ROS机器人程序设计课程进度安排-2023-2024-2

进度安排由人工智能审核制定。

课程

教学进度表预期效果与课程内容详细描述

一、预期效果

此教学进度表旨在确保《ROS机器人程序设计》课程在2023~2024学年度第二学期内,按照预定的教学计划和进度,有序、高效地进行。通过本课程的教学,预期学生能够:

  1. 掌握ROS(机器人操作系统)的基本概念、架构和主要组件,了解ROS1与ROS2的区别与联系。
  2. 学会在ROS环境下进行机器人软件的开发,包括编写ROS节点、实现机器人功能、进行通信与交互等。
  3. 掌握机器人3D建模与仿真的方法,能够使用URDF和xacro文件创建自定义机器人模型,并在仿真环境中进行测试。
  4. 熟悉机器人导航功能包的使用,包括创建变换、发布传感器消息、构建地图、实现自适应定位与避障等。
  5. 了解MoveIt!的使用,能够进行机械臂的运动规划、抓取放置等任务。
  6. 学会在ROS环境下使用传感器,包括游戏手柄、RGBD传感器等,并处理传感器数据。
  7. 掌握计算机视觉在ROS中的应用,包括摄像头驱动、OpenCV库的使用、视觉里程计等。
  8. 熟悉点云处理的基本方法,包括点云库的使用、滤波、配准与匹配等。

通过本课程的学习,学生将具备ROS机器人程序设计的基本能力,为后续从事机器人研发、应用与维护工作打下坚实的基础。

二、课程内容

本课程将围绕ROS机器人程序设计展开,涵盖从基础知识到高级应用的各个方面。主要内容包括:

  1. ROS入门与基础:介绍ROS的基本概念、发展历程和生态系统,讲解ROS的安装与配置,以及ROS文件系统、计算图、社区等方面的知识。
  2. ROS架构与概念:深入剖析ROS的架构和关键概念,包括节点、消息、服务、话题等,并通过实际案例演示ROS节点间的通信与交互。
  3. 可视化和调试工具:介绍ROS的可视化工具和调试方法,帮助学生快速定位和解决机器人软件开发中的问题。
  4. 3D建模与仿真:讲解如何使用URDF和xacro文件创建自定义机器人模型,并在ROS仿真环境中进行测试和验证。
  5. 导航功能包:介绍机器人导航的基本原理和实现方法,包括建图、定位、路径规划、避障等关键技术。
  6. MoveIt!应用:学习使用MoveIt!进行机械臂的运动规划、抓取放置等任务,提升机器人的操作能力。
  7. 传感器应用:介绍在ROS环境下如何使用各种传感器,包括游戏手柄、RGBD传感器等,并讲解传感器数据的处理与应用。
  8. 计算机视觉:学习ROS与OpenCV的结合应用,包括摄像头驱动、图像处理、视觉里程计等关键技术。
  9. 点云处理:介绍点云的基本概念和处理方法,包括点云库的使用、滤波、配准与匹配等高级应用。

通过以上内容的学习,学生将全面掌握ROS机器人程序设计的技术和方法,为未来的机器人研发和应用奠定坚实的基础。

以下是根据您提供的模板制作的“教学进度表”。请注意,我在制作表格时,对于“习题、实验、设计、实践或科学实验名称”这一列,我基于课程内容和常见的实践内容进行了假设性的填写。在实际应用中,您需要根据实际的教学计划和课程内容来填写这一列。

周次起止日期讲课内容分章和分节的名称课时数习题、实验、设计、实践或科学实验名称课时数
12.26-3.03课程准备2课程准备与入门了解ROS1
23.04-3.10第1章 ROS1/ROS2入门2ROS环境搭建与测试1
33.11-3.17第2章 ROS1/ROS2架构及概念2ROS节点创建与通信实验1
43.18-3.24第2章 ROS1/ROS2架构及概念2ROS服务与服务器客户端实验1
53.25-3.31第3章 可视化和调试工具2ROS可视化工具实践1
64.01-4.07第3章 可视化和调试工具2ROS调试工具实践1
74.08-4.14第4章 3D建模与仿真2URDF模型创建与仿真实践1
84.15-4.21第4章 3D建模与仿真2xacro文件创建与仿真实践1
94.22-4.28第5章 导航功能包入门2机器人导航基础实践1
104.29-5.05
115.06-5.12第5章 导航功能包入门2高级导航功能实践1
125.13-5.19第6章 导航功能包进阶2机器人避障与目标发送实践1
135.20-5.26第6章 导航功能包进阶2机器人定位与地图构建实践1
145.27-6.02第7章 使用MoveIt!2机械臂运动规划与抓取实践1
156.03-6.09第8章 在ROS1/ROS2下使用传感器2传感器数据读取与处理实践1
166.10-6.16第9章 计算机视觉2ROS与OpenCV图像处理实践1
176.17-6.23第10章 点云2点云处理与配准实践1
186.24-6.30课程总结与复习2综合实践与项目展示1
总计32总计16

