2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《智能机器人创新理论》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-07 16:40:58浏览次数:22362

《智能机器人创新理论》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	“专业+”拓展课程		课程性质	理论	课程属性	选修
课程名称	智能机器人创新理论			课程英文名称	Intelligent Robot Innovation Theory
课程编码	F10ZX72C			适用专业	机械电子工程
考核方式	考查			先修课程	高等数学，制造执行系统基础
总学时	32	学分		2	理论学时		32
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：0
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《智能机器人创新理论》是机械电子工程专业的一门“专业+”拓展课程，教授内容结合TRIZ理论的相关内容整理编撰，从5个方面介绍了与智能机器人有关的创新理论方法的应用，包括：TRIZ分析方法应用案例、技术进化分析方法应用案例和TRIZ综合分析方法应用案例，涉及的领域和行业有机械、石油、钢铁冶金、自动控制、航空、车辆、电子、机车等。通过典型应用案例与实际案例，完整地展示了应用创新理论方法，结合企业的实际技术问题，发现问题、分析问题并解决问题的方法和步骤。

三、课程教学目标

课程教学目标

支撑人才培养规格指标点

支撑人才培养规格

知

识

目

标

目标1：

TRIZ分析方法概念、经典TRIZ和现代TRIZ区别，TRIZ功能分析与功能模型创建，问题因果链分析，结合案例应用分析，包括移动机器人典型案例分析，倒立摆机构实验装置建模方法，智能制造设备创新研制等实时案例。

4-1：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对机电一体化控制系统复杂问题进行识别、分析和推理。

