生物生产机器人 教学大纲

教学大纲

课程代码：13120601 课程名称：生物生产机器人

学分：2.0 周学时：1.5-1.0

面向对象：农业工程、农业机械化工程、农业电气化与自动化专业三、四年级本科生

预修课程要求：计算机图像处理与机器视觉，生物传感器与测试技术，生物物料学，自动控制理论，机械工程基础

一、课程介绍（100-150字）

（1）中文简介

机器人技术尽管相对较新，却是为大家所公认的。生物生产是世界上最主要的产业之一。随着现代科学技术的迅速发展，21世纪将逐渐形成一个自动化、智能化作业的现代新型生物生产产业。毫无疑问，生物生产将继续成为改进和维持人类生存的关键。在很多生物生产系统中，机器人都是影响系统生产率的关键因素。因此，如何应用机器人技术到生物生产中引起了人们的高度关注。本课程的目的就是帮助学生了解设计生物生产机器人所使用的基本原则，主要讲述生物生产机器人的基本原理，包括机械手的组成、传感元件、行走系统和推理算法，并对在现有生物生产系统中具有特殊设计和独特功能的机器人进行了说明。

（2）英文简介

Robotics is a relatively new but well-recognized technology. Bioproduction is one of the major industries worldwide. With the development of science technology, it is expected that there will be an automatic and intelligent modern bioproduction industry in 21st Century. There is no doubt that bioproduction will continue to be a key industry needed for enhancing and sustaining human lives. In many bioproduction systems, robotics is an important factor that influences system productivity. The application of robotics to bioproduction is therefore a subject matter that deserves a high degree of attention. The aim of course is to aid students in understanding the underlying principles used in designing bioproduction robots. This course provides a systematic overview of robotics technologies applied to bioproduction tasks. The fundamentals are presented, including the major components of manipulators, sensing elements, traveling devices, and reasoning algorithms. And the special design considerations and unique features of the robots used in various bioproduction systems are introduced.

二、教学目标

通过学习本课程可以使学生掌握生物生产机器人的设计要求、设计原理和方法以及进行研究的基本知识和技能，并了解国内外最新研究成果和发展趋势，为今后从事相关研究打下良好的基础。

三、教学任务

1）能够说明生物生产机器人的主要构成要素及其特点；

2）能够掌握生物生产机器人的设计要求、设计原理和设计方法；

3）能够分析生物生产机器人现有实例，并评价其优缺点，提出改进方案；

4）能够运用所学的基本知识和技能，设计生物生产机器人；

5）了解国内外在此领域内的最新研究成果和发展趋势，形成外文参考文献的查阅能力；

6）具有在讨论和团队作业中的批评与合作的能力。

注：以上结果可以通过课堂回答问题、讨论、随堂测验、课程作业以及笔试等环节测量。

四、教学安排

课次教学内容学时

第1讲第1章引言

1.1 何谓生物生产机器人？

1.2 生物生产机器人的必要性

1.3 生物生产机器人的独特性

1.4 专著概述

第2章生物生产机器人概述

2.1 生物生产机器人的作业对象

2.2 生物体的特性

2.3 生物生产机器人的特征

2.4 对生物生产机器人的期望

2.5 多用途的生物生产机器人

2.6 生物生产机器人：工程技术、生物学与社会科学的综合

3学时

第2讲第3章生物生产机器人的基本原理与组成

3.1 机器人的基本原理

3.2 机器人的基本组成

第4章机械手的设计与控制

4.1 机械手的构造

4.2 机构评价

4.3 生物生产用机械手

4.4 末端执行器的操作

3学时

第3讲第5章机器视觉（1）

5.1照明与相机

3学时

第4讲第5章机器视觉（2）

5.2反射光谱及其在农业机器人中的应用

3学时

第5讲第5章机器视觉（3）

5.3图像处理练习

4学时

第6讲第6章生物生产机器人常用传感器

6.1 除视觉感知外的外部传感器

6.2 机械控制中的内部传感器

第7章在生物生产环境中的自行走装置

7.1 车轮型

7.2 轨道型

7.3 履带型

7.4 架式系统

7.5 有腿机器人

2学时