智能机器人教学大纲

第一篇：智能机器人教学大纲

课程目标：

智能机器人教学大纲（软件部分）

机器人是集科技知识启蒙、创造性思维训练及创造力开发的最佳载体。可以适合于普通中学对学生进行全面培养、提升现代学生的创造力、想象力与科学技能方面的素质教育。在机器人课堂教学中应该做到而且能做到彻底改变过去单一的教师灌输、学生被动接受的教学模式，让学生在“玩中学”，“做中学”，在机器人的模型拼装、编程控制调试的实践过程中去体验，去掌握知识、去提高能力、去创新。注重的不是结果如何，更重要的是实践的过程。最终学会学习、学会研究，为学生的终身学习打下基础。课程教学要求：

教师课上不仅要讲解程序设计的理论知识，还要让学生自己动手设计，在有实验场地的机房上课。这样可以讲一些程序的功能，当时就给学生演示这段程序在机器人上的实现，学生理解起来更加透彻。学生自己也可以随时下载程序，在场地里调试。课上也要穿插运用小组讨论和个别化教学的方式。教学内容： 宠物狗 教学目标

设计搭建一条小狗 认识nxt马达

冲上山坡 教学目标

认识NXT，理解输入和输出。

认识乐高零件,学会搭建，知道什么样的速度可以上坡(速度与力量的关系)学校班车 教学目标

开始学会robolab2.9的编程方式 学会控制马达的时间

升旗仪式 教学目标

1． 设计并搭建一架小旗升降机。

2． 运用导航者级别2对国旗升降机进行编程，分别用时间和触动传感器来控制。

一堂体育课 教学目标

1． 设计并搭建一个双马达人形或车型机器人。

2． 运用导航者2对机器人进行编程，理解机器人是如何转弯的.老师的烦恼 教学目标

设计并搭建一个自动刮玻璃器。使用导航者3进行编程。

拳击赛 教学目标

设计并搭建一个拳击机器人。认识活塞运动。

运用导航者3进行编程。

九月的天气 教学目标

设计并搭建一架可以调节风速的电动风扇。运用齿轮加速。学习导航者4编程。

刷卡门 教学目标

设计并搭建一个门径系统。知道如何测光值。

认识光电传感器，并能编写简单程序。

光控路灯 教学目标

设计并搭建一个光控路灯。知道如何测光值 运用光感解决问题。

留在圈内 教学目标

使用光电传感器来解决问题 知道如何测得光值和使用光值

超市购物 教学目标

1、认识万向轮，并能够搭建简单的万向轮。

2、设计并搭建一个可以装货物的万向轮小车——超市购物车

着火啦 教学目标

练习触感灵活的使用。运用程序循环来解决问题。

日本旅游 教学目标

培养孩子们的设计能力。

让孩子们利用光感来解决问题 发展孩子们的动手能力

综合测试 教学目标

培养孩子的综合运用能力

根据规则来解决问题 培养孩子们的设计能力

第二篇：机器人教学大纲

课程编号：

课程名称：机器人学

《机器人学》教学大纲

一、课程的地位、性质何任务

本课程是自动化、机械类专业为培养高级工程技术应用型人才而开设的硕士研究生选修课程。面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。世界的明天将更加美好。但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。

机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。” 机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。

通过本课程的学习，培养学生的思维能力和严谨的求学态度，本课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生达到以下基本要求：

（1）了解机器人的特点、结构与分类。了解机器人学的研究领域及其与人工智能的关系。

（2）掌握机器人运动方程的表示及运动方程的求解。（3）掌握机器人动力学方程。

（4）了解机器人的基本控制原则，初步掌握机器人的位置控制和柔顺控制以及机器人的分解运动控制。

（5）了解机器人规划的作用和任务，初步认识机器人的轨迹规划问题。（6）了解机器人编程的要求和分类、机器人语言系统的结构和基本功能。此外，还必须重视自学能力、分析问题和解决问题的能力。

