2019机器人专业人才培养方案

机器人工程专业人才培养方案

一、培养目标

本专业培养具有较高的人文社会科学素养，具备数学、物理和机器人机械设计基础知识，系统掌握机器人编程、操作、调试、设计、集成应用等相关知识和专业技能，具备良好的学习能力、实践能力和创新意识的高素质、应用型工程技术人才。学生毕业后就业领域宽广，可在机器人技术、智能制造与服务、自动化系统及相关领域从事系统设计与开发、技术集成与创新、系统安装、运行、应用维护、信息处理和技术管理等方面的工作，达到以下职业能力：

1.具备数学、物理和机器人机械设计基础知识体系；

2.系统掌握机器人编程、操作、调试、设计、集成应用等相关知识和专业技能；

3.具备良好的学习能力、实践能力和创新意识的高素质、应用型工程技术人才；

4.坚持立德树人，培养社会主义建设者和接班人，在工程实践中能综合考虑法律、环境与可持续发展等社会因素；

5.能够通过继续教育或其它终身学习途径拓展自己的知识和能力。

二、 毕业要求

1.工程知识：具有从事机器人工程所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够综合应用这些知识解决机器人工程及相关领域的复杂工程问题；

2.问题分析：能够应用机器人工程相关的数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机器人工程领域的复杂工程问题，掌握对象特性，获得有效结论；

3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计机器人工程中硬件部件、软件系统及智能算法策略或机器人系统总成及控制、智能制造与服务工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素；

4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对机器人及相关领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、建模、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论；

5.使用现代工具：能够针对机器人工程领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；

6.工程与社会：能够基于机器人工程相关背景知识进行合理分析，评价机器人工程专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任；

7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对机器人工程领域复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响；

8.职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，坚持立德树人，培养社会主义建设者和接班人，能够在机器人工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任；

9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色；

10.沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回答指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流；

11.项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用；

12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

三、基本学制与学位

基本学制：四年。

授予学位：工学学士。

四、毕业学分要求

毕业学分要求：170学分；

综合素质课外培养10学分。

五、课程结构及学时学分分配表：

课程结构及学时学分分配表

实践教学模块学分分配表

上述表格中的说明：

1.课内总学分指毕业生要达到的总学分（不含综合素质课外培养10学分）；

2.实验教学包含独立设课实验教学和非独立设课实验教学；

3.选修课程的学分、学时数，均按最高要求统计；

4.若专业限选课中设方向模块的专业，按第一个方向的学分、学时数统计。

六、课程教学计划安排及主要课程内容

（一）课程设置与安排表（附表1）

（二）专业核心课程或核心课程群：

机械制图、自动控制原理、模拟电子技术、数字电子技术、机器人学、电路分析、电机与拖动、机器人与PLC控制应用、机器人动力学与控制、单片机原理及应用。

（三）专业核心课程内容介绍：

课程编号：0808217006 课程名称：机械制图  总学时：32  周学时：4

内容简介：通过本课程的学习，使学生掌握机械制图的基本概念与基本知识，了解机械制图所使用的国家标准，熟练掌握机械制图的技能。主要内容包括：制图的基本知识，点、直线和平面的投影，立体及其表面交线，组合体，轴测图，机件常用的表达方法，标准件和常用件，零件图，装配图和计算机绘图基础等。

课程编号：0808217007  课程名称：自动控制原理  总学时：48  周学时：4

内容简介：本课程旨在使学生掌握自动控制的基本原理与应用，掌握自动控制的基本概念及控制系统在不同域不同系统中的数学模型及分析方法，通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法。其主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。

课程编号：0808217013  课程名称：模拟电子技术  总学时：64  周学时：5

内容简介：通过本课程学习，使学生初步掌握模拟电子技术的基本概念及分析方法。模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。课程的基本内容包括：半导体器件基础、以半导体器件为核心组成的各种分立元件电子电路的工作原理、特点、基本分析方法和设计方法、集成运算放大电路、信号的产生与转换及信号的运算与处理等。

课程编号：0808217014  课程名称：数字电子技术  总学时：56  周学时：5

内容简介：通过数字电子技术基础课程的学习，使学生获得数字电路的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为数字电子技术在专业中的应用打好基础。主要内容有：数制和码制、逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、硬件描述语言、脉冲波形的产生和整形、数－模和模－数转换等。

课程编号：0808317030  课程名称：机器人学   总学时：48  周学时：4

内容简介：本课程立足于机器人理论知识和实际应用技术的恰当结合，强调工程实际应用，以典型应用实例为主线，并将其贯穿于整个理论教学和实验教学的全过程，把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。 主要内容有机器人的机械结构、传感器在机器人上的应用、机器人驱动系统、机器人控制系统、机器人编程语言及机器人的应用。

课程编号：0808317007  课程名称：电路分析    总学时：56  周学时：5

内容简介：该门课程是研究电路理论的入门课程，本课程重点讨论集中参数电路和线性非时变电路，根据内容安排可分为电阻电路分析、动态电路分析、动态电路的正弦稳态分析等内容。重要概念和方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律、网孔分析法、节点分析法、割集分析法、回路分析法、电路的等效变换与置换、戴维南定理、最大功率传递定理、动态元件分析、一阶动态电路分析、三要素法、二阶动态电路分析、电路相量模型分析、三相电路分析、变压器、双口网络与单口网络等。

课程编号：0808317008  课程名称：电机与拖动  总学时：32  周学时：4

内容简介：通过本课程的学习，使学生掌握电机与拖动中常用的基本知识和基本定律，着重学习各类电机和变压器的的基本结构、基本工作原理、内部电磁关系及工作特性等;重点讨论电力拖动系统的起动、调速及制动时的运行性能与相关问题，并对电动机的容量选择进行了解。主要内容包括电机理论中常用的基本知识和基本定律、直流电机、直流电动机的电力拖动、变压器、异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、三相同步电机、控制电机、电动机容量的选择等内容。

