课程名称：《小型智能机器人制作》
学 分：4
计划学时：72
适用专业：应用电子技术专业
1．前言
1.1课程性质
《小型智能机器人制作》课程是应用电子技术专业进行岗位能力培养的一门专业拓展课，它侧重理论知识掌握与生产实践相结合，是学生将来从事智能电子控制器应用技术方向发展的基础，对学生职业能力的提升和职业素质的养成具有良好的支撑作用。根据学生职业能力培养规律，本课程构建于《电路分析基础》、《C语言程序设计》等基础课程之上，从机器人导引介绍机器人的结构与原理等、机器人零部件的构图与加工、机械夹持器夹取物体、多足机器人的运动原理、盒仔BOXZ机器人的组装、双足人型机器人的运动原理等方面进行课程讲解，同时将一定的项目开发实践作为实训导向。本课程以学生未来工作需求组织教学内容、为从事智能电子控制器、嵌入式应用开发等工作提供理论基础和实践技能。通过本课程的学习使学生具备机器人等嵌入式软硬件系统相关的理论基础和安装、调试等实践动手基础，培养学生初步认识机器人产业发展现状，学会分析、解决专业问题的能力，为走上工作岗位奠定基础。
1.2设计思路
本课程是依据“应用电子技术专业工作任务和职业能力分析表”中的“智能电子控制器应用技术”任务领域设置。其总体设计思路是：针对嵌入式软硬件协同开发企业的嵌入式硬件开发技术员等岗位要求，使学生学习简单嵌入式开发板（Arduino、单片机或STM32等）的开发原理、应用领域，以及实践的应用开发案例。然而高等职业教育注重的技能培养，考虑到高职学生理论知识的接受和理解能力，侧重基础理论和生产实践需求相结合。按照“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”行动导向的原则组织教学，教学过程的设计与半导体原理与应用过程相一致。精心设计每个学习性工作任务的引导文，以学生为中心，进行小组合作学习，教师作为教学过程的组织者，引导和促进学生的学习，充分调动学生学习的主动性。本课程安排在第5学期进行，共72学时，4学分。
2．课程目标 2.1总体目标
本课程根据应用电子技术专业的人才培养目标，从培养嵌入式软硬件开发技术员等岗位要求方面出发，使学生对小型智能机器人的设计、开发、应用有简单的认知和了解，提高学生从事智能电子控制器应用技术方向的职业素养。通过对机器人导引、Solidwork机器人零部件加工、机械夹持器、多足机器人、盒仔BOXZ机器人、双足人形机器人等方面的认识和学习，学生将在小型智能机器人方面的基础知识、基本技能、学习策略和文化拓展意识等方面上有所发展，以胜任未来的职业工作岗位。同时培养学生理论联系实际，根据企业实际条件树立设计方案的管理意识，树立质量第一的观点和分工协作团队意识以及严肃认真、一丝不苟的严谨作风。
2.2具体目标 2.2.1知识目标
(1)了解小型智能机器人的分类、应用前景，掌握智能小车的制作原理，了解电机驱动电路，掌握小车速度控制方法，掌握智能小车循迹原理，超声波避障原理，小车跟随原理，了解小车走迷宫，绘图，语音智能绘图等高级应用。
(2)了解智能机器人机械零件三维建模，了解零件的虚拟装配，了解机器人零件的仿真模拟。 (3)理解机器人夹持器的基本概念，掌握机器人手臂自由度的概念，完成夹持器的电气驱动。 (4)掌握多足机器人机械运动原理，掌握多足机器人的制作，完成软硬件调试。
(5)了解Arduino开发板的开发原理，掌握Arduino程序开发，应用Arduino开发板完成盒仔BOXZ项目，完成软硬件调试。
(6)理解双足机器人机械运动特点，掌握双足机器人的行走姿态控制，完成双足机器人的行走运动。
2.2.2能力目标
(1)知道智能小车的运动原理，知道直流电机PWM波调速原理，并能熟练使用完成智能小车循迹功能，知道超声波测距原理，能熟练使用示波器测出发射和接收信号，知道小车跟随原理，能使用开发板完成循迹、测距、跟随等动作，能熟练查阅技术文档；
