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
第7讲第8章生物生产机器人智能化
8.1 基于知识的决策支持
8.2 模糊控制
8.3 机器人系统中人工神经网络的应用
第9章可控环境下的生物生产机器人
第10章野外环境下的生物生产机器人
3学时
第8讲第11章食品生产机器人
第12章基于农业机器人的食品溯源
12.1 绪论
12.2 系统分析
12.3 工程经济学
12.4 系统综合
3学时
实验课1 实验1：机械手运动及控制实验
对应课程内容：第3、4章4学时
实验课2 实验2：图像采集与处理实验
对应课程内容：第5、8章4学时
实验课3 实验3：生物生产传感器的类型和相关参数测量
对应课程内容：第6、7章4学时
实验课4 实验4：基于气动机械手的作物自动移栽实验
对应课程内容：第9、10、11章4学时
科技写作 学院（系）：医疗器械与食品学院 年级专业：生物医学工程 学生姓名：朱安阳 学号： 152631974 指导教师：袁敏
摘要 20世纪60年代以来，随着仿生技术、控制技术和制造技术进一步发展，现代仿生学和机器人科学相结合，在机器人的结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生以及群体仿生等多个方面取得了大量可喜成果和积极进展。然而，伴随着人类医疗诊断、探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能也提出了更高的要求，于是生物机器人应运而生。 生物机器人就是完完全全和我们人类一样，用有生命的材料构成的而不是用金属材料构成的机器人。它们是利用自然界中的动物作为运动本体的机器人，通过把微电极植入与动物运动相关的脑核团或者方向感受区，并施加人工模拟的神经电信号，从而达到控制动物运动，利用动物特长代替人类完成人所不能和人所不敢的特殊任务。 与传统的仿生机器人相比，生物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面具有更明显的优势，可以广泛应用在海洋开发、探索太空、反恐侦查、危险环境搜救以及狭小空间检测等各方面。近年来对生物运动规律和动物机器人的研究受到更多的重视。本文主要对对国内外生物机器人的研制工作做了综述，并介绍其应用前景及对其未来发展进行了展望。 关键词：生物机器人；运动诱导；神经控制；研究现状；发展方向
1.课题的研究现状 自20世纪90年代开始，生物机器人的研究历史仅有短短的10年，然而这短短十年又是生物机器人研究成果丰硕的十年，各国科研人员都相继开展了动物机器人的研究工作，尤其是美国，日本等科技发达国家，它们的研究成果代表着这一领域的最高水平，国在这一领域的研究尚在起步阶段，但也已有了不俗的进展。 1.1 国外的研究现状 在国外，美国、日本以及欧盟较早地开始了纳米生物机器人的研究。纳米生物机器人的组件可以是单个的原子或分子，但利用自然界存在的、具有一定结构和功能的原子团或分子的集合分子功能器件组装纳米机器人，更加高效和现实可行，即按照分子仿生学原理，利用大量存在的天然分子功能器件设计、组装纳米生物机器人。美国 2000年开始了国家纳米技术计划，国家卫生研究院(NIH)和国家癌症研究所(NIC)于2002年开展了DNA分子马达的研究。NASA高级概念研究院(NIAC)和Rutgers大学在2002年提出了纳米生物机器人研究50年发展规划；2002年日本Osaka大学启动了生命科学前沿研究计划，其中包括 ATP马达的研究；欧盟2002年正式推出了研究纳米技术的第6框架计划，其中纳米生物技术的研究重点为生物分子或复合物的处理、操纵和探测。 图 1-1 昆虫机器人
人工智能课程教学大纲 【课程编码】JSZX0300 【适用专业】计算机科学与技术 【课时】 72(理论)+28(实验) 【学分】 3 【课程性质、目标和要求】 人工智能是计算机科学的重要分支，是计算机科学与技术专业本科生的专业限选课之一。本课程介绍如何用计算机来模拟人类智能，即如何用计算机实现诸如问题求解、规划推理、模式识别、知识工程、自然语言处理、机器学习等只有人类才具备的"智能"，使得计算机更好得为人类服务． 作为本科生一个学期的课程，重点掌握人工智能的基础知识和基本技能，以及人工智能的一般应用．完成如下教学目标： （1）了解人工智能的概念和人工智能的发展，了解国际人工智能的主要流派和路线，了解国内人工智能研究的基本情况，熟悉人工智能的研究领域． （2）较详细地论述知识表示的各种主要方法。重点掌握状态空间法、问题归约法和谓词逻辑法，熟悉语义网络法，了解知识表示的其他方法，如框架法、剧本法、过程法等。 （3）掌握盲目搜索和启发式搜索的基本原理和算法，特别是宽度优先搜索、深度优先搜索、等代价搜索、启发式搜索、有序搜索、A*算法等．了解博弈树搜索、遗传算法和模拟退火算法的基本方法． (4) 掌握消解原理、规则演绎系统和产生式系统的技术、了解不确定性推理、非单调推理的概念． （5）概括性地介绍人工智能的主要应用领域，如专家系统、机器学习、规划系统、自然语言理解和智能控制等． （6）简介人工智能程序设计的语言和工具． (7) 掌握Visual Prolog编程环境，会使用Prolog语言编写简单的智能程序。 要求学生已修过《数据结构》、《离散数据》和《编译原理》。 【教学时间安排】 本课程计 3 学分，理论课时72 ,实验课时28。学时分配如下表所示：