请注意,我在第10周留出了空白,因为您提供的表格中第10周并没有填写讲课内容,如果您有遗漏或者需要补充,请根据实际情况进行调整。

此外,表格最后的“总计”行是我根据前面的课时数计算得出的,您可以根据实际情况进行核对和调整。

最后,教学院长(签名)部分需要由实际的教学院长签名,我无法为您提供签名,请确保在实际使用时,这一部分得到适当的填写。

实验 

电气与自动化工程学院学期实验教学计划进度表——ROS机器人程序设计

一、预期效果

通过本学期的实验教学计划进度表,预期达到以下效果:

  1. 知识与技能掌握:学生将熟练掌握ROS机器人程序设计的基本概念、原理和方法,包括ROS1与ROS2的基本操作、架构及概念、可视化与调试工具的使用、三维建模与仿真、导航功能实现、MoveIt!应用以及外设与传感器的集成等。

  2. 实验操作能力:学生将具备独立进行实验设计和操作的能力,能够按照实验指导书的要求,完成实验任务,并进行数据分析和实验报告撰写。

  3. 问题解决能力:学生将学会在实验中遇到问题时,能够独立思考、分析问题并找到解决方案,培养解决问题的能力。

  4. 团队协作与交流能力:通过实验过程中的小组讨论和合作,学生将提高团队协作能力和沟通能力,培养合作精神。

二、具体内容

根据实验教学计划进度表,具体实验内容如下:

  1. ROS1/ROS2入门实验:介绍ROS1和ROS2的基本概念和安装配置,通过蓝桥云课平台,进行基本的ROS操作实验,使学生初步了解ROS的使用方法。

  2. ROS架构及概念实验:通过cocubesim仿真环境,深入剖析ROS的架构和关键概念,包括节点、话题、服务等,使学生掌握ROS通信机制。

  3. 可视化和调试工具实验:利用ROS提供的可视化和调试工具,进行ROS系统的状态监测和调试,帮助学生快速定位和解决实验中遇到的问题。

  4. 三维建模与仿真实验:使用f1tenth机器人模型,进行三维建模和仿真实验,使学生掌握机器人建模和仿真的基本方法。

  5. 导航功能实验:通过实现f1tenth机器人的导航功能,包括建图、定位、路径规划等,使学生掌握机器人导航的关键技术。

  6. 使用MoveIt!实验:利用MoveIt!工具,进行机械臂的运动规划和抓取实验,提升学生的机器人操作能力。

  7. 外设与传感器集成实验:通过集成外设和传感器,进行机器人感知和控制实验,使学生掌握机器人与外部环境的交互方法。

每个实验项目都包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果与分析等部分,确保学生能够全面了解实验内容,掌握实验技能,并在实验过程中进行思考和总结。

通过本学期的实验教学计划进度表的实施,学生将能够全面系统地学习ROS机器人程序设计相关知识,提高实践能力和解决问题的能力,为未来的机器人研发和应用奠定坚实的基础。

电气与自动化工程学院学期实验教学计划进度表

2023-2024学年第2学期

课程名称:ROS机器人程序设计

是否独立设课:否

学生总人数:4

实验指导教师:张瑞雷

职称:讲师

台套数/批数:4

地点:智能制造工程实践中心323

教材、参考书、讲义:ROS机器人编程实践

面向专业:机器人工程(含智能制造)

本课程实验计划共16学时,7个实验项目,共8周,实际16课时

周次星期时间实 验 项 目班级人数时数任课教师
18:00-9:50ROS1/ROS2入门-蓝桥云课基本操作机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
38:00-9:50ROS1/ROS2架构及概念-cocubesim机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
58:00-9:50可视化和调试工具-cocubesim机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
78:00-9:50三维建模与仿真(f1tenth)机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
98:00-9:50导航功能(f1tenth)机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
118:00-9:50导航功能(f1tenth)进阶机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
138:00-9:50使用MoveIt!(ABB)机器人工程(含智能制造)42张瑞雷
158:00-9:50外设与传感器集成实验机器人工程(含智能制造)42张瑞雷

备注:

  1. 每周的实验项目需提前做好准备,确保实验器材和软件环境的正常运行。
  2. 任课教师需按照实验进度表进行实验教学,确保实验内容的完整性和深度。
  3. 学生需按时参加实验,认真完成实验任务,并按照要求提交实验报告。
  4. 实验教学期间,教师应注重学生的实验操作能力和问题解决能力的培养。

此实验教学计划进度表将作为本学期ROS机器人程序设计课程实验教学的重要依据,请相关教师和学生严格按照计划执行。

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