《智能机器人》教学大纲.docx

智能机器人教学大纲适用楚困：202X版本科人才培养方案课程代码：2215（HoI课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学晡（理论24学时，实验8学时）先修课程：机器人专业英语、数据结构B等后续课程：机海人标合创新与应用等适用专业：机器人工程专业开课单位：智能工程学院一、课程说明智能机器人3是机器人工程专业的一门专业选修课.本课程从一个相对系统化的角度对智能机器人的相关技术进行了介绢.本课程共9章节内容,第1章为结论,介绍了国内外机湍人和人工智旎的发展情况、发展历程、基本概念等.第2弟为机器人学的数学基础.本举主要介绍这线空间关系的表示和变换方法，如位置、方位和位姿的表示，坐标变换，以及通用旋转变换，第3章为智能机祥人体系结构，本章介绍了智能机器人常见的三种体系结构.第4章为智能机器人中的传感器，本章介绍常见的内部传感器和外部传感器，出点介绍了视觉传感器和距离传感器，第5感为环境诲知与建模,本章介绍了S1.AM中的常刖模型、地图构建中的常用地图、定位技术等.第6章为路径规划,本章介绍环境地图常用的表示方法、路径规划技术、常用的全局路径规划簿法和局部路径规划算法.第7章为机器人控制.本章首先介细了机器人控制的基础理论,重点介绍了机器人的传统控制方法和智能控制方法.第8址为名机器人协同,本章首先而多机器人系统进行了概述，然后对多机据人系统的三个主要研究内容，第9次为智能机器人的HRI,本章介绍了HCI技术、HR1.相关理论、皆能HRI的关键技术，二、课程目标通过本课程的学习,使学生达到如下目标：课程目标1：掌树智能机器人的相关技术，能鲂运用所学知识对亚杂智能机器人模型做拆分解析。课程目标2：能笏正确运用智能机器人的问SS求解、任务规划、知识表示和智Ife系统等理论，了解多传蜷器信息/合、导航与定位、路径规划、智能控制、多机器人班同、人机交互等关进技术.课程目标3：r解国内外机器人及人工智能发展历史.广解相关前沿知识及相关技术.R能用辩证的观点看待相关技术发展。三、课程目标与毕业要求智能机器人课程教学目标对机器人工程专业毕业要求的支找见表1。*1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑M1.工程知板：能就将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决人工智能及交叉应用掴域工程问题。1.1掌握数学与自然科学的班木概念、法本理论和基本技能等知识,他修进行人工智旎及交叉应用领域工程问题的描述。课程目标1：拿握智能机零人的相关技术，能幡运用所学知识对更杂智能机器人模型做拆分解析.课程目标3：了解国内外机器人及人工智能发展历史，了解相关前沿知识及相关技术，且能用辩证的观点看待相关技术发展.M3.设计/开发解决方案：能设计针对人工智能及交叉应用领域工程问题的解决方案和满足特定需求,并在设计中体现创新意识，考虑社会、环境、健康、安全、法律、文化等因素.3.1掌握人工智能应用领域的软硬件体系的菸本设计理论和设计方法。课程目标2：能移正确运用铛能机密人的问题求解,任务规划、知识丧示和智能系统等理论.了斛多传礴器信息融合、牛航与定位、路径规划、智能控制、多机器人协同、人机交互等关键技术.M11.项目管惠，理解并掌握项目研发管理原理和经济决策方法,并能在多学科环境中应用11.1了解人工智能领域奴杂工程问题的设计和实施流程及成本构成，课程目标3：了解国内外机器人及人工智能发展历史,了解相关前沿知识及相关技术,且能用辩证的观点看待相关技术发展。M注：表中-H（MXM（中）*表示豫程与相关毕业要求的关联度.四、教学内容,基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学点充点理检学时学时对应的课程目标1. W1.1 机涔人的发展1.2 机器人的基本概念1.3 机器人学与人工智能1.4 机器人学的研咒教学要求，/解机器人的发展、机器人的基本概念、机器人学与人工智能、机器人学的研究领域，21、2、3领域2.机4»入学的数学茶础1.1 1位置和姿态的表示1.2 坐标变换1.3 通用旋转变换教学要求：掌握机涔人中基础数学知识,包含机器人如何用数学表示位置和姿态、坐标变换（包括平移坐标变换和旋转坐标变换、齐次坐标变换）、通用旋转变换通用旋转变换公式、等效转用与转轴、）。点I切难点，刀31,23.智能机器人体系结构3.1 慎思式体系结构3.2 反应式体系结构3.3 混合式体系结构3.4 新型体系结构3.5 机涔人操作系统教学夫求，掌,阳能机器人常见的:种体系结构分别是慎思式体系结构、反应式体系结构和混合式体系结构.了解新里体系结构（三个经典结构：其中，自组织体系结构、分布式体系结构和社会机器人体系结构）.了解机器人操作系统.点1三种体系结构、新型体系结构魔点，三种体系结构21、24.智18机器人中的传M1.1内部传超器1.2外部传序器4.3 视觉传鹿舞4.4 距离传播器教学要求：掌握智能机器人中常用的传感耦（根据检测对象的不同，分为内部传感器、外部传感翻胃掌提视觉传感器概念及不同应用场景下的视觉传»28；掌握距离传感器及了解常用的距离传感器（包括超声波距离传波器、激光雷达、毫米波雨达和深度摄像机.重点：内部传出器、外部传感器、视觉传感器、距离传感器魔点I内部传厚器、外部传感器21、2、35.环境感知与建发1.1 1S1.AM中的常用模型1.2 地图构建中的常用地图及其选择标准1.3 机器人定位技术1.4 即时定位与地图内建的研究方法、现状及方向教学察求：J'解S1.AM相关的建帙技术、地图构隹技术以及定位技术等：了解日前几种应用较为广泛的SUM算法：T解S1.AM目前存在的问超以及未来的发展方向。