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大学课程体系
1、创意之星™模块化机器人课程设置

机器人创新设计与竞赛(32学时)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

绪论:机电创新设计与机器人比赛

理论

2

第2次

系统组成和驱动器模块

理论

2

第3次

检测与传感模块、控制模块、传动模块

理论

2

第4次

图形化编程环境

理论

2

第5次

项目示例

理论

2

第6次

扎气球机器人项目立项及项目报告

理论

2

第7次

结构设计

实验

2

第8次

结构搭建

实验

2

第9次

实验

2

第10次

传感和控制系统安装测试

实验

2

第11次

实验

2

第12次

程序调试

实验

2

第13次

实验

2

第14次

比赛

实验

2

第15次

实验

2

第16次

总结报告

理论

2

2、卓越之星™模块化工程套件课程设置

卓越之星机电一体化产品设计(26学时)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

机电一体化产品概述

理论

2

第2次

传感器、控制器、执行器介绍

理论

2

第3次

图形化编程软件介绍、作品演示

理论

2

第4次

传感器、执行器编程实验

实验

2

第5次

luby控制器语音处理实验

实验

2

第6次

IOT及zigbee实验

实验

2

第7次

智能家居项目立项及设计报告

实验

2

第8次

智能家居 结构搭建

实验

2

第9次

实验

2

第10次

实验

2

第11次

智能家居 程序调试

实验

2

第12次

实验

2

第13次

实验

2

3、旅行家IV-mini人工智能开放研究平台课程设置

机器人操作系统ROS的入门

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

ROS概述

课堂教学

2

第2次

搭建ROS环境

实验

2

第3次

ROS体系架构及主要环境——文件系统

实验

2

第4次

ROS体系架构及主要环境——计算图

实验

2

第5次

ROS体系架构及主要环境——通信机制

实验

2

第6次

主题与服务

实验

2

第7次

3D可视化工具

实验

2

人工智能技术开发应用

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

机器人底盘运动控制

实验

2

第2次

测距传感器数据获取

实验

2

第3次

ROS的初级闭环行为实现

实验

2

第4次

ROS的导航

实验

2

第5次

ROS的激光雷达SLAM建图:SLAM、卡尔曼滤波、运动模型、传感器模型、构建地图

实验

2

第6次

ROS的机器人视觉系统:相机模型、视觉里程计、闭环检测、建图、目标识别与跟踪

实验

2

第7次

ROS语音系统:科大讯飞语音交互

实验

2

第8次

ROS中的仿真

实验

2

第9次

APP ROS及机器人

实验

2

4、“智元素”智能机器人开放平台课程设置

Python机器人编程基础(22学时)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

系统环境安装与介绍
(烧写ubuntu镜像,桌面脚本功能预览)

理论

2

第2次

python基础教程

python简介

理论

2

第3次

python数据类型

理论

2

第4次

字符串

理论

2

第5次

列表

理论

2

第6次

元祖

理论

2

第7次

字典

理论

2

第8次

控制语句

理论

2

第9次

自定义函数

理论

2

第10次

python进阶教程
(面向对象python编程)

类和实例

理论

2

第11次

类的属性和方法

理论

2

Python机器视觉与人工智能编程(24学时)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

 

python控制格斗机器人运动

实验

2

第2次

python-opencv基础

摄像头读取

实验

2

第3次

颜色空间转换

实验

2

第4次

高通滤波,低通滤波

实验

2

第5次

图像放大,缩小与遍历

实验

2

第6次

python-opencv基础

python-opencv颜色识别

实验

2

第7次

python-opencv形状识别

实验

2

第8次

python-opencv人脸检测

实验

2

第9次

python-opencv人脸识别

实验

2

第10次

python-opencv二维码识别

实验

2

第11次

基于百度人工智能平台手势识别

实验

2

第12次

基于百度人工智能平台的语音识别

实验

2

5、旅行家IV-SnowMan智能机器人开放平台

机器人操作系统ROS入门(14学时)(学生可自学)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

ROS概述

理论

2

第2次

搭建ROS环境

实验

2

第3次

ROS体系架构及主要环境——文件系统

实验

2

第4次

ROS体系架构及主要环境——计算图

实验

2

第5次

ROS体系架构及主要环境——通信机制

实验

2

第6次

主题与服务

实验

2

第7次

3D可视化工具

实验

2

基于ROS的移动机器人技术—SLAM、目标检测、群体控制(28学时)

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

机器人底盘运动控制

实验

2

第2次

激光雷达:测距传感器数据获取

实验

2

第3次

ROS的初级闭环行为实现

实验

2

第4次

SLAM建图:SLAM、卡尔曼滤波、运动模型、传感器模型、构建地图

实验

2

第5次

自主导航与导航节点

实验

2

第7次

机器视觉:人脸识别

实验

2

第8次

机器视觉:目标跟踪

实验

2

第9次

机器视觉:目标检测

实验

2

第10次

语音交互设计

实验

2

第11次

YOLO v3环境搭建和目标图像准备

实验

2

第12次

YOLO v3参数调整和识别实验

实验

2

第13次

定位系统搭建和设置、群体协同协议

实验

2

第14次

ROS的群体消息机制、群体协同编队实验

实验

2

6、人工智能无人机教学版课程设置

人工智能无人机项目(实验课)(30学时)

