農業機器人創新設計課程考核大綱（InnovativeDesignofAgriculturalRobots)課程基本信息課程編號：04021561課程學時：32課程學分：2一、課程的性質和地位農業機器人是一門多學科綜合交叉的邊緣學科，它涉及機械、電子、運動學、動力學控制理論、傳感檢測、計算機技術和人機工程，是一門理論與應用相結合的專業方向課程。機械手臂是典型的機電一體化裝置，它不是機械、電子的簡單組合，而是機械、電子、控制、檢測、通信和計算機的有機融合，通過本課程的學習，使學生了解農業機械手臂的機構設計，掌握其運動學與動力學分析以及機械手臂控制和使用的技術要點和基礎理論，綜合運用所使學生對機械手臂有一個全面、深入的認識。培養學生利用基礎理論和專業知識進行機械手臂相關設計的能力。二、理論教學部分的考核目標《農業機器人創新設計》介紹農業機械手臂的運動學，動力學，軌跡規劃，傳感裝置以及農業機械手臂的驅動與控制。通過本課程，學生需要掌握農業機械手臂的運動學與動力學分析以及機械手臂傳感技術和驅動控制方法，培養學生利用基礎理論和專業知識進行機械手臂相關設計的能力。課程目標如下:課程目標1:掌握農業機械手臂運動學與動力學分析、控制和使用的技術要點和基礎理論；課程目標2:對機械手臂和傳感有一個全面、深入的認識，培養學生利用基礎理論和專業知識進行機械手臂相關設計的能力。第一章緒論（一）學習目標1.一般了解：機器人的定義及其發展歷程；農林機器人的概念和作用；無人農場及其智能化機器系統的概念和特點。2.一般掌握：機器人的基本概念和發展現狀；3.熟練掌握：無人農場及其智能化機器系統的定義和發展；農林機器人的技術特點和應用領域；無人農場智能化機器系統的設計和優化方案。（二）考核內容1.知識考核：機器人的定義和特點；農林機器人的概念和特點；無人農場概念和特點。2.能力考核：機器人技術的歷史及其發展現狀；農林機器人的技術組成和應用場景；無人農場智能化機器系統的技術組成和應用場景。3.素質考核：培養學生的自主思考能力，通過討論、思考機器人發展方向、改善控制系統等等問題，評估學生的思考方法和能力。（三）考核要求1.識記：機器人的基本概念和發展歷程；農林機器人的概念和技術特點；無人農場和智能化機器系統的概念和特點。2.領會：機器人技術在社會中的應用；農林機器人在農業生產中的應用場景和優勢；無人農場智能化機器系統的應用場景和技術組成。3.應用：機器人技術解決實際問題；農林機器人提高農業生產效益；無人農場智能化機器系統解決實際問題；機器人機身結構解決實際問題。4.分析：機器人技術發展的優勢和趨勢；農林機器人在農業生產中的發展前景；無人農場智能化機器系統的發展前景。5.綜合：不同領域機器人應用的特點和需求；農林機器人技術和農業生產的需求；無人農場智能化機器系統的設計和優化方案。6.評價：機器人技術對現代社會的影響和作用；農林機器人對農業生產的影響和作用；無人農場智能化機器系統對現代農業的影響和作用。第二章機器人的機械結構（一）學習目標1.一般了解：機器人的機身結構和特點；機器人的臂部結構和特點；機器人的腕部結構和特點。2.一般掌握：機器人機身結構的設計原理和應用場景；機器人臂部結構的設計原理和應用場景；機器人腕部結構的設計原理和應用場景。3.熟練掌握：機器人機身結構的設計和優化方案；機器人臂部結構的設計和優化方案；機器人腕部結構的設計和優化方案。（二）考核內容1.知識考核：機器人機身結構的概念和特點；機器人臂部結構的概念和特點；機器人腕部結構的概念和特點。2.能力考核：機器人臂部結構的設計原理和應用場景；機器人腕部結構的設計原理和應用場景；機械手的結構和應用場景。3.素質考核：機器人機身結構的設計和優化方案；機器人臂部結構的設計和優化方案；機器人腕部結構的設計和優化方案。（三）考核要求1.識記：機器人的基本概念和發展歷程；農林機器人的概念和技術特點；無人農場和智能化機器系統的概念和特點。2.領會：機器人機身結構的設計原理和應用場景；機器人臂部結構的設計原理和應用場景；機器人腕部結構的設計原理和應用場景。