《机器人传感技术》教学大纲

《机器人传感技术》教学大纲课程编号：13230418英文名称：RobotSensingTechnology学分：3.0学时：总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时先修课程：大学物理，电路原理，模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理及应用课程类别：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5学期一、课程描述和目标本课程是机器人工程专业的一门重要的专业课，是机器人工程类专业必须学习和掌握的专业基础知识。包括机器人系统组成、传感器检测的基础知识和机器人自身运动测量与感知、力与触觉、视觉、听觉、嗅觉、接近觉等相关原理和方法以及机器人多传感器信息融合的内容。本课程拟达到的课程目标：课程目标1：机器人系统组成和传感器检测的基础知识，理解如何检测环境中的各种物理量。课程目标2：机器人自身运动测量与感知、力与触觉、视觉、听觉、嗅觉、接近觉等相关原理和方法，了解如何构建机器人的各种“感觉”。课程目标3：机器人多传感器信息融合，构建机器人系统。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求观测点课程目标权重观测点2-3.能认识到解决机器人工程相关领域的问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案课程目标1H观测点3-2.能够针对特定需求，完成感知、控制、驱动、执行等单元模块的设计课程目标2H观测点8-2.理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能够在机器人工程相关领域的工程实践中自觉遵守课程目标3M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1机器人系统与感知基本要求：机器人系统组成、机器人感知系统重点难点：机器人感知系统概念与组成；德育要求：工匠精神，职业规范。4集中讲授课程目标12传感器基本知识基本要求：传感器基本概念、传感器特性与指标、传感器标定与校准、常见传感器敏感元件、智能传感器重点难点：电阻、电容、电感传感器。德育要求：工匠精神，社会责任。10集中讲授课程目标2课程目标33机器人自身运动测量与感知基本要求：机器人位置与位移测量、机器人速度测量、机器人加速度测量、惯性传感器组及其应用重点难点：运动测量传感器原理。德育要求：工匠精神，职业规范。8集中讲授课程目标2课程目标34机器人力与触觉基本要求：机器人关节力与力矩测量、机器人触觉感知基本原理、柔性人工皮肤触觉、触觉传感器的应用与发展重点难点：触觉感知基本原理、力与力矩测量原理。德育要求：工匠精神，社会责任。8集中讲授课程目标2课程目标35机器人视觉基本要求：机器人视觉技术概述、机器人视觉系统、图像处理基本知识、惯性传感器组及其应用立体视觉重点难点：图像特征提取、双目立体视觉。德育要求：工匠精神，职业规范。10集中讲授课程目标2课程目标3合计40序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1金属电阻箔式应变片――全电桥性能实验能搭建电路，输入砝码作为力输入。获得线性的电压输出。3验证性课程目标1课程目标22电容式传感器的位移实验能搭建电路，以位移型电容模型传感器为输入，以千分表作为唯一输入量，获得线性的电压输出。3验证性课程目标1课程目标23差动变压器的性能实验能搭建电路，以位移型差动变压器模型传感器为输入，以千分表作为唯一输入量，获得线性的电压输出。3验证性课程目标1课程目标24光电转速传感器的应用—转速测量能够搭建电路，调整光电传感器，进行数字式转速测量。3综合性课程目标1课程目标2课程目标35热电偶传感器及测温实验搭建加热测温系统及电路，完成温控及测温实验。4综合性课程目标1课程目标2课程目标3合计16四、课程教学方法（1）理论学习以集中授课的形式为主，课内交互讨论为辅；（2）实践教学在专业实验中心完成，分组集中进行，实验指导教师实时指导。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作业、课程实验和期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占60%，课程实验成绩占20%，平时作业成绩占20%。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平时作业5105202课程实验5105203期末考试25251060课程目标对应分值354520100（二）考核与评价标准评价过程均采用百分制。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分作业能够很好地完成机器人传感技术应用分析，能够有积极的主观设计及分析思想，能够给出优秀的解决方案。能够较好地完成机器人传感技术应用分析，能够给出较好的解决方案，但分析与总结能力不足。能完成机器人传感技术应用分析和系统设计，但不具备根据系统特点进行针对性分析、设计与总结。学习被动，分析错误，不能完成系统设计，分析总结能力不足。2.课程实验分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程实验能根据要求搭建实验装置，圆满完成实验任务，准确处理获得的数据，体现出优秀的系统分析和设计实现能力，过程中践行工程师规范。能根据要求搭建实验装置，自行完成实验任务，较为准确处理获得的数据，具有一定的系统分析和设计实现能力，过程中践行工程师规范。能根据要求完成部分实验任务，系统分析和设计实现能力较弱，处理数据能力一般能够基本践行工程师规范和社会责任。无法根据要求完成部分实验任务，不具备系统分析和设计实现能力，工程师规范和社会责任意识差。3.期末考试分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分期末考试机器人传感技术基本概念准确，计算准确。传感器基本转换电路准确，应用设计准确。设计题目中，能够准确选择传感器，准确设计应用电路细节参数，并给出准确设计说明。设计应用符合工程师职业道德、社会责任和工程规范。机器人传感技术基本概念准确，计算较准确。传感器基本转换电路原理较准确，应用设计较准确。设计题目中，能够准确选择传感器，较为准确设计应用电路细节参数，有少量错误，能够给出较准确的设计说明。设计应用符合工程师职业道德、社会责任和工程规范。机器人传感技术基本概念准确。计算基本准确，传感器基本转换电路正确。设计题目中，基本能够根据不同要求选择不同传感器，主要参数设计正确，细节错误较多，能够给出基本合理的设计说明。设计应用基本符合工程师职业道德、社会责任和工程规范。不具备机器人传感技术基本概念。不具备传感器转换电路设计能力。设计题目中，不能够准确选择传感器，不能准确给出设计应用电路细节参数和设计说明。设计应用不符合工程师职业道德、社会责任和工程规范。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《机器人感知技术》，刘亚欣、金辉主编，机械工业出版社，2022年8月版。（二）参考资料1.《机器人传感器》，迟明路、田坤主编，电子工业出版社，