智能机器人实验设备

发展能够通过自身传感器感知周围环境，并作出适当处理的新型智能机器人迫在眉睫。智能机器人所必备的功能单元包含：环境建模、执行与规划、自然交互、自主学习。智能机器人是人工智能技术在机器人领域应用的产物，主要解决传统机器人工作环境固定、处理事情单一、交互不友好等缺点，追求机器人能够在复杂工作环境下，机器人能够依靠自身传感器感知外界外界环境从而产生正确执行动作完成所应该完成的工作内容。主要包括工业智能制造、服务机器人等领域。

一、机器人方向人才培养目标

本专业培养以机器人为主要研究及应用对象的系统工程师，培养人格健全、责任感强、具备科学和工程技术素养、具有数学物理和机器人机械设计基础知识。

掌握信息与自动控制技术、计算机硬软件及算法设计应用知识和机器人系统设计、开发和应用技能，在机器人工程及系统应用领域具有专业特长和创新实践能力的综合型工程技术人才。

学生毕业后，可从事机器人核心部件、软件、机器人系统、智能制造与服务以及相关领域的科学研究、技术开发、应用维护及管理工作，并具备在工作中继续学习、不断更新知识的能力。经过5年左右的实践锻炼，成为机器人工程及相关领域的高级专门人才。

二、机器人工程方向专业特点

综合性：

Robotics（中文：机器人学)是包括机械工程、电气工程、计算机科学等工程与科学在内的交叉学科。 Robotics涉及解决机器人的设计、构建、操作和使用，以及用于机器人控制、传感反馈和信息处理的计算机系统。

实践性：

机器人工程专业是一个实践性极强的综合类工科专业，从机器人设计，到信息处理再到控制决策，无一不需要实践的验证才有意义。

复杂性：

机器人工程作为一个新兴的综合智能体在经过多年的理论沉淀后走向工程化，本身就涉及了多学科的综合，又处在工科领域的领先地位，是集软件，硬件，算法与一体的复杂综合体。

智能性：

机器人存在的意义在于取代人类从事劳苦，繁杂的工作，本质上是“替”人工作，而人类是高级的智慧性生物，因此机器人发展的终极目标就是智能。机器人是人工智能应用的重要领域。

三、机器人工程方向核心课程架构体系

机器人工程方向核心课程体系架构，按照学生的认知过程分为四个阶段：认识与认知基础课，大类学科基础课，专业主干课，方向课。

1、 公共基础课及认识认知基础

第一学年主要以数学，英语，物理，思政等公共基础课为主期间可以穿插认识，认知类课程如：“机器智能与机器人”新生认知研讨课“以及”工程设计导论”等。

2、 大类学科基础课

第二学年学生在拥有公共基础课基础之上又对机器人系统有了初步的认知，可以进行大类学科基础课程，这样学生更容易理解所学的基础课程的作用以及应用之处。

大类基础课主要包括：电路基础、数字与逻辑设计、电子电路基础、数据结构与算法、精密机械设计基础、信号与系统、信息通信网络概论、微机系统与接口、自动控制原理等。

3、 专业主干课

第三学年进入专业主干课程主要培养学生在本专业领域的主要专业能力。

主要包含：自动化学科概论、机器人技术基础，电机驱动与运动控制，自动控制原理II，数字信号处理、计算机控制系统，机器人操作系统，嵌入式实时操作系统。

4、 综合方向课

第四学年主要培养学生的综合开发能力，整体系统设计能力。主要设置以下课程：工业机器人系统、感知与人机交互，模式识别与机器学习，数字图像处理；机器人动力学与控制，多机器人系统建模与分析。

四、实践环节主要问题

1）师资缺乏

前面分析了机器人工程是一门综合的，复杂的，高度实践性的新兴学科。它的特点造成当前师资的不足和缺失。特别在综合设计以及创新实践环节对于机器人硬件的熟悉和操作，对于新兴软件架构的熟悉，新兴开发工具的使用方面，师资更是紧缺。

2）实验教材

机器人工程方向的强实践性决定了其实验环节至关重要，对于机器人硬件系统如何搭建？采用什么样的软件架构开发？实验项目如何设置？当前实验教材的缺失也给机器人工程方向学习的培养造成了很大的影响。

3）实验设备

实验设备是机器人工程方向实践环节建设的主要组成部分，如何设计合理的实验设备能够满足学生实际动手能力的培养同样迫在眉睫。

五、实践环节总体设计原则-四个必须：

Ø 实践环节必须贯穿本专业学生从入学到毕业整个本科阶段学习的始终；

Ø 不同实践环节之间必须相互关联，互为支撑，但各有侧重，以构成完整的实践教学体系；

Ø 实践教学体系的构建必须体现本专业培养目标的要求；

Ø 实践内容组织必须体现研究型大学本科机器人教学的特点；