3.應用：機器人機身結構解決實際問題；機器人臂部結構解決實際問題；機器人腕部結構解決實際問題。4.分析：機器人機身結構的發展趨勢；機器人臂部結構的發展趨勢；機器人腕部結構的發展趨勢。5.綜合：機器人機身結構的設計和優化方案；機器人臂部結構的設計和優化方案；機器人腕部結構的設計和優化方案。6.評價：機器人機身結構對機器人技術的影響和作用；機器人臂部結構對機器人技術的影響和作用；機器人腕部結構對機器人技術的影響和作用。第三章機器人手部結構（一）學習目標1.一般了解：機械手的分類和特點；軟體柔性機械手的概念和特點；仿生多指靈巧手的概念和特點；機械手在農業生產中的應用。2.一般掌握：機械手在農業生產中的應用；軟體柔性機械手的結構和應用場景；仿生多指靈巧手的結構和應用場景；機械手在不同農業場景中的應用案例。3.熟練掌握：機械手的設計和優化方案；軟體柔性機械手的設計和優化方案；仿生多指靈巧手的設計和優化方案；機械手在農業生產中的設計和優化方案。（二）考核內容1.知識考核：機械手的分類和特點；軟體柔性機械手的概念和特點；仿生多指靈巧手的概念和特點；機械手在農業生產中的應用。2.能力考核：機械手的結構和應用場景；軟體柔性機械手的結構和應用場景；仿生多指靈巧手的結構和應用場景；機械手在不同農業場景中的應用案例。3.素質考核：機械手的設計和優化方案；軟體柔性機械手的設計和優化方案；仿生多指靈巧手的設計和優化方案；機械手在農業生產中的設計和優化方案。（三）考核要求1.識記：機械手的分類和特點；軟體柔性機械手的概念和特點；仿生多指靈巧手的概念和特點；機械手在農業生產中的應用。2.領會：機械手的結構和應用場景；軟體柔性機械手的結構和應用場景；仿生多指靈巧手的結構和應用場景；機械手在不同農業場景中的應用案例。3.應用：機械手解決實際問題；軟體柔性機械手解決實際問題；仿生多指靈巧手解決實際問題；機械手解決實際農業生產問題。4.分析：不同類型機械手的優缺點；軟體柔性機械手的優勢和不足之處；仿生多指靈巧手的設計原理和特點；機械手在農業生產中的優勢和不足。5.綜合：機械手設計和優化方案；軟體柔性機械手設計和優化方案；仿生多指靈巧手的設計和優化方案；機械手在農業生產中的設計和優化方案。6.評價：機械手對機器人技術的影響和作用；軟體柔性機械手對機器人技術的影響和作用；仿生多指靈巧手對機器人技術的影響和作用；評價機械手在農業生產中的作用和應用前景。第四章傳感器（一）學習目標1.一般了解：外部和內部傳感器的基本原理和分類；多傳感器信息融合的現狀和應用。2.一般掌握：傳感器的應用范圍和工作原理；傳感器的分類和特點；多傳感器信息融合的基本方法。3.熟練掌握：傳感器的選擇和配置方法；多傳感器信息融合解決實際問題。（二）考核內容1.知識考核：傳感器的基本原理、分類和特點；多傳感器信息融合的基本方法和應用。2.能力考核：能夠根據需求選擇并配置傳感器；能夠應用多傳感器信息融合解決實際問題。3.素質考核：具備工程實踐精神和創新意識，能夠靈活運用科技手段解決實際問題。（三）考核要求1.識記：能夠準確描述傳感器的分類和特點、多傳感器信息融合的基本方法和應用。2.領會：能夠理解傳感器的工作原理和選擇配置方法，能夠理解多傳感器信息融合的優勢和應用場景。3.應用：能夠根據需求選擇并配置傳感器，能夠應用多傳感器信息融合解決實際問題。4.分析：能夠根據需求選擇并配置傳感器，能夠應用多傳感器信息融合解決實際問題。5.綜合：能夠將傳感器技術與其他技術相結合，進行系統集成和綜合應用。6.評價：能夠評價傳感器技術的貢獻和應用成果，能夠評價多傳感器信息融合的應用效果和創新價值。第五章機器視覺（一）學習目標1.一般了解：機器視覺的基本概念和應用領域；對象的光學特性。2.一般掌握：機器視覺系統的組成和工作原理；單目視覺和雙目視覺的基本方法；機器視覺在農業生產中的應用3.熟練掌握：機器視覺技術的算法和優化方法；機器視覺技術解決實際問題。（二）考核內容1.