智能制造时代工业机器人的应用前景研究 众所周知，目前，机器人已被广泛应用。近些年来，我国科学技术的快速发展，不仅推动了社会生产力的进步，还为社会带来了较多科技成果。除了人们在生活中经常使用的计算机、汽车、手机以外，工业机器人也是一项新型的高科技技术成果。 标签：智能制造;工业机器人;发展趋势 引言 随着时代的快速发展，人民生活水平的提高，推动科技水平不断进步，工业生产模式发生巨大变化，人工智能和工业机器人取代传统劳动力，可以说是时代必然的产物，是未来智能制造中不可或缺的一部分。 1工业机器人的分类 现如今国家大力支持智能机器人的研究和发展，工业机器人已经在这种政策和条件的支持下获取了连续不断的优化与革新，因此当前在国内所呈现的工业机器人类型也是十分广泛的，为各行各业的发展注入了活力。首先可以从工业机器人的基本属性方面进行考虑，比如应用领域、关键技术、承载能力等，这些方面都是可以作为划分依据的。如果将应用领域作为工业机器人类型的划分依据的话，不难发现，工业机器人在众多领域中都有广泛的应用，这也就影响工业机器人具备了不同的技术性能，在工业制造中、医疗事业等领域中的应用成就了具备更多服务能力的工业机器人。针对工业机器人的关键技术特点进行划分，随着关键技术的不断改进和完善，能够将其分成3代机器人：示教再现工业机器人、离线编程机器人和智能机器人，而一代又一代的工业机器人将其具备的关键技术不断地更新和改革，从而实现更高的对指令进行工作的能力。针对工业机器人的承载能力的不同，可以将其划分为以下几种类型：超大型机器人、大型机器人、中型机器人、小型机器人和超小型机器人，因此可以理解各种类型的机器人所能够承载的重量的范围，那么在正式应用之前应该针对需求选择合适的负荷能力。 2工业机器人的发展现状 工业机器人问世已有七八个年头了，从简单的机械机构到现在完善的机电一体化，再到所追求的智能机器人，就在这几十年里，机器人技术已经取得了长远的进步。众所周知，近年来国内人工成本急剧上升，让国内制造业承担严重压力，很多企业急需向低成本与智能化转型，可谓说智能制造时代的来临绝非偶然，是整个市场的必然趋势。根据《2018-2023年中国工业机器人产业市场前景及投资机会研究报告》显示，自打2009年开始，全球的工业机器人的销量都保持高速增长，研究数据表明，2016年全球的销量达到31.05万台，2017年销量达到了36.33万台，相比于2017年的销量同比增长17.7%;在智能制造大环境的驱使下，工业机器人的应用市场将会不断扩大，显而易见地工业机器人市场需求也将持续
工业机器人工作站系统集成技术 一、说明 1．课程的性质和内容 《工业机器人工作站系统集成技术》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：模块一工业机器人码垛工作站系统集成、模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成、模块三工业机器人装配工作站系统集成。 2．课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人，能够独立完成机器人的基本操作，能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写，为学生从事专业工作打下必要的专业基础。 （1）通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。 （2）熟悉ABB机器人安全注意事项，掌握示教器的各项操作。 （3）掌握ABB机器人的基本操作，理解系统参数配置；学会手动操纵。 （4）掌握ABB机器人的I/O标准板的配置，学会定义输入、输出信号，了解Profibus适配器的连接。 （5）掌握ABB机器人的各种程序数据类型，熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。 （6）掌握RAPID程序及指令，并能对ABB机器人进行编程和调试。 （7）熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题 （1）本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主，注意培养学生对机器人编程和维护的能力。 （2）在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。 （3）编程教学时，应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。二、学时分配表
三、课程内容及要求 模块一工业机器人码垛工作站系统集成 教学要求 1．了解工业机器人码垛工作站的组成。 2．掌握码垛工作站的机械装配。 3．掌握码垛工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识码垛工业机器人工作站 任务2 筛选皮带机构的组装、接线与调试 任务3 立体码垛单元的组装、程序设计与调试 任务4 步进升降机构的组装、接线与调试 任务5 检测排列单元的程序设计与调试 任务6 机器人单元的程序设计与调试 任务7 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务8 机器人轮胎码垛入仓的程序设计与调试 任务9 机器人车窗分拣及码垛程序设计与调试 任务10 工作站整机程序设计与调试 教学建议 本项目的主要教学目标是使学生对码垛工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是，注意结合简单的实例阐述本课程的作用，对于理论的知识可以先作简单的介绍，在后面的教学中再进一步深化。 