机器人编程与实践教学大纲.docx
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《机器人编程与实践》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
机器人编程与实践
课程编号
65
课程性质
选修课
课程类别
专业课
开课单位
机械电子教研室
授课学期
第7学期
学分/学时
2/32
课内学时
32
理论授课
16
上机学时
12
课内实践
实验学时
4
课外学时
32
适用专业
机械电子工程
是否双语
否
先修课程
Python编程与工程实践
后续课程
无
二、课程简介
《机器人编程与实践》是机械电子工程专业的专业选修课，为实践性较强的一门课程。本课程以人形机器人NAO为对象、以Python为编程语言，讲授机器人程序设计，具体包括NAO机器人系统概述、Python编程基础、NAO编程基础、运动控制、音频处理、视觉处理、传感器等。通过以上理论讲授、上机练习及实验，培养学生掌握机器人编程的基本理论，基本方法、具备设计NAO机器人应用程序的编程实践能力，全面考核学生对机器人知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备解决NAO机器人典型控制、编程实践能力、创新能力和机器人应用程序设计开发能力。
三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑
（一）课程目标
通过本课程的学习，使学生达到以下目标：
课程目标1.（知识目标）
描述NAO机器人系统，领会Python语言及NAO编程基础知识，应用运动控制、音频处理、视觉处理、传感器模块，编写NAO机器人程序；
课程目标2.（能力目标）
掌握基于Python的NAO机器人API，实现NAO机器人运动控制、音频处理、视觉处理、传感器信号采集任务；
课程目标3.（价值塑造）
分析NAO机器人典型任务、编程实现的步骤、方法，在分析解决问题的过程中，培养严谨的科学精神、系统化思想，驱动开放、创新性思维。
（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑
课程目标
支撑毕业要求指标点
毕业要求
课程目标1
课程目标2
指标点1-4：
1-工程知识
课程目标3
指标点2-2：
2-问题分析
四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑
（一）课程基本教学内容
第一单元NAO机器人概述（学时数：2学时）
1.课程主要内容
NAO机器人系统组成、NAO关节运动模型、NAOqi框架。
2.重点和难点
重点：NAO机器人系统组成、NAO关节运动模型。
难点：NAOqi框架。
3.教学方法
课堂讲授、课上讨论。
1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明NAO机器人系统组成、NAO关节运动模型。
2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生理解NAOqi框架，培养学生的系统思维能力；
4.学生学习预期成果
描述NAO机器人系统组成、理解NAO关节运动模型，分析NAOqi框架的意义及其与Python的关系。
5.支撑课程目标
课程目标1。
第二单元Python编程基础（学时数：2学时）
1.课程主要内容
Python程序的基本结构、语法，面向对象的代码风格。
2.重点和难点
重点：Python程序的基本结构、语法。
难点：Python面向对象编程风格。
3.教学方法
课堂讲授、课上讨论。
1.通过多媒体课件和传统教学相结合，总结Python程序的基本结构、语法。
2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，分析归纳面向对象的代码风格，培养学生的综合分析能力；
4.学生学习预期成果
描述Python程序的基本结构、语法。理解面向对象的代码风格，能在教师的引导下阅读书中的代码。
5.支撑课程目标
课程目标1、课程目标2。
第三单元NAO编程基础（学时数：2学时）
1.课程主要内容
使用NAOqi框架、具体包括进程、模块、方法调用、内存等内容。
2.重点和难点
重点：NAOqi框架、进程、模块的概念。
难点：方法调用、内存管理。
3.教学方法
课堂讲授、课上讨论。
1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明如何使用NAOqi框架。
2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生把握进程、模块、方法调用、内存等关键问题，培养学生的反思能力；
4.学生学习预期成果
描述NAOqi框架如何使用，理解并重视进程、模块、方法调用、内存等关键问题。
5.支撑课程目标
课程目标1、课程目标2。
第四单元运动控制（学时数：4学时）
1.课程主要内容
关节：包括头部关节、臂部关节、髋关节、腿部关节、电机，ALRobotPosture预定义姿势，Motion模块：包括刚度控制、关节控制、运动控制方法。
2.重点和难点
重点：关节、刚度控制、关节控制。
难点：运动控制方法
3.教学方法
课堂讲授、课上讨论。
1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明NAO关节、ALRobotPosture。
2.通过课上讨论，强调理论与实践相结合，促进学生理解Motion模块的方法调用关键问题，培养学