xué)目標(biāo)了解機器人移動方程；了解Kalman濾波和粒子濾波；掌握文件系統(tǒng)的構(gòu)成和管理；了解機器人自主定位和地圖構(gòu)建方法；了解移動機器人SLAM仿真平臺的搭建。（二）重點、難點教學(xué)重點：機器人運動方程和觀測方程；移動機器人自主定位與地圖構(gòu)建;教學(xué)難點：移動機器人SLAM實驗與仿真平臺的構(gòu)建。（三）教學(xué)方法多媒體教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.移動機器人定位模型；.Kalman濾涉及粒子濾波；.自主定位及地圖構(gòu)建核心框架；.SLAM實驗與仿真。第六章移動機器人控制技術(shù)（理論4學(xué)時）（一）教學(xué)目標(biāo)了解移動機器人軌跡跟蹤控制；了解移動機器人PID控制；了解移動機器人軌跡跟蹤控制方法。（二）重點、難點教學(xué)重點：移動機器人軌跡跟蹤控制；教學(xué)難點：幾種移動機器人軌跡跟蹤控制方法。（三）教學(xué)方法本章以課堂教學(xué)為主，結(jié)合實例進行多媒體教學(xué)。（四）教學(xué)內(nèi)容.移動機器人控制問題；.移動機器人智能PID控制；.基于Lyapunov理論的移動機器人目標(biāo)點跟蹤算法；.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動機器人自適應(yīng)控制；.基于虛擬領(lǐng)航的機器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)編隊控制。第七章移動機器人視覺系統(tǒng)（理論5學(xué)時）（一）教學(xué)目標(biāo)了解機器人視覺的組成和分類；了解單目視覺模型和雙目視覺模型；掌握利用單目攝像機測量物體距離和角度；了解灰度圖像和色度圖像；掌握物體跟蹤算法。（二）重點、難點教學(xué)重點：機器人視覺系統(tǒng)；機器人圖像增強和分割；教學(xué)難點：機器人視覺測量和定位；物體跟蹤算法。（三）教學(xué)方法多媒體課堂教學(xué)為主。（四）教學(xué)內(nèi)容.機器人視覺系統(tǒng)簡介；.攝像機模型；.攝像機標(biāo)定；.利用單目攝像機測量距離及角度；.圖像處理；5.物體跟蹤。四'考核形式及成績評定（-）考核形式：期末考試為開卷考試，考試范圍和要求應(yīng)符合本教學(xué)大綱對各章教學(xué)內(nèi)容的基本要求。（二）成績評定：課程考核分為平時成績和期末考試。其中平時考核成績占課程總成績的30%,期末考試成績占課程總成績的70%。五'教材與參考書教材：宋永端.移動機器人及其自主化技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2012,8.參考書：[1]托馬斯?布勞恩（BraunLT.）著，劉錦濤等譯.嵌入式機器人學(xué)：基于嵌入式系統(tǒng)的移動機器人設(shè)計與應(yīng)用.（第三版）.西安：西安交通大學(xué)出版社，2012,7.[2]孫弋基于S3c2440的嵌入式Linux開發(fā)實例.（第一版）.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2010,5.六、其他本課程采用課堂教學(xué)的方式，條件具備時，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具和聯(lián)網(wǎng)教學(xué)方式相結(jié)合，課堂教學(xué)采用傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，理論與實際應(yīng)用相結(jié)合，通過全面而豐富的實例（多媒體演示）學(xué)習(xí)，到達理論與實際相結(jié)合目的。七、課程學(xué)時分配表序號