模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成 教学要求 1．了解工业机器人涂胶工作站的组成。 2．掌握涂胶工作站的机械装配。 3．掌握涂胶工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识涂装工业机器人 任务2 上料涂胶单元的组装、程序设计与调试 任务3 多工位旋转工作台的组装、程序设计与调试 任务4 机器人单元的程序设计与调试 任务5 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务6 汽车车窗框架预涂胶的程序设计与调试 任务7 机器人拾取车窗并涂胶的程序设计与调试 任务8 机器人装配车窗的程序设计与调试
生物生产机器人去年试题（回忆版） 1.写出系统分析的8个步骤（见教材） [1]Define a system and its objective. [2]Identify the descriptors of the system. [3]Establish the relationships among the descriptors. [4]Designate system performance indicators. [5]Develop a model to represent the system. [6]Verify and validate the model [7]Perform simulation with the model [8]Draw conclusions about the system 2.自由度和工作空间的计算（和平时作业类似） First we need to calculate the operational space from top view and side view,then multiply them finally we got the operational space.Also the normalized volume index V n can be computed by V n=V/(4πL3/3) 3.模糊控制的相关计算（与kondo教授资料上第58页题目类似） 4.从5种机械手中取3种举例说明（见kondo资料上4-5页） 5.表示颜色的几种方法（见kondo资料13-15页） Munsell Renotation: Chromaticity: L*a*b*: HSI(Hue,Saturation,Intensity): 6.偏振光相关题目（稻田反射阳光和人站的位置的那道题，见kondo资料22页左上） 7.根据所给图表简述不同物质的光学性质（见kondo资料24页中间的图） 8.用镜头捕获对象位置的计算（与作业类似，见kondo资料26页、43页） 题型以简答和计算为主，其他还有什么不记得了… 复习建议：以kondo教授资料为主，教材上看一下讲过的部分，重点单词要会写，可以结合精品课程网站上的资料复习 考试建议：尽量用英文作答；题目要能看懂；考试时间可能有点紧，需注意 By HY 祝好运
附件1 广东财经大学华商学院课程教学大纲模板 一、课程简介 人工智能是计算机与自动化学科的一门分支学科。它研究如何用机器来模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、学习、规划、诊断等智能活动。人工智能是当前科学技术中正在迅速发展，新思想、新观点、新技术不断涌现的一个学科，也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。人工智能原理是计算机科学技术类专业的应用学科。前修课程包括：离散数学、数据结构、算法分析与设计等，后续课程：专家系统，知识工程。 二、教学目标 （1）熟练掌握图搜索策略，熟练掌握回溯策略、图搜索策略的过程以及算法（BACKTRACK 以及AI算法），掌握一些典型问题的启发式函数； （2）掌握用命题逻辑、一阶逻辑表示知识的方法，并在此基础上进行推理，熟练掌握归结方法以及归结反驳过程，熟练掌握利用归结反驳方法进行推理。 （3）掌握基于贝叶斯规则的不确定性推理，掌握条件概率、独立、条件独立及贝叶斯公式；掌握利用贝叶斯定理检测垃圾邮件的基本方法。 三、主要教学模式和教学手段 1．本课程的教学包括课堂讲授、课外作业、辅导答疑、上机实验和期末考试等教学环节。
2．课堂教学采用启发式教学方法，理例结合，多媒体并用，引导学生加深对课程内容的理解，提高学生的学习兴趣和效果。 3．理论联系实际，通过本课程的教学，力争使学生在理解和掌握大纲所要求的知识内容的基础上，能正确地运用这些知识解决有关实际问题。 四、教学内容（要求编写所有章节的主要内容） 第一章人工智能概述 基本内容和要求： 1．人工智能的概念与目标； 2．人工智能的研究内容与方法； 3．人工智能的分支领域； 4．人工智能的发展概况。 第二章逻辑程序设计语言Prolog 基本内容和要求： 1．掌握Prolog语言的语句特点、程序结构和运行机理； 2．能编写简单的Prolog程序，能读懂一般的Prolog程序。 教学重点： Prolog程序设计。 教学难点： 表与递归，回溯控制 第三章基于图搜索的问题求解 基本内容和要求： 1．掌握状态图的基本概念、状态图搜索基本技术和状态图问题求解的一般方法，包括穷举式搜索、启发式搜索、加权状态图搜索和A算法、A*算法等； 2．掌握与或图的基本概念、与或图搜索基本技术和或图问题求解的一般方法； 3．理解一些经典规划调度问题（如迷宫、八数码、梵塔、旅行商、八皇后等问题）的求解方法； 教学重点：