二、学时分配表

教学内容

第一章 绪论

第二章 机器人学的数学基础 第三章 机器人运动方程的表示与求解

第四章

机器人动力学

第五章

机器人的控制

第六章

机器人学的现状与未来

合计

授课学时10 12 14 14 2 54

实验学时

0

三、课程的内容与要求

本课程具体内容与要求如下： 第一章：绪论

通过本章内容的教学，使学生了解机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结构与分类。

主要内容：

1． 机器人学的发展。

2． 机器人的特点、结构与分类。3． 机器人学与人工智能的关系。第二章：数学基础

通过本章内容的教学，使学生掌握空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。

主要内容：

1． 位置和姿态的表示。2． 坐标变换。3．

齐次坐标变换。4． 物体的变换及逆变换。5．

通用旋转变换。第三章：机器人运动学

通过本章内容的教学，使学生掌握空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。

主要内容：

1．机器人运动方程的表示。2．机械手运动方程的求解。3．机器人的雅可比公式。第四章：机器人动力学

通过本章内容的教学，使学生能够掌握机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤。

主要内容： 1．刚体动力学。2．机械手动力学方程。3．机器人的动态特性。4．机械手的稳态负荷。第五章：机器人控制

通过本章内容的教学，使学生了解机器人的控制原则、控制方法和轨迹规划。主要内容：

1． 机器人的基本控制原则。2．

机器人的位置控制。3．

机器人的柔顺控制。4． 机器人的分解运动控制。第六章：机器人学的现状与未来

包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。不同类型机器人的研究发展状况等。

四、说明

机器人学课程目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。课外注重培养学生对机器人的兴趣。课内教学注重对学生能力的培养。

本课程应在线性代数、机械机构和自动控制等课程后开设。

五、教材及教学参考书的选用

1、《机器人学》 蔡自兴主编 清华大学出版社 2000年（教材）

2、《机器人学导论》约翰J.克雷格主编 西北工业大学出版社 1987年

3、《机器人探索》 Fred G.Martin主编 电子工业出版社 2004年

第三篇：智能机器人心得体会

智能机器人心得体会

这学期我们在研究性学习课上学习了智能机器人。我对此非常感兴趣。我们的课程主要为对智能机器人进行了解与它在实际应用的领域。我们对它并不是很了解，但是经过了这一学期的课程后，对它有了一定的认识。智能机器人无论是在工业领域，还是娱乐领域，都是当今社会补课缺少的元素。智能机器人并非是一定要有实体，它可以是在计算机上的某种程序，例如：智能聊天工具……等一切得到人类指令并进行人性化判断和回复的，在我认为都可称作只能机器人。

人类对智能机器人的开发还有着一段距离，但我相信这是我们可以达到的！在课上我们观看了《铁甲钢拳》、《复仇者联盟2：奥创纪元》这两部影片。这里主要为我们展现出人们对智能机器人的想象，想象是科学事业的发展前提。在中国古代，人们的飞天梦，这就是一种想象，再有了想象之后，才有了目标和人们去实现他的动力，这才成就了那些伟大的科学家。

在《铁甲钢拳》中，男主角在垃圾场拾到早在很久的只能拳击机器人，他有一个非常bug的一个功能就是模仿人类的动作，因此在最后的拳王争霸赛上男主角的父亲亲自上场开启模仿功能机型比赛，虽败犹荣。这就是智能机器人可以对人累的动作进行判别与模仿。

在《复仇者联盟2：奥创纪元》中钢铁侠的科技对人们留下了深刻的印象，在此之中钢铁侠的铠甲和智能化的系统贾维斯都是人工智能的表现。

在我们生活中智能机气人也无处不再，比如扫地机器人等等…… 我们接触了机器人，机器人的程序没有太多的难点，我们并没有学习过C语言，可以说零基础基础，我们目前并没有实际操作。我们主要学习简单的指令来进行LED灯的控制，说起来只要两个字，做起来真的不是那么简单。

我看那些对机器人进行编程和操控感觉特别的炫。我个人对机器人也有这浓厚的兴趣。我也一直想着学好英语在将来可能进行编程之类的工作，但突然发现我的英语着实是有点差，不过虽然如此我也要努力去实现自己的梦想，现如今我学习美术并不代表不能从事这个事业，我相信在将来我可以自己进行编程和设计一个属于自己的智能机器人。

第四篇：智能机器人心得体会

很庆幸能够选修《智能机器人》这门课，通过了这门课使我对智能机器人有了一个更加清晰的认识，同时也激起了我对此方面的研究的兴趣。之前就对机器视觉，认知心理学，机器学习和人工智能颇感兴趣，并对此进行了深入的了解，通过这门课，我认识到，智能机器人作为这些学科的交叉产物，是个综合应用这些知识的最好的平台。通过这门课，我也从新认识了智能机器人制作的艰辛和困难性，使我认识到之前对此不以为然，眼高手低态度得幼稚。同时也教育我，任何一个项目本身所呈现的问题只是完成该项目所需工作的冰山一角，做任何事，都必须以谦恭，认真的态度对待。同时也是我懂得了，再将事情坐完之前不可轻易对此做出评价。