4-2：掌握文献检索方法，并能够将其应用于复杂机电工程系统的设计和分析中。

4.分析问题

能

力

目

标

目标2：

功能模型裁剪，系统特征传递，功能导向搜索，创新发明的原理，案例包括行业内优质软件设计与开发，悬浮球与特种倒立摆建模方法，通用自动化设备创新设计开发方法。

5-1：能够根据给定的技术指标，设计复杂机电工程问题的解决方案，满足智能产品、装备或生产线的特定需求，并对方案的合理性进行技术评价。

5-2：能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

5.设计开发

目标3：

TRIZ 综合分析方法中技术矛盾与矛盾矩阵，物理矛盾的解决，物-场模型与标准解系统，工程系统进化趋势，案例包括水下焊接机器人整体设计，平衡球杆的解决方案。

根据市场需求，学生运用课堂知识，学会分析解决问题的方法，提出创新性方案，优化已有的技术。

6-1：能够利用机电工程的专业知识、基本原理和工程方法，掌握一定的机电一体化检测和智能化技术应用研究和开发能力。

6-2：掌握机电工程技术创新的基本原理和方法，在应用环节中体现创新意识，能够从事计算机控制系统与工业控制系统的软硬件研发工作。

6.应用研究能力

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

TRIZ分析方法结合案例应用基础

重点：移动机器人典型案例分析，包含机电专业的技术要点。

难点：如何根据需求，通过查阅资料对关键器件选型和设计。

思政元素：移动机器人与动态平衡的基本知识，在智能制造系统里的基础应用，生产链条发挥的核心作用，移动机器人关键技术对我国发展影响。

教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。

课前：熟悉各类移动机器人

课堂：了解移动机器人主要技术要点

课后：复习课堂知识与案例

目标1

目标2

TRIZ分析方法结合案例应用分析

重点：倒立摆实验装置建模过程。机构装置与电动汽车领域创新设计案例。

难点：机构-控制-算法的贯穿体系。综合运用机电大类等知识，分析案例的设计思路与解决问题方法。

思政元素：领域内相关案例的基本知识，在智能制造系统里的不同场景应用，创新理论对我国发展影响。

教学方法与策略：在线下教学过程中采用电子教案、经典案例。

课前：熟悉倒立摆的基本原理

课堂：数学建模基本思路

课后：复习知识点掌握建模思路

目标1

目标2

物理矛盾分析方法结合

重点：高速精确运动控制精度分析，基于TRIZ 方法的负载设备运行试验的应用创新等实时案例。

难点：机电大类领域两个关键环节创新理论典型应用，分析案例的设计思路与解决问题方法。

思政元素：领域内相关案例的基本知识，在我国多种行业中发挥重要作用。

教学方法与策略：结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书。

课前：伺服压力机的应用

课堂：机构系统精度组成

课后：复习互换性等课程知识点

目标1

目标2

技术矛盾分析方法结合

重点：经典优质行业内软件介绍，焊接后发生变形的问题，通用零件连接螺纹松动问题，驱动装置与控制装置创新性设计等实时案例。

难点：实用性软件的困难解决方法，特种工艺以及通用设备共同面对的问题，分析案例相对于传统解决方案优势。

思政元素：优质软件是国家科技力量的显著标志之一。

教学方法与策略：实例过程分析增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。

课前：了解机构设计软件现状和趋势

课堂：学习软件结构与过程

课后：公众号和网页多方面自我学习

目标1

目标2

物-场模型分析方法应用

重点：悬浮球模型与算法设计与开发，以及多种适应性场景应用等实时案例。

难点：平衡位置运动控制的内涵及应用场景的理解。

思政元素：运动控制是机器人领域技术基础，以及在智能制造多种行业里不同场景应用，国家重点扶持的技术之一。

教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。

课前：熟悉悬浮球的基本原理

课堂：磁悬浮算法与设计

课后：根据实例自己推算过程

目标2

目标3

技术进化分析方法应用

重点：技术进化分析方法应用案例，Robox的算法与建模过程。。

难点：基于创新理论不同领域发展的共性分析。

思政元素：智能制造多种行业里不同场景组合应用，国家在机械大类学科领域综合实力体现。

教学方法与策略：在线下教学过程中采用电子教案、经典案例。

课前：Robox倒立摆的特殊性

课堂：算法与设计，建模过程与方法

课后：复习相关力学知识点

目标2

目标3

TRIZ 综合分析方法应用

重点：水下焊接机器人整体设计，球杆平台运动控制算法等经典案例。

难点：需求大、个性化需求明显，矛盾突出时需要综合考虑的因素。

思政元素：发达国家与中国科技差距的体现，我国在机器人领域所需创新理论综合应用。

教学方法与策略：结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书。

课前：思考水下焊接的难度

课堂：建立整体的概念包括水上水下的模块

课后：复习相关知识点

目标2

目标3

分析解决问题的方法，提出创新性方案

重点：根据市场需求，学生运用课堂知识，学会分析解决问题的方法，提出创新性方案，优化已有的技术。

难点：从实际案例分析，提炼出分析解决问题的方法，并用在新的案例中。

思政元素：随着不断出现新问题，创新理论综合应用与机器人工程专业发展紧密结合。

教学方法与策略：学生实际讲解思路，互动增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。

课前：准备好自己的案例PPT和文档

课堂：学生分组讲解答辩

课后：整理文档提交作业

目标2

目标3

（二）实践教学

无

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩、期末成绩3个部分组成。

1. 平时成绩（占总成绩的40%）：采用百分制。平时成绩分作业（占20%）和考勤（占20%）两个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.考勤

优秀

（90～100分）

1．作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2．考勤无迟到、缺勤。

良好

（80～89分）

1．作业书写工整、书面整洁；80％以上的习题解答正确。

2．迟到、缺勤占考勤记录的10%。

中等

（70～79分）

1．作业书写工整、书面整洁；70％以上的习题解答正确。

2．迟到、缺勤占考勤记录的20%。

及格

（60～69分）

1. 作业书写较工整、书面较整洁；60％以上的习题解答正确。

2. 迟到、缺勤占考勤记录的30%。

不及格

（60以下）

1．字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2．迟到、缺勤占考勤记录的40%以上。

2.期末考查（占总成绩的60%）采用百分制。期末考查为大作业形式，考核内容和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	支撑目标	分值
TRIZ分析方法结合案例应用	如何根据需求，通过查阅资料对关键器件选型和设计。综合运用机电大类等知识，分析案例的设计思路与解决问题方法。	目标1目标2	20
物理矛盾、技术矛盾分析方法结合应用	机电大类领域关键环节创新理论典型应用，特种工艺以及通用设备共同面对的问题，分析案例的设计思路与解决问题方法。	目标1目标2	15
物-场模型分析方法应用	运动控制的内涵及应用场景的理解、设计与开发，多种适应性场景应用等实时案例。	目标1 目标2	15
技术进化分析方法应用	创新理论的普遍应用，促进多领域进化发展。	目标2目标3	25
TRIZ 综合分析方法应用	学生运用课堂知识，学会分析解决问题的方法，提出创新性方案，从实际案例分析，提炼出分析解决问题的方法，并用在新的案例中。	目标2目标3	25

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：副教授，学历（位）：硕士研究生以上其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师。
2	课程时间	周次：8 节次：4
3	授课地点	√教室 □实验室 □室外场地 □其他：
4	学生辅导	线上方式及时间安排：经与学生沟通另行安排线下地点及时间安排：经与学生沟通另行安排

七、选用教材

[1] 孙永伟，谢尔盖·伊克万科. TRIZ打开创新之门的金钥匙. 北京：科学出版社，2022

年1月。

[2] 罗德明，王灵运等.TRIZ-众创思维与技法.北京：国防工业出版社，2018年8月。

八、参考资料

[1] 中国科协企业创新服务中心.一线工程师创新方法应用案例（机械领域）.北京：化

学工业出版社,2017年11月。

[2] 张换高.创新设计：TRIZ系统化创新教程. 北京：机械工业出版社，2017年8月。

执笔人：张攀峰

参与人：彭见辉、吴蕾

系（教研室）主任：张锦荣

学院（部）审核人：连元宏