全球智能制造发展现状 智能制造产业链涵盖智能装备(机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备)，工业互联网(机器视觉、传感器、、工业以太网)、工业软件 (ERP/MES/DCS等)、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。 全球范围来看，除了美国、德国和日本走在全球智能制造前端，其余国家也在积极布局智能制造发展。例如，欧盟将发展先进制造业作为重要的战略，在2010年制定了第七框架计划(FP7)的制造云项目，并在2014年实施欧盟“2020地平线”计划，将智能型先进制造系统作为创新研发的优先项目。加拿大制定的1994-年发展战略计划，将具体研究项目选择为智能计算机、人机界面、机械传感器、机器人控制、新装置、动态环境下系统集成。 根据工信部的统计，2010年以来我国制造业产值规模占全球的比重在 19%-21%之间。2016年，我国智能制造行业产值规模达12233亿元。据此测算，2016年，全球智能制造产值规模在8687亿美元左右。2017年，全球智能制造持续高速增长的态势，预计2017年全年产值规模将达到1万亿美元左右。 ◆全球工业机器人行业发展现状 工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。根据IFR(国际机器人联合会)发布的最新报告，2016年全球工业机器人销量继续保持高速增长。2016年全球工业机器人销量约29.0万台，同比增长14%。其中，中国工业机器人销量9万台，同比增长31%。IFR预测，未来十年，全球工业机器人销量年平均增长率将保持在12%左右。预计2017全年，全球工业机器人销量在33万台左右。 全球智能制造发展发展前景及趋势 2017年，具有连接和感知能力的机器人继续引领智能制造发展，随着AI 技术的进步，工业机器人也变得更加智能，并能够感知，学习和自己做决策。前瞻产业研究院结合当前全球智能制造的发展现状和发展趋势，保守估计未来几年全球智能制造行业将保持15%左右的年均复合增速，预计到2023年全球智能制造的产值将达到23108亿美元左右。 （三）面对智能制造发展的迫切需求及市场空间，国内各领域企业纷纷进军系统解决方案领域 国内智能制造改造需求迫切，系统解决方案市场需求广阔。一是随着国内劳动力人口逐渐减少以及劳动力成本的逐渐上升，企业迫切需要实施机器换人战略，就工业机器人来看，2014年国内工业机器人销售同比增长了56%。二是互联网时代，用户需求日趋多样化、定制化，企业订单呈现出小型化、碎片化的发展趋势，
《工业机器人》课程教学大纲 一．课程的性质与任务 课程性质：本课程综合介绍了机器人技术，设计思想和发展趋势 主要任务：本课程是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。 三．课程教学内容 第一章绪言 简述机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结构与分类。 第二章机器人学的数学基础 空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。 第三章机器人运动方程的表示与求解 机械手运动姿态、方向角、运动位置和坐标的运动方程以及连杆变换矩阵的表示，欧拉变换、滚-仰-偏变换和球面变换等求解方法，机器人微分运动及其雅可比矩阵等 第四章机器人动力学 机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤 第五章机器人的控制 机器人控制与规划 第六章机器人学的现状、未来 包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展
趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。不同类型机器人的研究发展状况等。四．教学的基本要求 采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力；理论以够用为度，且从应用的角度，尽量简化定量分析。 五．建议教材与教学参考书 1、机器人学、蔡自兴、清华大学出版社、2000 2、机器人学导论，约翰J.克雷格、西北工业大学出版社、1987 六．说明 1．本课程的教学原则上须由一定工作经验的讲师及讲师以上的教师担任，以保证理论知识和实践操作技能教学的需要。 2．本课程适用于高职数控技术应用、机电一体化、机电工程及自动化、机械工程与自动化等专业。 主编：张晖 主审：曹京生