点IS1.AY相关的建模技术、地图构建技术以及定位技术、S1.AM算法难点:SIAM相关的建模技术、地图构建技术以及定位技术、S1.AM算法11、2、36.路径规划6.1 环境地图的表示6.2路径规划技术6.3 全局路径规划尊法6.4 局部路径规划和法铁学要求：学舆地图构建和路存规划：掌握路径规划中的常用胞图、全用路径规划和局部路径规划中的常用算法、非结构化道路中常用的两种算法.点：路较规划技术、全局路经规划算法、局部路径规划算法魔点I路径规划技术、全局路径规划算41,3法、同部路径规划算法7.机事人控制1.1 1机器人运动学1.2 机器人动力学1.3 机器人的传统控制7.1机器人的智能控制教学要求：掌握机涔人控制的战础一机器人运动学和机器人动力学进行分析（机人的运动、机器人正向运动学和逆向运动学的分析方法了解机器人的具体控制问题：掌握基于自动控制中的传统控制理论对机潺人的主要技制类型：掌握机器人的智能控制方法.重点I机器人控制的基础一一机器人运动学和机器人动力学迸行分析、机器人的具体控制问题、传统控制理论、智能控制方法.魔点1器人运动学和机器人动力学进行分析、机器人的具体控制问即.482,38.多机器人帙向8.1 多机器人系统概述8.2 多机器人协同感知8.3 多机器人协同作业8.4 多机渊人协同彘队教学要求：了好多机器人系统做急：学握与机器人协同感知概念，掌握多机器ACS1.AM及一种基于扩展卡尔曼谑波繇的多机器人CS1.AM灯法：掌题多机器人协同作业，了解经典的茶F行为的任务分配方法：了解多机器人协同编队概念、常用方法，掌握基于飙航者-跟随拧的方法和基干虚拟结构的方法.点I多机器人系统概念、多机器人协同感知、多机器人CS1.AM、多机器人协同作业.经典的基于行为的任务分配方法、多机器人协同编队、基于领航者-跟随者的方法和她!虚拟结树的方法。M多机器人CS1.AM、施干行为的任务分配方法、基于领航者-跟防者的方法和基于虚拟结构的方法21、2、39.智能机器人的HR1.1.1 1He1.技术概述1.2 HRI相关理论1.3 智能HRI的美镀技术教学央求，J'解HC1.的基本概念和发展情况:掌握HR1.的相关理论和关健技术.MiHCI的基本概念和发展情况、HRI的相关理论和关键技术，Jt点,HRI的相关理论和关键技术.1K2、3it2482.实骐部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实疆项目、实殴内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的爆程目标1.混联机构的码垛机器人控制系统的设计与实现方法实验内容：码垛机器人能将不同外形尺寸的包装货物整齐、自动地码(或拆)在托盘上(或生产线上等)。实3要求：了解机涔人控制理论,机器人运动学和机器人动力学进行分析：了解机器人的具体控制何啊。8K2,38五、教学方法及手段课程教学以次堂谢授为主，结合实验、作业、慕因、雨课堂资源，配合多媒体课件等共同课完成堂授课内容.采用E-mai1.、QQ,微伯等交流工具,加强和学生之间的交流和沟通.六、课程资源库I.推苏教材：(1)陆建峰.人工智能.智Ift机器人(M).北京I电子工业出版社.20202 .参考书:(1)陈黄淮智能机器人(第二版HM1.北京：化学工业出版社.2021(2)韦康博.智能机器人:从“深蓝”到A1.PhaG3M1.北京：人民加电出版社.2017(3)赵杰.智能机器人技术：安保、巡逻、处置类警用机器人研究实践M北京：机械工业出版社.20203 .期刊：(1)司晓.苗建峥.论人工智能的民事谢任:以自动驾帙汽车和智能机器人为切入点.法律科学.2017(2)王春飘，刘平，秦洪政.移动机器人的智能路径现划算法综述.传感器与微系统.2018.I(XX)-9787(2O18)O8-(MX)5-O4(3)袁方.D瑞没.任海玲.白云峰.李彬.智能导诊机器人的设计与实现.数字技术与应用.2021.11(56)(4)柯振东.人工智能在机器人筑域中的应用与发展.科技与创新.2021.24(066)(5)犯龄波.蔡战，胡铁华，张志文,油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术标述,仪器仪我学报，2015.03(001)(6)Tian-MiaoWang,YongTao.Hui1.iu.CUrTCmResearchesandFUtUrCDeve1.opmentTrendofInte1.1.igentR>bt:AReview.Internationa1.Journa1.ofAutomationandComputing.20184.网络资源：(1) ht1.pszhuin1.an.zhihu.jn,p356853552知平(2) hups:/AVWWjCoUrSe163.org/course/NUDT-1205969803?from-seatx:hPageMOOC七、课程考核对课程目标的支撑课程成缄由过程性考核成馍和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撵关系见我4.表4课程考核对黑程目标的支撑考核环占比考核/评价细则谭程目标J123过程性考核10（D根据课堂出勤情况和课堂仲1答问题情况进行考核，滴分100分.（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩.VViV4