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 16:41:28浏览次数:22360
《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 |
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考核方式 |
考查 |
先修课程 |
高等数学,制造执行系统基础 |
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总学时 |
32 |
学分 |
2 |
理论学时 |
32 |
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实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时 |
实验学时:0 |
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开课单位 |
智能制造学院 |
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二、课程简介
《智能机器人创新理论》是机械设计制造及自动化专业的一门“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 |
素质目标 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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 |
4 |
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。
大纲执笔人:张攀峰
讨论参与人: 彭见辉、吴蕾
系(教研室)主任:张锦荣
学院(部)审核人:连元宏
辅导员:电话23382502 地址:8B313 行政/教学秘书:电话23382505 地址:8B303
联系地址:东莞市寮步镇文昌路1号东莞城市学院智能制造学院8B三楼
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