《人工智能》教学大纲 课程名称：人工智能 英语名称：Artificial Intelligence 课程代码：130234 课程性质：专业必修 学分学时数： 5/80 适用专业：计算机应用技术 修（制）订人： 修（制）订日期：2009年2月 审核人： 审核日期： 审定人： 审定日期： 一、课程的性质和目的 （一）课程性质 人工智能是计算机科学理论基础研究的重要组成部分，人工智能课程是计算机科学技术专业的专业拓展选修课。通过本课程的学习使学生了解人工智能的提出、几种智能观、重要研究领域，掌握人工智能求解方法的特点。掌握人工智能的基本概念、基本方法，会用知识表示方法、推理方法和机器学习等方法求解简单问题等。 （二）课程目的 1、基本理论要求： 课程介绍人工智能的主要思想和基本技术、方法以及有关问题的入门知识。要求学生了解人工智能的主要思想和方法。 2、基本技能要求： 学生在较坚实打好的人工智能数学基础（数理逻辑、概率论、模糊理论、数值分析）上，能够利用这些数学手段对确定性和不确定性的知识完成推理；在理解Herbrand 域概念和Horn 子句的基础上，应用Robinson 归结原理进行定理证明；应掌握问题求解（GPS ）的状态空间法，能应用几种主要的盲目搜索和启发式搜索算法（宽度优先、深度优先、有代价的搜索、A 算法、A*算法、博弈数的极大—极小法、α―β剪枝技术）完成问题求解；并能熟悉几种重要的不确定推理方法，如确定因子法、主观Bayes 方法、D —S 证据理论等，利用数值分析中常用方法进行正确计算。 3、职业素质要求：结合实战，初步理解和掌握人工智能的相关技术。 二、教学内容、重（难）点、教学要求及学时分配 第一章：人工智能概述（2学时） …… ………………………………………………………………装……订……线…………………………………………………………………………………………………………… …………………………
工业机器人及智能制造发展现状及趋势分析 摘要：工业机器人及智能制造是多学科交叉的产物，随着社会科技的迅速发展，工业机器也不断地更新，智能制造的发展就是科技进步的体现。本文主要阐述了工业机器人及智能制造的发展现状，同时探讨了工业机器人以及我国智能制未来的发展趋势，希望能够给相关人士提供一些参考价值。 关键词：工业机器人智能制造发展现状趋势
目录 1、工业机器人的发展现状 (3) 2、智能制造发展现状 (3) 3、国产工业机器人技术的发展趋势 (5) 4、智能制造未来发展趋势 (6) 5、结束语 (7)
1、工业机器人的发展现状 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种相关功能的一种机器。目前，开发的第三代工业机器人，它可以接受人类的指挥，也可以按照预先编排的程序进行运行，还能够根据人工智能 技术制定的原则纲领行动。当前，工业机器人发展最具影响力的国家仍然是美国、日本以 及中国。美国在工业机器人技术的综合研究水平上还是处于领先的地位，日本生产的工业 机器人在数量、种类方面则居世界首位，而我国是当前全球消费工业机器人的最大市场，但是，随着我国科研资源的不断雄厚，工业机器人的必将逐渐趋向中国制造。机器人的运用 范围越来越广泛，即使在很多的传统工业领域中人们也在努力使机器人代替人类工作，包括电焊机器人、弧焊机器人、移动机器人、激光加工机器人、真空机器人、洁净机器人等普 遍应用，不仅具有高效性、持久性、速度与准确性，还能够更好地完成人力所不能完成的 难度高和危险性强的工作，在生产工作中更是零误差、零风险，为企业带来可观的经济效益。 2、智能制造发展现状 制造强国战略出台并实施，各级地方政府积极推进地区规划政策落实。 我国制造业步入新常态下的攻坚阶段，制造强国战略开始推进实施。经过多年的迅速 发展，我国已稳居世界制造业第一大国，对全球制造业的影响力不断提升。但是随着全球 经济结构深度调整，我国制造业面临“前后夹击"的双重挑战。从国内来看，经济发展正处于增速换档和结构调整阵痛的关键节点，制造业潜在增长率趋于下降。 随着互联网技术及理念加快渗透，制造企业着手推动商业模式、组织方式等多方位转型，以互联网为核心的新一代信息技术加快推广普及，推动企业组织流程、商业模式创新。一
工业机器人操作与编程（ABB）教学大纲 一、说明 1．课程的性质和内容 《工业机器人操作与编程（ABB）》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：ABB机器人基础知识及手动操作、ABB机器人的IO 配置、ABB机器人程序数据、ABB机器人程序的编写、ABB机器人的总线通信、ABB机器人TCP练习、ABB机器人搬运垛、ABB机器人智能分拣。 2．课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人，能够独立完成机器人的基本操作，能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写，为学生从事专业工作打下必要的专业基础。 （1）通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。 （2）熟悉ABB机器人安全注意事项，掌握示教器的各项操作。 （3）掌握ABB机器人的基本操作，理解系统参数配置；学会手动操纵。 （4）掌握ABB机器人的I/O标准板的配置，学会定义输入、输出信号，了解Profibus适配器的连接。 （5）掌握ABB机器人的各种程序数据类型，熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。 （6）掌握RAPID程序及指令，并能对ABB机器人进行编程和调试。 （7）熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题 （1）本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主，注意培养学生对机器人编程和维护的能力。 （2）在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。 （3）编程教学时，应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。