通过这门课我系统的认识了机器人的感念，综上所述,目前机器人无碰路径规划大致可分为两类:全局规划方法和局部规划方法.在全局规划方法中,主要是基于构形空间的自由空间法:将机器人和障碍物映射到构形空间,得到障碍区域和自由区域,然后在自由区域里寻找最佳路径;在局部规划方法中,主要是人工势场法:对障碍物建立排斥势场,对目标点建立吸引势场,根据传感装置反馈回来的机器人与障碍物之间的距离,在排斥力和吸引力的共同作用下,机器人绕开障碍物向目标点移动.通过这门课使我了解到智能机器人所必需的三部分，就如上面所列的，人工智能，超级计算机和机械结构。三者是组成智能机器人不可或缺的部分，人工自能赋予机器人，判断，推理，学习的能力。超级计算机提供强大的处理数据的能力，使的机器人能够快速对传感器信号经处理，同时对人工智能技术提供支持。机械结构是机器人的物理组成部分，一个机器人机械结构所具有的自由度数的多少，以及结构强度的大小，决定了机器人活动的灵活性。三者只有相互结合，紧密联系，才能实现机器人的智能化。机器人路径规划技术未来的研究重点是“仿人、仿生”智能。

虽然《智能机器人》只是一门选修课，但却是我受益匪浅，在这短短八周的时间里，这门课给我最大的帮助就是，激发了我对智能机器人相关领域的学习和研究的强烈兴趣，同时也是我认识到我们大学生所学课程的重要性，十分感谢倪建军老师的严谨教学。

第五篇：智能机器人论文

湖南农业大学课程论文

学 院： 工学院 班 级：11级机械1班 姓 名： 曾强 学 号：201140614114 课程论文题目：未来智能机器人

课程名称：MCS-51单片机原理、接口及应用 评阅成绩： 评阅意见：

成绩评定教师签名：

日期： 2014年 5月 12日

未来智能机器人

摘要：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“智能机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动。

关键字:智能，CPU，拟人化，人性化

（一）机器人的结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

（二）机器人的未来发展

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹机器人、清除机器人到无人驾驶飞机、自动化战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机器人的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾邮件及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近公布的科技展望五十年的预测中，其中就有数条是关于机器人的。未来的机器人将会朝着三个方面发展：

一、与人类的生活更为密切地结合起来，以为人提供更多服务作为要素

二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司生产的家用大扫除机器人产品，2002年只有一百二十万美元销售额，到2012年已猛增50倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车等等，实在无法一一计数或做出估计。

二、仿生性，生物性的大趋向

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。

三、最重要的发展是人性化

日本举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演，譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言，而且说话时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪—5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在2020年完成其全部制作时，它可充当球童并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视觉”、“味觉”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上做出判定，譬如将一只苹果摆在其手臂前，可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏，以机器人演奏真正的乐器，而且队形不断变换，演奏技术臻于上乘。东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤，可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应，甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定，这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种，不一而足。

在世纪之交，生物遗传工程因“克隆人”的出现而引致伦理、法律及道德问题的争议，“克隆人”能否问世仍然是一个未知数，但机器人的研发正在取而代之，以越接近人性化为追寻目标。因而还为之出现了新的名词，比如人工智能（简称AI），并以下述二个英文名字用来指人类模样的机器人：androids和humanoids。西方的电影导演在谈到影视中出现的非常人性化的机器人时，更常常使用这些有明确倾向的专用词： A、变得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目，据说，中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人，其水准可媲美日本同行其实，机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混成物，要将机器人造得越来越有人性化，就要兼及生命医学、传感、光学及创造性的文化产业等方面，比如机器人的关节就需要研究中医的经络学、生物学上的神经刺激反应以及文化产品的某种造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英国的科学家甚至预言，到2020年，随着机器人愈来愈精密和使用有机零件制造，它们将会受到“机器人权”的保护。

在美、日、德、法、韩等国，机器人产业的开发正在日受重视，一般采取所谓的“官产学”形式。“官”即政府的制定政策及倾斜支持，调整产业结构。据情报显示，日本政府正在调整全国的产业制造结构，名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业，以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主，东京地区以资讯情报化为中心等等；“产”即产业界的自我分类的研究与开发，并将之变成产品，取得经济效益；“学”即学校设置专门的学科，教材则与以往不同，非全盘为学校教授所写，有一些则由产业研究所编写教材，利用电脑技术介入，反过来向大学师生出售。而专门出售机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市，许多公司改变既有行业，转而生产为此服务的产品。那么，这是否将导致一场工业革命？现在断言尚为时过早。但可以预计的是，未来20年，机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流，在现代化的高科技战争中，机器人将发挥越来越大的战斗作用，从而减少前线士兵的人命伤亡，并以奇技利器克敌制胜。

总结 ：世界上先进的工业化国家都十分注重机器人的研究开发、实用化及产业化的动向，投入大量的资金、人力，优化环境及指标，特别是重视培养年轻人对此未来科学的兴趣，吸引他们的投入，以形成人材梯队，锻造出新的产业队伍。随着科学技术的飞速发展，未来的机器人将更加智能化。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大正在引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。

参考文献：

1.《人工智能的未来》 陕西科学技术出版社

作者：杰夫·霍金斯

2.《人工智能:一种现代的方法》 清华大学出版社

2006 05