《机器人与多智能体》课程教学大纲

1、机器人与多智能体教学大纲一、课程基本信息中文名称机器人与多智能体英文名称Robots and Multi-agent System适用专业计算机科学与技术先修课程C语言、嵌入式系统课程类别专业拓展课程修读性质限选学分/学时2.5学分/27学时考核方式考查二、教学目标以ARM为核心的硬件平台开发的移动机器人，具有体积小、低功耗、低成本、高性能等优势。课程内容以主要包括移动机器人的系统组成与体系结构、移动机器人本体设计、移动机器人系统设计基础、移动机器人传感器技术、移动机器人定位、移动机器人控制技术、移动机器人视觉系统等。在教学中注重基础，强调理论联系实际，使学生系统学习移动机器人系统实际设计步骤

2、及方法，用实例阐述相关算法的工程应用。同时本课程兼顾移动机器人技术的广度和深度，介绍了一些新的技术和新的方法，以帮学生开阔视野。三、教学内容及基本要求第一章 绪论（理论2学时）（一）教学目标1. 了解机器人的定义及由来；2. 了解移动机器人分类；3. 了解移动机器人特点与特征；4. 了解移动机器人体系结构；5. 了解移动机器人路径规划和控制体系。（二）重点、难点教学重点：移动机器人体系结构；教学难点：移动机器人多传感器信息融合。（三）教学方法多媒体演示教学。（四）教学内容1. 移动机器人简介；2. 典型移动机器人；3. 移动机器人的特点与特征；4. 移动机器人的关键技术；5. 移动机器人技术的

3、发展。第二章 移动机器人本体设计（理论4学时）（一）教学目标1. 了解走行机器人的基本结构；2. 了解走行电动机、从动轮结构设计；3. 了解底盘机构、提升机构、夹持机构设计。（二）重点、难点教学重点：走行机构、底盘机构、提升机构、夹持机构设计；教学难点：走行电动机容量及转矩计算；基于Matlab的夹持机构运动学分析；基于ADAMS的夹持机构运动学仿真。（三）教学方法多媒体演示教学。（四）教学内容1. 走行机构；2. 走行电动机选型；3. 走行机构设计；4. 底盘机构设计；5. 提升机构设计；6. 夹持机构设计。第三章 移动机器人系统设计基础（理论4学时）（一）教学目标1. 掌握移动机器人主控模

4、块、电动机控制模块、定位信息采集模块；2. 了解机器人嵌入式系统；3. 了解机器人软件系统总体设计，软件系统开发工具；4. 了解机器人通信方式。（二）重点、难点教学重点：机器人电动机控制模块、定位信息采集模块；机器人嵌入式软件系统；教学难点：机器人软件系统总体设计，软件系统开发工具；（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1. 移动机器人硬件系统；2. 移动机器人软件系统。第四章 移动机器人传感技术（理论4学时）（一）教学目标1. 了解机器人电位器、编码器、陀螺仪的工作方式；2. 了解StarGazer室内定位系统和GPS系统；3. 了解红外传感器和超声波传感器的工作原理。（二）重点、难点教学

5、重点：移动机器人组合导航系统；红外传感器和超声波传感器的工作原理；教学难点：移动机器人导航；移动机器人外部传感器的工作方式。（三）教学方法多媒体教学。（四）教学内容1. 移动机器人内部传感器；2. 移动机器人内部传感器。第五章 移动机器人自主定位（理论4学时）（一）教学目标1. 了解机器人移动方程；2. 了解Kalman滤波和粒子滤波；3. 掌握文件系统的构成和管理；4. 了解机器人自主定位和地图构建方法；5. 了解移动机器人SLAM仿真平台的搭建。（二）重点、难点教学重点：机器人运动方程和观测方程；移动机器人自主定位与地图构建；教学难点：移动机器人SLAM实验与仿真平台的构建。（三）教学方法

6、多媒体教学。（四）教学内容1. 移动机器人定位模型；2. Kalman滤波及粒子滤波；3. 自主定位及地图构建核心框架；4. SLAM实验与仿真。第六章 移动机器人控制技术（理论4学时）（一）教学目标1. 了解移动机器人轨迹跟踪控制；2. 了解移动机器人PID控制；3. 了解移动机器人轨迹跟踪控制方法。（二）重点、难点教学重点：移动机器人轨迹跟踪控制；教学难点：几种移动机器人轨迹跟踪控制方法。（三）教学方法本章以课堂教学为主，结合实例进行多媒体教学。（四）教学内容1. 移动机器人控制问题；2. 移动机器人智能PID控制；3. 基于Lyapunov理论的移动机器人目标点跟踪算法；4. 基于神经网

7、络的移动机器人自适应控制；5. 基于虚拟领航的机器人神经网络自适应编队控制。第七章 移动机器人视觉系统（理论5学时）（一）教学目标1. 了解机器人视觉的组成和分类；2. 了解单目视觉模型和双目视觉模型；3. 掌握利用单目摄像机测量物体距离和角度；4. 了解灰度图像和色度图像；5. 掌握物体跟踪算法。（二）重点、难点教学重点：机器人视觉系统；机器人图像增强和分割；教学难点：机器人视觉测量和定位；物体跟踪算法。（三）教学方法多媒体课堂教学为主。（四）教学内容1. 机器人视觉系统简介；2. 摄像机模型；3. 摄像机标定；4. 利用单目摄像机测量距离及角度；5. 图像处理；5. 物体跟踪。四、考核形式

8、及成绩评定（一）考核形式： 期末考试为开卷考试，考试范围和要求应符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。（二）成绩评定： 课程考核分为平时成绩和期末考试。其中平时考核成绩占课程总成绩的30%，期末考试成绩占课程总成绩的70%。五、教材与参考书教 材： HYPERLINK /s?ie=UTF8&field-author=%E5%AE%8B%E6%B0%B8%E7%AB%AF&search-alias=books 宋永端. 移动机器人及其自主化技术. 北京：机械工业出版社，2012，8.参考书：1 HYPERLINK /writer/（德）托马斯布劳恩（Braunl_1.html t _blank

9、 托马斯布劳恩（Braunl， HYPERLINK /writer/T.）_1.html t _blank T.）著， HYPERLINK /writer/刘锦涛_1.html t _blank 刘锦涛 等 译. 嵌入式机器人学：基于嵌入式系统的移动机器人设计与应用.（第三版）.西安：西安交通大学出版社，2012，7.2 HYPERLINK /s?ie=UTF8&field-author=%E5%AD%99%E5%BC%8B&search-alias=books 孙弋. 基于S3C2440的嵌入式Linux开发实例.（第一版）. 西安: 西安电子科技大学出版社，2010,5.六、其他本课程采用课堂教学的方式，条件具备时，网络教学工具和联网教学方式相结合，课堂教学采用传统教学和多媒体教学相结合，理论与实际应用相结合，通过全面而丰富的实例（多媒体演示）学习，达到理论与实际相结