《机器人运动控制课程设计》教学大纲

《机器人运动控制课程设计》教学大纲课程编号：13230429英文名称：DesignProjectsofRobotMotionControl学分：2学时：总学时（4）周，其中实践（4）周先修课程：单片机原理及应用、机器人机械基础与机构学、机器人技术基础、机器人传感技术、机器人驱动与控制课程类别：专业主干课程授课对象：机器人工程专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标本课程是为本专业的三年级学生开设的专业主干课程。本课程结合单片机原理及应用、机器人技术基础、机器人驱动与控制等课程内容，以实际工程应用为导向，培养学生机器人运动控制综合设计的能力，如移动机器人直流电机驱动控制系统设计等。通过本课程的学习使学生能解决机器人运动控制实际工程问题，提高团队合作水平，了解本行业发展动态和行业规范，增强社会责任感，促进全面素质的提高。本课程拟达到的课程目标如下：课程目标1：能运用机器人驱动控制相关理论分析实际控制过程中的影响因素，通过查阅资料、讨论归纳等方式获得考虑影响因素下有效的机器人运动控制系统。课程目标2：在机器人运动控制项目设计过程中，能兼顾运行控制安全、行业规范、法律法规和环境保护等要求。课程目标3：针对复杂运动控制系统工程问题，能够借助现代开发工具软件，对机器人运动控制领域的专业问题进行模拟和预测，并能够分析其特点和应用局限性。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点2-4.能运用相关基本原理，借助文献研究，分析机器人工程系统实施过程中的影响因素，通过归纳总结获得有效结论。课程目标1M指标点3-4.能在机器人工程相关的设计中，考虑安全、健康、法律、文化及环境等制约因素。课程目标2H指标点5-3.能够针对包含具体检测、控制对象在内的机器人工程系统工程问题，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟、预测机器人工程相关领域的专业问题，并能够分析其局限性。课程目标3H三、教学内容、基本要求与学时分配设计与实践时间为不停课4周，20个教学工作日，具体分配如下：序号教学内容实验内容与要求天数类型对应课程目标1任务分配，查阅资料根据机器人运动控制设计任务书，查阅资料，给出设计方案。3综合课程目标12设计方案论证根据机器人运动控制设计指标要求，对比多种设计方案，经论证给出最优方案。4设计课程目标1课程目标2课程目标33硬件设计和编程根据选题的设计要求，拟定设计方案，并进行机器人运动控制各功能硬件搭建和软件编程。5设计课程目标2课程目标34硬件安装和调试阶段进行机器人运动控制整体硬件调试，排除故障，修改硬件和程序，验证达到设计指标要求。4验证课程目标2课程目标35设计报告、汇报演示按规定的格式编写机器人运动控制项目实践报告，演示功能指标落实情况，讲解项目实现过程。4演示课程目标1课程目标2课程目标3合计20注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法1.教学方法采用项目驱动的模式，以实际工程中的机器人运动控制应用为导向，制定设计任务并分配，通过自主设计、个别答疑、集中汇报演示和验收设计报告来实施本课程。（1）任务分配：布置机器人运动控制任务书，集中开展任务讲解和指导。（2）自主设计：自主开展项目设计，包括查阅资料、制定设计方案、硬件搭建、软件编程、安装调试等。（3）个别答疑：自主设计过程中对学生遇到的问题进行讲解答疑，考察学生的设计过程。（4）集中汇报演示：集中开展项目设计汇报和功能演示，指出项目设计中存在的问题和不足。（5）验收设计报告：验收设计报告，从内容、方法、功能验证、局限性、格式规范等方面审阅项目报告。2.课程组织形式（1）为学生提供硬件设计与调试实验室，并提供所需器件。（2）学生分为几个小组（一般3人一组）；每组完成一个选题，要求每个学生参与所有的设计环节。选题可以选择参考项目，也可以学生自拟；每个选题必须包含运动控制算法。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时设计表现、成果设计与汇报演示、设计报告组成，均按百分制计分，其中平时设计表现成绩占20%、成果设计与汇报演示占50%、设计报告成绩占30%。2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时设计表现1055202成果设计与汇报演示102020503设计报告10101030课程目标对应分值303535100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分平时设计表现积极投入到机器人运动控制项目设计中，查阅资料质量高、设计开发主动性高，团队讨论参与度强。中期考察进度正常，已完成机器人60%功能，中期演示效果好。较积极投入到智能机器人项目设计中，查阅资料质量较高、设计开发主动性较高，团队讨论参与度较强。中期考察进度一般，已完成机器人40%功能，中期演示效果较好。能投入到智能机器人项目设计中，查阅资料质量一般、设计开发主动性一般，团队讨论参与度一般。中期考察进度慢，已完成机器人20%功能，中期演示效果一般。不能投入到智能机器人项目设计中，查阅资料质量与设计开发主动性差，不参与团队讨论。中期考察进度停滞，无法开展机器人项目的中期演示。2.期末考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分成果设计与汇报演示成果软硬件设计合理规范，能够快速、准确地演示机器人运动控制项目要求的功能，设计思路表述清晰，回答问题正确，符合实验内容要求。成果软硬件设计较合理规范，能够较好地演示机器人运动控制项目要求的功能，设计思路表述较清晰，大部分问题回答正确，符合实验内容要求。成果软硬件设计一般，能够基本演示出机器人运动控制项目要求的功能，设计思路表述基本清晰，能回答部分问题，基本符合实验内容要求。成果软硬件设计差，未能演示出机器人运动控制项目要求的功能，设计思路表述混乱，回答问题基本不正确，不符合实验内容要求。设计报告机器人运动控制设计方案内容描述完整，程序流程图规范，设计报告版面整洁、项目问题剖析深刻。机器人运动控制设计方案内容描述较好，程序流程图规范性一般，设计报告版面整洁度较好、项目问题剖析不够深刻。机器人运动控制设计方案内容描述一般，程序流程图基本规范，设计报告版面基本整洁、项目问题剖析简单。机器人运动控制设计方案内容描述不清，程序流程图不规范，设计报告版面混乱、无项目问题剖析。组员系数（1）组长（2）核心成员参与硬件、软件设计参与部分项目基本没有参与项目设计六、教材与参考书（一）参考资料1．《机器人驱动与控制及应用实例》，黄志坚主编，化学工业出版社，2016年5月版；2．《工业机器人编程及操作》，张明文主编，哈尔滨工业大学出版社，2017年9月版；3．《工业机器人技术基础》，孙树栋主编，