课次

课程名称

课程(实验)内容

授课方式

学时

第1次

硬件知识介绍

PIXhawk4:FMUIMUGNC基本概念
螺旋桨拉力:四旋翼的刚体动力学回顾
激光雷达:测距原理和数据结构
机载智能计算:英伟达Nano、GPU、并行计算

理论

4

第2次

软件知识介绍

操作系统基础
ROS基础:实时性、数据交换机制

理论

4

第3次

MAVlink和MAVROS介绍

MAVlink生态系统、协议支持的数据结构
MAVROS工作原理

理论

4

第4次

一键起飞和降落

激光定高模块、气压高度的原理
通过MAVROS读取高度信息
垂直向速度PID控制器
起飞和降落的流程
起飞和降落的非对称性

实验

2

第5次

API运动控制

通过MAVROS设定姿态姿态、速度和位置的关系API接口函数、控制协议

实验

2

第6次

Slam自主建图

几种常用的SLAM建图算法
关键参数和初始化
激光雷达性能的影响

实验

2

第7次

激光雷达自主避障

几种避障算法
位置数据的使用及其误差分析
定点悬停的PID控制器
避障飞行的流程

实验

2

第8次

自主穿门、穿窗

连通图的确定
A*、D*路径搜索算法
穿门、穿窗的流程
附面层效应、气流的影响

实验

2

第9次

二维码定位

二维码的识别算法
位置反向解算
基于二维码的悬停验证

实验

3

第10次

基于视觉的人脸识别

目标跟踪

人脸识别算法简介
YOLO v3介绍和验证
目标跟踪算法
实现跟踪的流程

实验

5

7、Smartfly520四旋翼飞行机器人课程设置

多旋翼无人机创新设计制作(综合课设)(40学时)

课次

课程名称

课程目标

授课方式

学时

1

半实物仿真系统的使用与训练

掌握学会模拟器的调试;掌握四轴飞行器的起飞与降落、上仰、俯冲、偏航、侧飞、对尾悬停、对头悬停、侧位悬停、直线飞行、矩形航线飞行等飞行动作的基本要领

讲授+

综合实训

10

2

多旋翼无人机设计、制作与组装

识别多旋翼无人机的常见零部件,结合理论知识培养学生的动手实践能力;
根据理论课程知识,针对不同参数要求设计不同的动力系统和机身结构;
培养学生的机械结构组装、动力系统调试能力,树立安全意识

讲授+

综合实训

12

3

多旋翼无人机的调试

通过地面站软件设置、磁罗盘及加速度计设置、遥控器接收机设置、电调校准、遥控器校准、无人机硬件校准等各个环节的开展,培养学生飞控调试的规范化流程的能力,并培养学生树立安全意识

讲授+

综合实训

12

4

多旋翼无人机试飞

通过遥控器的介绍与操作、飞行模式的介绍与说明、飞行前的各项准备、飞行环境的介绍等逐步帮助学生建立起无人机的操纵能力,培养学生正确的飞行操控流程。

讲授+

综合实训

6

8、 Innobot™模块化机器人课程设置

Innobot智能机器人开源课程

模块

课程名称

课时数

模块1

机器人科普课程

2

模块2

机器人套件讲解及搭建

2

模块3

认识Arduino

2

Arduino IDE编程(一)

2

Arduino IDE编程(二)

2

Arduino IDE编程(三)

2

基于Arduino IDE的机器人的综合控制

6

模块4

LabVIEW与机器人控制

6

模块5

智能开源机器人成果展示评比

4

9、旅行家Ⅱ移动机器人课程设置

旅行家“II”
移动机器人技术

课次

课程内容

授课方式

学时

第1次

移动机器人概述

理论

2

第2次

旅行家II简介

理论

2

第3次

接口指令

理论

2

第4次

驱动电机速度调节实验

实验

2

第5次

室内定位方法综述

理论

2

第6次

航位推算与航向姿态传感器的使用

理论

2

第7次

超声雷达的使用

理论

2

第8次

路径搜索算法综述

理论

2

第9次

综合实验:自动避障智能小车

实验

2

第10次

综合实验:自动避障智能小车

实验

2

10、无人机各系统测试平台课程设置

多旋翼无人机设计(实验课)(18学时)

课次

课程名称

实验目的

授课方式

学时

第1次

多旋翼飞行器参数对比调研分析

理解多旋翼飞行器的概念,掌握常用多旋翼飞行器布局特点,感性上认识尺寸与重量的关系

课外调研
课内展示

课外+2

第2次

机臂的材料与尺寸选择

理解机臂刚度的概念,掌握材料与尺寸对机臂抵抗变形的意义,学会选择材料与尺寸设计,逆向求解材料的弹性模量

实验

2

第3次

螺旋桨的静平衡及减振垫的选择

识别正反桨,理解螺旋桨的参数值及其对称性特点,通过试验法获取不同减振材料的减振效果

实验

2

第4次

传感数据的频谱分析及数字滤波器设计

掌握傅里叶变换在传感器数据的频谱分析的应用;理解电机转速产生的振动频率与转速的关系;掌握用Matlab设计IIR、FIR滤波器

实验

2

第5次

常见电池接口的识别及锂聚合物电池的充放电曲线测试

识别常见的充电电池的接口;掌握多芯锂聚合物电池电压测试、充放电流程,锂离子电池的充放电特性曲线

实验

2

第6次

螺旋桨升力、扭矩参数测试

理解螺旋桨升力、扭矩大小与螺旋桨转速的关系,理解螺旋桨桨的参数(直径、螺距)对升力的意义,掌握正反桨的识别

实验

2

第7次

电机与螺旋桨的匹配测试

理解无刷电机“大KV值配小桨,小KV值配大桨”使用原则

实验

2

第8次

加速度计、陀螺仪数据的基本使用

理解陀螺仪温度漂移的概念;掌握加速度计测量物体静止或是匀速直线运动时的姿态角的原理与方法

实验

2

第9次

三轴磁强计的校准与航向测量

理解磁强计的概念;掌握磁强计误差校准的方法及航向测量的原理

实验

2