二、学时分配表 三、课程内容及要求 项目一 ABB机器人基础知识及手动操作 教学要求 1．了解工业机器人的发展及机器人安全注意事项。 2．掌握ABB机器人示教器的使用 3．掌握示教器上基本的功能操作。 教学内容 任务一工业机器人的概述和安全注意事项 任务二认识示教器——配置必要的操作环境 任务三ABB机器人事件信息查询及数据备份与恢复 任务四ABB机器人的手动操纵 任务五ABB机器人的转数计数器更新操作 教学建议
附件1： 《工业机器人操作与编程》课程教学大纲 一、课程教学目的 工业机器人操作与编程课程是机械工程(工业机器人方向)专业方向的一门主要专业技术课，是一门工业机器人应用的基础课程。其目的是使学生学习掌握典型工业机器人的基本编程和操作知识，使学生对机器人各个工作站在夹具动作、物料搬运、周边设备运动等多种配合使用有深刻认识。培养学生在机器人编程方面具备分析与解决问题的能力，培养学生在机器人操作方面具有一定的动手能力，为毕业后从事相关的专业工作打下必要的技术基础。 二、课程教学要求 本课程以工业机器人操作与编程为教学方向。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解工业机器人的工作原理、系统组成及基本功能。 2．掌握工业机器人的控制方式及手动操作。 3．掌握工业机器人搬运、涂胶、喷涂、上下料、码垛等运动特点及程序编写方法。 4．能使用工业机器人基本指令正确编写搬运、涂胶、喷涂、上下料、码垛等控制程序。 5．了解工业机器离线编程的意义以及智能化发展的必然性。 三、课程教学重点和难点 1.教学重点：工业机器人的控制方式及手动操作，工业机器人搬运、涂胶、喷涂、上下料、码垛等运动特点及程序编写方法。 2.教学难点：工业机器人离线程序编写和工业机器人操作
四、课程教学时数分配 五、理论教学内容与学时分配 第一章认识工业机器人（2学时） 【教学目的】 通过本章节的学习，可充分的认识工业机器人工作原理、系统组成及基本功能。 【教学要求】 通过本章节学习，学生要掌握工业机器人的结构；理解工业机器人坐标系的意义；熟悉示教器的操作界面及基本功能，会启动工业机器人；能完成单轴移动的手动操作，会控制机器人回到参考的。 【重点难点】 理解工业机器人的坐标意义，理解工业机器人的工作原理、系统组成及基本功能。 【教学内容】 第一节工业机器人的组成、规格与基本操作 1.工业机器人的分类及应用 2.工业机器人的组成 3.工业机器人的坐标系 4.工业机器人的基本规格 5.工业机器人的工作空间 6.工业机器人的电气控制柜 7.示教器基本功能与操作 8.工业机器人操作安全注意事项 第二节手动操作工业机器人 1.工业机器人的手动运行界面 2.工业机器人的基本操作 第二章搬运编程与操作（4学时） 【教学目的】
《人工智能》教学大纲 一、课程概述 1. 课程研究对象和研究内容 人工智能是计算机与自动化学科的一门分支学科。它研究如何用机器来模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、学习、规划、诊断等智能活动。人工智能是当前科学技术中正在迅速发展，新思想、新观点、新技术不断涌现的一个学科，也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。 《人工智能》（双语）课程的主要目标是为大学本科高年级学生提供有关人工智能理论以及应用所必需的知识和技能；掌握人工智能的基本原理；掌握设计开发智能系统的基本方法。 2. 课程在整个课程体系中的地位 人工智能原理是计算机科学技术类专业的应用学科。前修课程包括：离散数学、数据结构、算法分析与设计等，后续课程：专家系统，知识工程，该课程可以在大学三、四年级开设。 二、课程目标 1．熟练掌握图搜索策略，熟练掌握回溯策略、图搜索策略的过程以及算法（BACKTRACK 以及A*算法），掌握一些典型问题的启发式函数。 2．掌握用命题逻辑、一阶逻辑表示知识的方法，并在此基础上进行推理，熟练掌握归结方法以及归结反驳过程，熟练掌握利用归结反驳方法进行推理。 3．掌握基于贝叶斯规则的不确定性推理，掌握条件概率、独立、条件独立及贝叶斯公式；掌握利用贝叶斯定理检测垃圾邮件的基本方法。 三、课程内容和要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道———是指对这门学科和教学现象的认知。 理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。 掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。
《工业机器人》课程教学大纲 一．课程基本信息 《工业机器人》是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，为今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 开课单位：机械工程学院 课程编号： 02010267b 英文名称：INDUSTRIAL ROBOT TECHNOLOGY 学时：总计32学时，其中理论授课26学时，实验（含上机）6学时 学分：2学分 面向对象：机械电子工程专业 先修课程：《线性代数》，《测试技术及仪器》，《电工电子学》，《机械设计基础》 教材： 《工业机器人》第二版吴振彪王正家主编(华中科技大学出版社) 主要教学参考书目或资料： 1 《工业机器人技术基础》孙树栋主编（西北工业大学出版社） 2 《机器人与控制技术》孙迪生，王炎主编机械工业出版社，1997 二．