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文本内容:
《机器人控制》教学大纲课程英文名称RobotControlTechnology课程编号0700201学分32学时
2.0
一、课程教学对象信息工程学院电子信息工程专业本科生
二、课程性质、目的和任务本课程属于专业选修课机器人是典型的机电一体化装置,它不是机械、电子的简单组合,而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合,通过本课程的学习,使学生对机器人的机器人机构设计有所了解;掌握运动分析、控制的基础理论和技术要点;培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力通过课程学习,使学生掌握机器人运动控制、规划和编程方法
三、对先修知识和技能的要求本课程的学时分布在第
3、
4、
5、
6、7学期,要求选课学生应修完上一学期必要的专业课程,分阶段地具备一定层次的电子系统的分析、设计,C语言编程的能力和信号处理算法的分析、应用的能力
四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议本课程主要采用学生实践的教学方式,总共32学时,不设理论授课学时,全部为实训学时,分布在第3学期到第7学期,学时分配如表1所示表1课程学时分配表本课程采取“以项目为导向”的“导师制”的教学方式,学生以3〜5人组成项目小组,针对项目要求,基于机器人组件平台,完成机器人结构的设计、搭建硬件电路的设计、制作、组装,驱动程序的设计、编制、测试等工作,实现项目所要求的功能在此过程中,导师的任务是方向指引、理论解释、解答疑难,在导师的指导下,学生项目小组独立完成整个项目过程,以此训练学生的自主学习能力、实践动手能力、理论知识的应用能力、创新设计能力以及团队协作精神项目内容的安排遵循从易到难、循序渐进、与专业教学计划的其它课程紧密相结合的原则,激发学生的学习积极性,将其它课程的知识应用于工程实践,循序渐地逐步提高有关传感、信号处理、控制、通信的硬件、软件和算法的设计及应用能力表2是基于机器人组件平台的参考实训项目,具体项目要求由导师拟定,不局限于以下内容表2参考实训项目机器人的主动导航控制2搭建光敏传感或CCD摄像电路,以获取环境信息3编程实现机器人的行走,在行走过程中根据环境情况控制行走轨迹,如:始终躲避阴影,跟随最强光照方向;或跟随小球等一些移动的物体要求项目小组通力合作,独立完成项目,撰写项目报告,详细说明系统结构、硬件和软件的设计方案,以及描述系统性能及任务完成情况1利用机器人组件搭建轮式、履带式或爬虫式的机器人,包括结构的设计、搭建,硬件的制作、组装等2搭建红外/超声发射和接收装置;3编程实现机器人的行走,在行走过程中终沿着实验场地上指定的路径行进,并可以主动绕开行进方向上的障碍物4距离检测实验利用红外/超声发射和接收装置计算、检测机器人在行进过程中距离障碍的距离5机器人走迷宫实验设计算法并编程,使机器目的进一步训练学生有关传感、信号处理、控制等电子系统的设计及应用的能力,初步尝试运动规划的方法要求项目小组通力合作,独立完成项目,撰写项目报告,详细说明系统结构、硬件和软件的设计方案,以及描述系统性能及任务完成情况第5学期6学时求,发挥学生的无限创意及自主能动性,学生独立完成需求分析、项目规划、机器人结构搭建、硬件制作和组装、算法设计、程序编制全过程,制作一款符合实际需求的创新性产品并撰写项目报告,详细说明系统结构、硬件和软件的设计方案,以及描述系统性能及任务完成情况
五、建议使用教材及参考书本课程不设理论授课学时,不指定教材参考用书采用实验机器人组件平台说明书和相应的软件开发平台说明书,其它参考用书由各小组导师按需采用
六、考核方式由各学期的项目实施过程中的表现、项目达标情况以及项目报告综合评定成绩学期第3学期第4学期第5学期第6学期第7学期学时数66668序号实训项目实训内容实训目的及要求学时1机器人的巡航控制与函数实现1利用机器人组件搭建轮式、履带式或爬虫式的机器人,包括结构的设计、搭建,硬件的制作、组装等2编程实现机器人的一些基本动作向前、向后、左转、右转和原地旋转等;3编程实现机器人的逐步加速或减速运动;4编程实现机器人按预先设定的函数运动目的初步训练学生搭建机器人组件及控制程序编制的能力要求项目小组通力合作,独立完成项目,撰写项目报告,详细说明系统结构、硬件和软件的设计方案,以及描述系统性能及任务完成情况第3学期6学时2机器人的被动导航控制1利用机器人组件搭建轮式、履带式或爬虫式的机器人,包括结构的设计、搭建,硬件的制作、组装等目的训练学生有关传感、信号处理、控制等电子系统的设计及应用的能力第4学期6学时人在主动导航控制下走出任意设置的迷宫序号实训项目实训内容实训目的及要求学时4两轮自平衡机器人1利用机器人组件两轮机器人,包括结构的设计、搭建,硬件的制作、组装等2编程实现机器人的行走,控制两轮机器人以被动导航或主动导航或预设路径的方式行走3以数字加速传感器等各种传感方式获取两轮机器人的平衡状态及趋势4自平衡控制实验根据两轮机器人当前的运动恣态,设计自平衡控制算法并编制相应的程序,使两轮机器人在行走的过程中保持平衡目的训练学生有关传感、信号处理、控制等电子系统的设计及应用的能力,并初步尝试机器人姿态控制的方法要求项目小组通力合作,独立完成项目,撰写项目报告,详细说明系统结构、硬件和软件的设计方案,以及描述系统性能及任务完成情况第6学期6学时5创新性的综合项目在本阶段,学生已完成了专业培养计划中大部分课程,而且通过前面四个阶段的训练,学生机器人平台的硬件体系和编程方法、技巧已相当熟悉所以,本阶段可以安排学生完成一些创新性的综合目的训练学生有关传感、信号处理、控制、通信的硬件、软件和算法的设计及应用综合能力要求导师只规定基本的项目要第7学期8学时。