(2)基于AutoCAD等基础理论知识，知道机器人机械零件三维建模的方法、步骤，完成零件的虚拟装配，了解机器人零件的仿真模拟。
(3)根据机器人夹持器的运动学仿真原理，知道机器人手臂自由度的概念，能熟练使用电子仪器完成夹持器的安装与调试，完成夹持器的电气驱动。
(4)能查阅相关技术文档，根据多足机器人机械运动原理，完成多足机器人的安装、制作与调试。
(5)能查阅相关技术文档，理解双足机器人机械运动特点及行走姿态控制方法，完成双足机器人的行走运动。
2.2.3素质目标
《小型智能机器人制作》课程遵循STEM（Science, Technology, Engineering, Mathematics）四位一体的理念，即科学、技术、工程、数学的教育，学生在运用LED显示原理的时候，把学习到的零碎知识与机械工程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面过程，使得学生在杂乱无章的学习情境中获得设计能力、合作能力、问题解决能力和实践创新能力的提升。通过学习使学生掌握嵌入式开发板与机器人运动部件的安装与调试基本方法，使学生拥有从事智能电子控制器应用技术方向的基本理论知识，学会严谨对待科学实验的工作态度和认真负责的工作面貌，为以后的工作和进一步学习打下必要的基础。
3．课程内容与要求 序号 教学任务 课程内容及教学要求 1.了解小型智能机器人的分类 2.掌握智能小车的制作原理，掌握小车速度控制方法 1 机器人导引 3.掌握智能小车循迹原理，超声波避障原理，小车跟随原理 4.了解小车走迷宫，绘图，语音智能绘图等高级应用 1.了解智能机器人机械零件三维2 Solidwork机器人零件加工 建模 2.了解零件的虚拟装配 3.了解机器人零件的仿真模拟 1.理解机器人夹持器的基本概念 3 机械夹持器的使用 2.掌握机器人手臂自由度的概念 3.完成夹持器的电气驱动 1.掌握多足机器人机械运动原理 4 多足机器人的制作 2.掌握多足机器人的制作 12 10 采用多媒体教学与实训相结合方式 8 10 教学设计 参考学时
3.完成软硬件调试 1.了解Arduino开发板的开发原理 5 盒仔BOXZ机器人的制作 2.掌握Arduino程序开发 3.应用Arduino开发板完成盒仔BOXZ项目，完成软硬件调试 1.理解双足机器人机械运动特点 6 双足人形机器人的制作 2.掌握双足机器人的行走姿态控制 3.完成双足机器人的行走运动 16 16 4．实施建议 4.1教材选用和编写建议 1.推荐教材 教师自编教材 2.推荐参考书
《LED显示屏组装与调试全攻略》 曹振华 电子工业出版社 2013 4.2教学建议
学习情境1：机器人导引 步骤 工作过程 掌握智能小车的制作原理，掌握小车速度控制方资讯 法，掌握智能小车循迹原理，超声波避障原理，小车跟随原理 决策与计划 实施 检查与评估 步骤 资讯 决策与计划 实施 检查与评估 步骤 资讯 决策与计划 实施 检查与评估 制订实验方案 能熟练使用开发板进行开发，初步认识智能小车 引导文、分组讨论、任务驱动 案例教学、任务驱动 1 6 2 学时 2 1 4 1 学时 2 1 6 1 引导文 1 教学方法建议 学时 小组总结、汇报检测结果 汇报讨论、答辩法 工作过程 了解机器人机械零件三维建模 制订制作方案 了解零件的虚拟装配，了解机器人零件的仿真模拟 教学方法建议 引导文 引导文、分组讨论、任务驱动 案例教学、任务驱动 学习情境2：Solidwork机器人零件加工 小组总结、汇报检测结果 汇报讨论、答辩法 工作过程 理解机器人夹持器的基本概念 制订制作方案 掌握机器人手臂自由度的概念，完成夹持器的电气驱动 小组总结、汇报检测结果 汇报讨论、答辩法 案例教学、任务驱动 教学方法建议 引导文 引导文、分组讨论、任务驱动 学习情境3：机械夹持器的使用 学习情境4：多足机器人的制作
《小型智能机器人制作》课程标准