教学目的和任务 《工业机器人》是机械电子工程的专业选修课，通过本课程的学习，使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力。 三．教学目标与要求 本课程系统的介绍了机器人设计、控制、编程和使用的理论基础和技术要点，包括工业机器人的一般概论，机器人运动学，静力/动力学分析，工业机器人机械系统设计，工业机器人的控制和工业机器人的应用等内容。通过课程学习，使学生掌握工业机器人的基本原理、基础知识，对工业机器人机械系统的总体设计方法有初步了解，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。 四．教学内容、学时分配及其基本要求 第一章绪论(2学时) （一）教学内容 1、工业机器人的定义、应用领域与发展； 2、工业机器人的组成、分类及技术参数。 （二）基本要求 1、明确本课程的研究对象、内容、性质、任务； 2、了解工业机器人的定义、应用领域与发展方向； 3、了解工业机器人的组成、分类及技术参数。 第二章工业机器人运动学(6学时含讲授4学时，实验2学时)
生物技术应用 生物技术应用（Biotechnology applications）是指生物技术在各方面的应用。生物技术是应用生物的领域。生物技术是利用有机体和生物过程在工程，技术，医药和其它要求生物产品的领域制成产品。 生物技术需要纯生物科学（遗传学，微生物学，动物细胞培植，分子生物学，生物化学，细胞生物学等）以及生物学外的领域（化学工程，生物加工工程，信息技术，生物机器人）的知识。相反，现代的生物科学（包括分子生态学概念）是和生物技术的发展密切相关的。现代的生物技术还包括遗传工程和细胞及组积培植技术。 中文名：生物技术应用，英文名：Biotechnology applications，含义：生物技术在各方面的应用，应用领域：农业、医药、轻工食品、海洋开发等。 应用： 生物技术在四个主要工业领域应用；包括医疗保健，谷物生产和农业，谷物非食品利用和其它产品（生物所能分解的塑料，植物油，生物燃料）及环境的使用。例如，生物技术的一种应用是直接用有机体生产有机产品（例，包括蜜蜂和牛奶的生产）。另外的例是生物浸矿采矿工业用已有的细菌。生物技术还用到回收，废品处理，清理污物（生物处理法）和生产武器。 一系列发展产生了生物技术的一些分支，例如： 生物信息学是利用计算技术处理生物问题的多学科领域。使很快组织和分析生物数据成为可能。它可称为计算生物学。 生物信息学在各领域内起作关键的作用；如功能基因组学，结构基因组学和蛋白组学；并在生物技术和制药方面形成了关键成份。
兰色生物技术是一项用到海里和水生应用的生物技术，但较少用。 绿色生物技术是一项用到农业生产的技术。一个例子是通过微细菌增殖，选择和驯化植物。另一例子是设计转基因植物在有或无化学药品特别环境中生长。希望绿色生物技术可产生比传统工业和农业更好的效果。 红色生物技术是应用医药方面的技术。一些例子是设计生产抗菌素，以及改变基因治疗疾病的基因工程。 白色生物技术，也称工业生物技术，是应用到工业生产的技术。例子是设计一个有机体去产生有用的化学医药。 现代生物技术可在医药的下列方面应用： 遗传药理学 遗传药理学研究个体遗传如何影晌他/她的身体对药物的反应。遗传药理学的着眼点在能设计和生产适合每个个体遗传特性的药物。 制药产品 大多数传统制药用简单分子；这些是由经验处理疾病的痛症而得来。生物制药用生物大分子，如蛋白和从疾病产生的机理有针对性地选用。这是一个相对年轻的工业。 小分子用化学制造，但大分子要用在人体内的活细胞：如细菌细胞，动物或植物细胞。小细胞的药可制成药片；但大分子的药则要注射。 基因测试 基因测试可直接试验DNA 分子本身。可测出它是否有变异。 基因疗法 可用正常基因补充或替换有缺陷的基因治病。 克隆
《工业机器人》课程教学大纲 课程编号：0803701069 课程名称：工业机器人 英文名称：Industrial Robot 课程类型：专业任选课 总学时：32 讲课学时：24 实验学时：8 学分：2 适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业、四年制机械电子工程专业。 先修课程：高等数学、线性代数、工程制图、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电子技术、电工技术、机械制造基础、互换性与技术测 量、液压与气压传动、机电传动控制、单片机原理及应用、自动控制原理等。 一、课程性质、目的和任务 工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 二、教学基本要求 本课程以机器人为研究对象，以工业机器人为重点。学完本课程应达到以下基本要求：1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。 3．了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。 4．了解机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点。 5.了解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。 6．了解工业机器人工作站及生产线的基本组成和特点。 7．对操纵型机器人、智能机器人有一般的了解。 三、教学内容及要求 绪论 0.1概述 0.1.1机器人的由来与发展 0.1.2机器人的定义 0.1.3机器人技术的研究领域与学科范围 0.2机器人的分类 0.2.1 按机器人的开发内容与应用分类
