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机器人工程专业培养方案
2021-08-25 11:25 机械工程学院  机械工程学院 审核人:   (阅读量:)

机器人工程专业

一、 专业简介

本专业作为教育部备案批准的新工科专业,是顺应国家建设需求和国际发展趋势而设立的一个新兴专业。该专业面向国家特别是京津冀地区机器人相关应用行业的发展需求,深化机器人科学与工程学科特色,培养掌握机器人基础理论和专业知识,具有较强的实践能力与创新意识,从事机器人设计与开发、机器人系统集成、机器人智能感知与学习等相关工作,能解决复杂工程问题的机器人工程师应用型高级工程技术人才。

本专业将机器人设计与集成作为主要研究对象,主要学习机械、电子、计算机、人工智能等多学科的相关理论知识、方法及技术。学生具有厚基础、宽口径、重实践、富创新的特点,毕业生能够胜任机器人及相关领域的设计制造、技术开发、运行维护、科学研究和生产管理等工作,具备良好的专业素质和人文素养,具备较强的创新意识和实践动手能力,具有融合多学科基础理论的专业优势。

本专业注重学生的项目实践能力和学术综合能力的培养。从大二开始对学生实行学术导师制培养方式。根据学生的学习兴趣,引导学生参加学术导师的项目开发与学术研究,包括参加机器人学科竞赛、申报国家大学生创新创业项目、申请国家发明专利以及发表学术论文等工作。通过课程学习与项目研究,培养学生的创新意识和实践动手能力,引导学生养成良好的学习习惯、学习方法和自主学习能力。

二、 培养目标及毕业要求

(一) 培养目标

本专业适应国家特别是京津冀地区机器人相关应用行业的发展需要,培养在跨文化和多学科背景下,能够考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素,具有实践能力与创新精神,从事以机器人及相关领域的设计制造、技术开发、科学研究、工程应用等工作,能解决复杂工程问题的机器人工程师应用型高级工程技术人才。

预期毕业生在毕业后5年左右能够达到如下的职业和专业成就:

培养目标1: 能适应机器人及相关应用行业的技术发展,认识工程实践对于客观世界和社会的影响;了解相关法律法规、熟悉行业标准,深化自身的机械、电子、计算机及人工智能等专业基础知识,扩展自身能力,取得职业生涯上的进步。

培养目标2: 能基于良好的科学知识和工程实践活动,运用科学方法和观点并使用现代工具分析、设计和研究机器人产品及系统集成;运用工程管理原理与经济决策方法设计及实施机器人工程解决方案,参与解决方案效果的评价并提出改进方案,以满足企业和机构的需求。

培养目标3: 能基于工程实践活动,在跨文化和多学科背景下,具有良好的国际视野和沟通技巧;正确认识在项目团队中的角色定位,依据相关质量标准、程序开展工作,胜任机器人及相关应用行业的系统方案设计、机器人系统集成、机器人技术开发、机器人现场安装、调试与应用维护等工作。

培养目标4: 能在从事专业相关活动中,全面考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素;具备社会责任感并坚守职业道德规范,具有创新意识,成为机器人及相关应用行业的工程技术人才,并持续自我发展。

(二) 毕业要求

毕业生应获得如下方面的知识和能力:

1.工程知识:掌握数学、自然科学、工程基础和机器人工程专业知识,能够用于解决机器人产品设计及系统集成中的复杂工程问题。

2.问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析机器人产品设计及系统集成中的复杂工程问题,以获得有效结论。

3.设计/开发解决方案:在考虑安全与健康、法律法规与相关标准以及社会、文化、环境等制约因素的前提下,能够针对机器人产品设计及系统集成中复杂工程问题的解决方案,设计和集成满足特定需求的机器人核心零部件、整机和控制系统,并能够在设计和集成环节中体现创新意识。