课程编号：0808317009  课程名称：机器人与PLC控制应用  总学时：48 周学时：4

内容简介：本课程旨在使学生掌握PLC应用技术所需的基础知识和基本技能，工业机器人与PLC 控制系统的综合应用，并能掌握熟练的PLC控制系统的设计方法，应用PLC控制机器人的连接方法及程序编写，了解PLC技术的网络化潮流。主要内容有：PLC概述、CPMlA系列可编程控制器的组成、体系结构和工作原理、CPMlA系列可编程控制器的指令系统、编程器、可编程控制器应用系统设计举例、可编程控制器的网络及通信基础、机器人的运动控制基础、可编程控制器编程控制机器人的各种动作。

课程编号：0808317010  课程名称：机器人动力学与控制  总学时：48  周学时：4

内容简介：通过本课程的学习，使学生掌握机器人动力学与控制的基本概念和主要结果，较系统地掌握机器人建模与控制研究中所涉及的基本概念、算法和有代表性的结果，特别是控制方法。机器人动力学主要研究动力学正问题和动力学逆问题两个方面，需要采用严密的系统方法来分析机器人动力学特性。

课程编号：0808317011  课程名称：单片机原理及应用  总学时：40  周学时：4

内容简介：本课程主要介绍mcs-51系列单片机的结构、基本原理、指令系统和硬件资源，重点介绍C51编程技术及其应用，旨在使学生快速、有效地掌握用C51语言开发51单片机的流程。主要内容包括：微型计算机基础、mcs-51系列单片机的硬件结构、mcs-51单片机的指令系统、汇编语言程序设计、mcs-51单片机硬件资源的应用、mcs-51单片机系统的扩展及接口技术、单片机应用系统的抗干扰技术、单片机应用系统的设计、单片机的c语言应用程序设计及较完整的实例。

七、实践能力和创新能力的培养

（一）集中性实践教学环节安排表（附表2）

（二）培养实践能力和创新能力的主要措施：

1.优化课程体系，加强实践环节

在课程体系的构建中,精简学科之间的重复教学，旨在提升基础理论、基本知识和基本技能。同时实施因材施教，注重学生工程素质、学生实践和创新能力的培养。在整个课程体系中，机器人工程专业实践环节所占总学分比例达到 38.68%。实践环节的设计将知识讲授与技能培养相结合，将演示实验与设计实验相结合，将理论知识与动手能力相结合，在实验和实践中提升学生的能力，加强对理论知识的理解和把握，形成工程思维，善于从工程角度分析和解决实际问题。

2.分层次构建实践教学体系

以培养机器人工程专业应用和创新能力作为贯穿整个实践教学过程的主线，遵循循序渐进的原则,对整个实践教学体系进行优化，将其分为逐步递进的四个层次：第一层次：与公共基础课教学相对应，包括物理、电工电子、计算机信息技术、C语言等实验和操作技能训练，以培养学生获得创新能力的基础；第二层次:与专业基础课教学相对应,设置了机械制图、电路分析的课程实验及模拟电路、数字电路课程的综合实验和课程设计，培养学生电路，机械方面的基本实验方法和实验技能，初步训练和增强科学的思维方式和实验方法。第三层次：与专业课教学相对应,安排了机器人相关的硬件、软件、信号处理、算法等方面的课程的设计性实验和课程设计及创新实践等，以培养学生获得初步设计能力的基础;第四层次：通过毕业实习和毕业设计等，培养和强化学生的专业综合能力。

 3. 开展创新活动，提升工程素质

以课外科技活动和学科竞赛作为培养机器人工程专业学生实践技能和创新意识的切入点,鼓励学生参加多门类科技竞赛，譬如全国机器人大赛、飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛、全国大学生电子设计竞赛、科研类全国航空航天模型锦标赛等一系列的省、市、校级比赛。同时结合国家的创新创业训练计划，激发学生的整体工程素质和能动性，充分体现学生的专业特长。通过这些活动的开展，帮助学生树立创新意识，培养工程实践能力，同时能够引导他们积极主动地参与学习实践，培养总结积累的观念，进而逐步达到独立处理科研问题的目的。

4.加强校内外创新实践基地的建设

组建学生课外科技活动实验室并对学生开放，鼓励学生进入实验室加入到教师的科研工作或企业的技术开发工作中；或者自主设计实践项目，为学生创造实践锻炼的机会,使学生在校期间就有机会参与科研活动。同时加强实验室、校内外实习基地建设，构建实践能力培养基地，为强化工程训练，提供了空间基础，为学生自主学习创造条件。培养学生工程意识，强化学生工程训练，了解技术创新成果的产业化和市场化的基本过程，提高学生实践能力和创新精神方面。

5.努力抓好毕业设计（论文）工作，提高学生综合素质

毕业设计 (论文) 是教学计划中培养学生综合运用本专业基础理论知识、专业知识与基本技能、 增强学生自身实践能力、 创造能力和就业能力、 创业能力的极为重要的教学过程。毕设期间，将实验室、研究室面向学生全面开放，鼓励学生深入实验室、研究室锻炼毕业设计的选题尽量来源于生产实践实际和科研课题，根据指导教师承担的在研课题、横向科技开发、技术改造项目、工厂、企业生产中存在的技术问题,以及学生已签约的单位对学生提出的要求进行选题。实际课题有助于学生主动学习，激励学生的独创精神，培养学生的创新能力。在毕设过程中，帮助学生提高自己寻求、积累知识、信息和技术的能力,提高他们分析问题和解决问题的能力。毕业设计是培养工科专业学生创新能力和综合素质的有效途径。