《機器人傳感技術》教學大綱

《機器人傳感技術》教學大綱課程編號：13230418英文名稱：RobotSensingTechnology學分：3.0學時：總學時56學時，其中理論40學時，實踐16學時先修課程：大學物理，電路原理，模擬電子技術，數字電子技術，單片機原理及應用課程類別：專業(yè)主干課程授課對象：機器人工程專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標本課程是機器人工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，是機器人工程類專業(yè)必須學習和掌握的專業(yè)基礎知識。包括機器人系統(tǒng)組成、傳感器檢測的基礎知識和機器人自身運動測量與感知、力與觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、接近覺等相關原理和方法以及機器人多傳感器信息融合的內容。本課程擬達到的課程目標：課程目標1：機器人系統(tǒng)組成和傳感器檢測的基礎知識，理解如何檢測環(huán)境中的各種物理量。課程目標2：機器人自身運動測量與感知、力與觸覺、視覺、聽覺、嗅覺、接近覺等相關原理和方法，了解如何構建機器人的各種“感覺”。課程目標3：機器人多傳感器信息融合，構建機器人系統(tǒng)。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求觀測點課程目標權重觀測點2-3.能認識到解決機器人工程相關領域的問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案課程目標1H觀測點3-2.能夠針對特定需求，完成感知、控制、驅動、執(zhí)行等單元模塊的設計課程目標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，并能夠在機器人工程相關領域的工程實踐中自覺遵守課程目標3M三、教學內容、基本要求與學時分配序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1機器人系統(tǒng)與感知基本要求：機器人系統(tǒng)組成、機器人感知系統(tǒng)重點難點：機器人感知系統(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、傳感器標定與校準、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，社會責任。10集中講授課程目標2課程目標33機器人自身運動測量與感知基本要求：機器人位置與位移測量、機器人速度測量、機器人加速度測量、慣性傳感器組及其應用重點難點：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2課程目標34機器人力與觸覺基本要求：機器人關節(jié)力與力矩測量、機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，社會責任。8集中講授課程目標2課程目標35機器人視覺基本要求：機器人視覺技術概述、機器人視覺系統(tǒng)、圖像處理基本知識、慣性傳感器組及其應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2課程目標3合計40序號實驗項目實驗內容與要求學時類型對應課程目標1金屬電阻箔式應變片――全電橋性能實驗能搭建電路，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1課程目標22電容式傳感器的位移實驗能搭建電路，以位移型電容模型傳感器為輸入，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1課程目標23差動變壓器的性能實驗能搭建電路，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1課程目標24光電轉速傳感器的應用—轉速測量能夠搭建電路，調整光電傳感器，進行數字式轉速測量。3綜合性課程目標1課程目標2課程目標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1課程目標2課程目標3合計16四、課程教學方法（1）理論學習以集中授課的形式為主，課內交互討論為輔；（2）實踐教學在專業(yè)實驗中心完成，分組集中進行，實驗指導教師實時指導。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(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.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)5105202課程實驗5105203期末考試25251060課程目標對應分值354520100（二）考核與評價標準評價過程均采用百分制。1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)能夠很好地完成機器人傳感技術應用分析，能夠有積極的主觀設計及分析思想，能夠給出優(yōu)秀的解決方案。能夠較好地完成機器人傳感技術應用分析，能夠給出較好的解決方案，但分析與總結能力不足。能完成機器人傳感技術應用分析和系統(tǒng)設計，但不具備根據系統(tǒng)特點進行針對性分析、設計與總結。學習被動，分析錯誤，不能完成系統(tǒng)設計，分析總結能力不足。2.課程實驗分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程實驗能根據要求搭建實驗裝置，圓滿完成實驗任務，準確處理獲得的數據，體現出優(yōu)秀的系統(tǒng)分析和設計實現能力，過程中踐行工程師規(guī)范。能根據要求搭建實驗裝置，自行完成實驗任務，較為準確處理獲得的數據，具有一定的系統(tǒng)分析和設計實現能力，過程中踐行工程師規(guī)范。能根據要求完成部分實驗任務，系統(tǒng)分析和設計實現能力較弱，處理數據能力一般能夠基本踐行工程師規(guī)范和社會責任。無法根據要求完成部分實驗任務，不具備系統(tǒng)分析和設計實現能力，工程師規(guī)范和社會責任意識差。3.期末考試分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分期末考試機器人傳感技術基本概念準確，計算準確。傳感器基本轉換電路準確，應用設計準確。設計題目中，能夠準確選擇傳感器，準確設計應用電路細節(jié)參數，并給出準確設計說明。設計應用符合工程師職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。機器人傳感技術基本概念準確，計算較準確。傳感器基本轉換電路原理較準確，應用設計較準確。設計題目中，能夠準確選擇傳感器，較為準確設計應用電路細節(jié)參數，有少量錯誤，能夠給出較準確的設計說明。設計應用符合工程師職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。機器人傳感技術基本概念準確。計算基本準確，傳感器基本轉換電路正確。設計題目中，基本能夠根據不同要求選擇不同傳感器，主要參數設計正確，細節(jié)錯誤較多，能夠給出基本合理的設計說明。設計應用基本符合工程師職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。不具備機器人傳感技術基本概念。不具備傳感器轉換電路設計能力。設計題目中，不能夠準確選擇傳感器，不能準確給出設計應用電路細節(jié)參數和設計說明。設計應用不符合工程師職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《機器人感知技術》，劉亞欣、金輝主編，機械工業(yè)出版社，2022年8月版。（二）參考資料1.《機器人傳感器》，遲明路、田坤主編，電子工業(yè)出版社，