4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对机器人产品设计及系统集成中的复杂工程问题进行研究,设计与机构学、控制方法与策略、系统安装与集成等方面相关的实验,分析与解释数据,并通过信息综合得到合理有效的结论。

5.使用现代工具:在解决针对机器人产品设计及系统集成等复杂工程问题的活动中,具有开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具进行工程实践的能力,包括对复杂工程问题的建模、预测与模拟,并能够理解其局限性。

6.工程与社会:能够基于机器人工程专业相关背景知识进行合理分析,评价本专业的工程实践、复杂工程问题与解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。

7.环境和可持续发展:了解环境保护的相关法律法规条例及行业安全规范,能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

8.职业规范:践行社会主义核心价值观,热爱祖国,具有人文社会科学素养、社会责任感;能够在机电装备制造业及相关行业的工程实践中,理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。

9.个人和团队:能够在多学科背景下的团队中,理解并承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10.沟通:能够针对机器人及相关应用行业中的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令;掌握一门外语,能够比较熟练地阅读机器人工程领域的外文文献,具有一定的国际化视野,具有在跨文化背景下进行有效沟通的能力。

11.项目管理:理解并掌握机器人及相关应用行业中涉及的工程管理原理与经济决策方法,并能够应用于多学科环境下的工程实践中。

12.终身学习:对自主学习和终身学习有正确的认识,具有不断学习和适应发展的能力。

(三) 毕业要求与课程关联图

本专业学生毕业要求与核心课程之间的关联图

毕业要求

核心课程

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

工程力学










工程制图










电工电子技术










机械原理、机械设计









机器人技术基础









自动控制原理










嵌入式系统原理与设计










机器人驱动与控制技术











机器人机械系统设计











机器人传感器及其应用











机器人系统集成与应用











图像处理与机器视觉











机器学习与人工智能











机器人创新设计、机器人相关课程设计








生产实习、专业设计







工业机器人工程实训








毕业设计








三、 核心课程及实践环节

(一) 核心课程

专业核心课程:工程制图、工程力学、电工电子技术、机械原理、机械设计、机械制造技术基础、机器人技术基础、嵌入式系统原理与设计、机器人驱动与控制技术、自动控制原理、机器人机械系统设计、机器人传感器及其应用、机器人系统集成与应用、图像处理与机器视觉、机器学习与人工智能。

(二) 主要实践性教学环节

主要实践教学环节:军训、工程训练IB、工程训练IIA、机械制图与测绘、机器人专业认识实习、机器人创新设计、机器人结构设计课程设计、机器人运动控制课程设计、生产实习、专业设计、工业机器人工程实训、毕业设计等。

四、 学制、授予学位及学分基本要求

学制:学制为4年,弹性修业年限3-6年。

学位:工学学士学位。

学分:学生至少获得167学分才能达到本专业毕业要求。


本专业的指导性最低学分框架如表2所示:

机器人工程专业指导性最低学分框架表

课程模块

课程类别

最低学分要求

1年级

2-4年级

通识教育课程

48学分)

思政类

5

11

外语类

10


程序设计语言

3


通用管理知识概论


1

大学生心理健康

2


创业基础


2

大学生职业生涯规划

2


军事理论

2


体育

2

2

博雅及劳动教育模块

2


通识教育选修课程


4

数学与自然科学类课程

24.5学分)

高等数学

11


工程数学

3

3

大学物理及物理实验

5

2.5

学科基础课

37学分)

工程基础类

5.5

13.5

专业核心课


18

专业课程

23学分)

专业必修课


13

专业选修课


10

集中性实践教学环节

34.5学分)

工程训练

4

1

军事训练

2


专业集中性实践环节


27.5

小计

58.5

108.5

总学分

167

 

 

 

 

五、 课程设置与学分分布

机器人工程专业课程设置表


六、 核心课程逻辑关系图


七、 毕业生未来发展

专业负责人:王肖锋

校对人:刘

教学副院长:田

 

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