知識考核：機器視覺的基本概念和應用領域，對象的光學特性；機器視覺系統的組成和工作原理，單目視覺和雙目視覺的基本方法，機器視覺在農業生產中的應用。2.能力考核：能夠配置機器視覺系統，并能熟練應用機器視覺技術解決實際問題。3.素質考核：具備工程實踐精神和創新意識，能夠思考和探索機器視覺技術在新領域的應用。（三）考核要求1.識記：能夠準確描述機器視覺的基本概念和應用領域；能夠描述機器視覺系統的組成和工作原理；能夠描述機器視覺在農業生產中的應用。2.領會：能夠理解對象的光學特性；能夠理解單目視覺和雙目視覺的基本方法和應用場景。3.應用：能夠配置和安裝機器視覺系統；能夠熟練應用機器視覺技術解決實際問題。4.分析：能夠分析機器視覺技術的優劣勢和限制；能夠分析機器視覺技術在具體場景中的優化方法和改進空間。5.綜合：能夠將機器視覺技術與其他技術相結合；進行系統集成和綜合應用。6.評價：能夠評價機器視覺技術的應用效果和發展趨勢；能夠評價機器視覺技術在新領域的創新價值和挑戰。第六章控制系統（一）學習目標1.一般了解：機器人運動學和動力學原理。2.一般掌握：一般了解機器人運動學和動力學原理。3.熟練掌握：機器人關節伺服控制、位置控制和力控制；移動機器人控制和機器人編程與語言。（二）考核內容1.知識考核：機器人運動學、動力學、運動軌跡規劃、控制系統結構、機器人伺服控制、位置控制、力控制、移動機器人控制和機器人編程等方面。2.能力考核：要求學生設計和實現機器人的運動軌跡規劃、控制和編程任務。3.素質考核：要求學生結合實際應用場景，設計和實現一個具有解決實際問題能力的機器人系統，并進行實際演示。（三）考核要求1.識記：掌握機器人運動學和動力學原理，機器人運動軌跡規劃和控制系統的結構和工作原理，掌握機器人伺服控制、位置控制和力控制的算法和應用；2.領會：理解移動機器人控制和機器人編程，把握機器人系統設計和實現的方法和技巧；3.應用：能夠設計和實現機器人的運動軌跡規劃、控制和編程任務；4.分析：具備分析機器人系統性能和調優的能力；5.綜合：具備綜合運用機器人控制系統和其他模塊進行系統設計和實現的能力；6.評價：具備對機器人系統設計和實現進行評價和改進的能力，通過團隊協作完成小組項目并取得好成果。第七章農產品收獲機器人（一）學習目標一般了解：掌握農產品收獲機器人的種類和基本原理。一般掌握：了解農產品收獲機器人在不同場景中的應用，掌握其中一些類型機器人的工作原理和關鍵技術。熟練掌握：掌握某一類型農產品收獲機器人的具體技術和實現方法，能夠設計和實現簡單的農產品收獲機器人。（二）考核內容1.知識考核：農產品收獲機器人的種類和基本原理，某一類型農產品收獲機器人的具體技術和實現方法等。2.能力考核：某一類型農產品收獲機器人的工作原理和關鍵技術，能夠設計和實現簡單的農產品收獲機器人。3.素質考核：良好的動手能力、創新思維能力和團隊合作能力。（三）考核要求1.識記：掌握農產品收獲機器人的種類、基本原理和應用場景，熟練掌握某一類型農產品收獲機器人的工作原理。2.領會：理解農產品收獲機器人應用的必要性和意義，了解農產品收獲機器人中的核心技術和理論。3.應用：能夠分析農產品收獲機器人應用場景并設計相應的解決方案，能夠實現某一類型農產品收獲機器人。4.分析：能夠分析農產品收獲機器人中不同部件的作用和關系，能夠分析機器人出現問題的原因并提出解決方案。5.綜合：能夠運用所學知識，設計和實現較為復雜的農產品收獲機器人，對整個系統進行調試和優化。6.評價：能夠對農產品收獲機器人進行評價和改進，提高機器人的可靠性和性能。三、實驗、實習教學部分的考核要求1.學生需參加機器人實驗和實習，熟練掌握機器人的操作和維護；2.學生需參觀學習設計和制作不同類型的農業機器人，了解特定的功能。四、考核方式考核方式包括過程性考核評價方式和終結性評價方式：過程性考核評價方式課堂表現：包括學生的提問、回答問題、課堂筆記等。考核頻次為10次，占比20%。終結性評價方式課程報告：通過開放性的題目來考察學生對課程內容的