生物生产机器人 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 生物生产是指以植物和动物等生物为加工对象的生产活动。 在生物生产领域有很多种无人操作的机械系统，例如无人驾驶拖拉机、联合收割机、移植机以及自动推进器等都正在发展，它们通过联合传感系统自行在田间行走。在植物工厂，许多种植、间苗、施肥、收获及包装等过程都发展成为无人操作的自动化机械系统；许多谷物干燥机、水稻磨粉机和剥壳去皮机也都已能完全自动地执行整个任务过程并达到一定的智能化水平。 为什么生物生产机器人是必需的呢？理由如下：（1）虽然已有很多农业作业实现了机械化，但仍然存在不少危险、费力又单调乏味的作业，不适合人力去完成却又需要一定的人类智能才能实现；（2）许多国家农业劳动人口的可利用率正以令人担忧的速度下降，从当前趋势来看，相比于其它许多产业，农业对年轻一代的吸引力较小，这表明在不远的将来，农业人力资源的供应量将会继续下降。生物生产机器人的发展，尤其是具有专业知识的那一类型的生物生产机器人的发展，将能满足保存某些农业专业技能的需要；(3)如果生产要继续，那么劳力缺乏问题必将导致劳动力价格的上涨；（4）市场对产品质量的要求已成为生物生产的一个重要因素，而产品质量的评估主要是靠人来判断的，虽然人的感觉和判断能力还未完全被机器所替代，但人的判断的稳定性和一致性是不可靠的，为此人们花费了相当大的精力来解决机器的感知能力问题，这也是生物生产机器人的一项重要特征。 生物生产机器人需要处理处于生长状态的生物体。处于生长状态的植物和动物的属性是动态变化的，生物生产机器人常需适应作业对象的个别变化特性。 要使生物生产机器人适合生物体的特征，生物生产机器人的组成和性能就可能不同与工业机器人。首先，生物体的属性是各种各样且多变的，因而生物生产机器人在处理生物体时必须是灵活的、多功能的，在大多数情况下，当末端执行器与生物体相接触时柔性处理是必要的。第二，在识别周围环境时常希望机器人具有一定程度的智能。第三，机器人常要在非结构化的、苛刻的和变化的环境下作业。第四，除了那些传统机器人所具备的安全装置之外，当生物生产机器人与操作人员一起作业时可能还需要一些特殊的安全装置。最后，为使机器人能获得潜在的使用者的认可，它的操作界面必须简单，且货币投资要有成本效益。
课程编号： 课程名称：机器人学 《机器人学》教学大纲 一、课程的地位、性质何任务 本课程是自动化、机械类专业为培养高级工程技术应用型人才而开设的硕士研究生选修课程。面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。世界的明天将更加美好。但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。 机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。 通过本课程的学习，培养学生的思维能力和严谨的求学态度，本课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生达到以下基本要求： （1）了解机器人的特点、结构与分类。了解机器人学的研究领域及其与人工智能的关系。 （2）掌握机器人运动方程的表示及运动方程的求解。 （3）掌握机器人动力学方程。 （4）了解机器人的基本控制原则，初步掌握机器人的位置控制和柔顺控制以及机器人的分解运动控制。 （5）了解机器人规划的作用和任务，初步认识机器人的轨迹规划问题。 （6）了解机器人编程的要求和分类、机器人语言系统的结构和基本功能。
人工智能》课程教学大纲 、课程基本信息 二、课程教学目标 《人工智能》是计算机科学与技术专业的一门专业拓展课，通过本课程的学习使本科生对人工智能的基本内容、基本原理和基本方法有一个比较初步的认识，掌握人工智能的基本概念、基本原理、知识的表示、推理机制和智能问题求解技术。启发学生开发软件的思路，培养学生对相关的智能问题的分析能力，提高学生开发应用软件的能力和水平。 三、教学学时分配
四、教学内容和教学要求 第一章人工智能概述（3 学时） （一）教学要求 1.掌握人工智能的基本概念； 2.理解人工智能的发展状况。 3.理解人工智能的基本技术； 4.了解人工智能的研究途径与方法； 5.了解人工智能的分支领域； （二）教学重点与难点教学重点：人工智能的基本技术。教学难点：三大学派的研究途径与方法。 （三）教学内容 第一节人工智能的基本概念 1.什么是人工智能 2.强人工智能与弱人工智能 3.脑智能和群智能 4.符号智能和计算智能 第二节人工智能发展概况 1.人工智能学科的产生
2.人工智能学科的发展 3.人工智能三大学派 第三节人工智能研究途径与方法 1.人工智能的研究目标 2.人工智能的研究方法 3.人工智能的研究内容 第四节人工智能基本技术 1.推理技术 2.搜索技术 3.知识库技术 4.归纳技术 5.联想技术第五节人工智能的应用 1.难题求解 2.机器定理证明 3.自动程序设计 4.模式识别 5.机器翻译 6.智能管控 7.智能决策 8.智能人机接口 第六节人工智能的影响 1.人工智能对人类的影响 2.人工智能对社会的影响 本章习题要点：对基本概念、技术、方法的理解。 第二章智能程序设计语言（5 学时）（一）教学要求 1．了解常见的几种人工智能程序设计语言；