东北林业大学机电工程学院

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机器人工程专业人才培养方案(2023)

( 发布: 时间:2024年10月21日  原作者图文:   )

机器人工程专业人才培养方案

(专业代码:080803T


一、培养目标

本专业面向智能制造和高端智能装备对机器人技术人才的迫切需求,培养具有家国情怀和高度社会责任感、良好的科学和人文素养,数理基础扎实,掌握机械、材料、控制、计算机、电子信息等多学科基础理论知识与基本技能,具备从事机器人与智能制造系统设计、核心零部件设计、集成开发、工程应用等方面的工作能力,富于创新精神,工程实践能力突出、国际视野开阔的高素质复合型人才。

本专业学生毕业后5年左右在社会与专业领域的预期为:

1.具有深沉的家国情怀、良好的人文科学素养和职业道德,熟悉相关的行业规范和法律法规,致力于利用自己的知识和能力服务社会;

2.掌握机器人技术相关的机械、材料、控制、计算机和电子信息等多学科基础理论,能熟练运用最新的理论方法和软件工具,解决机器人领域相关技术或产品在研究、设计与应用过程中遇到的问题;

3.具有较强的团队意识及沟通交流能力,能够对工程项目的组织和实施进行管理具备判断、决策和解决问题的能力;

4.能够了解行业的发展趋势,不断学习行业的前沿技术能综合考虑多学科专业知识及相关影响因素,针对新技术和新产品提出可行性方案,具备可持续发展理念和国际化视野。

二、毕业要求

本专业毕业生应具有以下几方面的知识和能力:

1.工程知识:能够将数学、自然科学、机器人工程领域的相关基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

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,并通过文献研究,识别、表达、分析机器人系统工程问题,以获得有效结论。

3.设计/开发解决方案:能够设计针对机器人系统工程问题的解决方案,设计满足特定需求的机器人系统、部件或工艺流程,并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。

4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对机器人机构设计、动力学建模和多模态感知等复杂机器人工程问题进行研究,包括设计实验、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:能够在机器人工程实践中,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,并能够理解其局限性。

6.工程与社会:能够基于机器人工程领域相关背景知识进行合理分析,评价机器人工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、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:能够理解和评价针对复杂工程问题的机器人领域工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

8.职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在机器人领域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承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10.沟通:能够就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、清晰表达个人见解等,并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

11.项目管理:理解并掌握机器人领域工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。

12.终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。

三、毕业要求实现矩阵

毕业要求(知识、能力与素质要求)

实现课程(必修)

要求 1工程知识:能够将数学、自然科学、机器人工程领域的相关基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

1.1 掌握相关数学知识,并将其用于实际工程问题的数学建模、求解与数据处理

高等数学A、线性代数、计算方法复变函数与积分变换、概率论与数理统计

续表

毕业要求(知识、能力与素质要求)

实现课程(必修)


1.2 掌握相关自然科学的基础理论和思维方法,并能将其应用于解决实际工程问题

大学物理B理论力学、电路与电子学、材料力学B、人工智能基础

1.3 掌握机械、自动化、计算机等相关专业基础知识能将其用于解决机器人设计、制造、控制等工程问题

VC++程序设计、微机原理与接口技术、机械设计基础A液压与气压传动、自动控制原理

1.4 掌握机器人技术基础理论和专业知识,并能用于解决机器人领域的复杂工程问题

机器人学数学基础、机器人、机器人机构学、农林机器人技术基础

要求 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,并通过文献研究,识别、表达、分析机器人系统工程问题,以获得有效结论。

2.1 运用数学、自然科学原理识别机器人系统工程中的科学和技术问题

电路与电子学、材料力学B、机器人机构学

2.2 掌握机器人相关专业基础理论知识,够对研究对象进行正确的表达,认识到解决问题有多种方案可选择

机器人学数学基础、机器人学、机器人动力学与控制

2.3 能够综合运用机器人工程专业基础理论和研究方法,借助文献资料来分析复杂工程问题,获得有效结论

机械设计基础课程设计、林地移动机器人设计与实践液压与气压传动课程设计

要求 3设计/开发解决方案:能够设计针对机器人系统工程问题的解决方案,设计满足特定需求的机器人系统、部件或工艺流程,并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。

3.1 能够在机器人系统设计开发中,综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素,并体现创新意识

工程伦理、人工智能基础、机电一体化系统综合设计与实践

3.2 能够完成机器人系统方案的设计,对设计方案进行优选

机器人机器人创新设计与实践仿生机器人设计与实践

3.3 能够通过建模进行机器人结构、驱动控制系统及单元的参数计算

机器人机构学、机器人动力学与控制林地移动机器人设计与实践、

3.4 能够用图纸、报告和实物等形式,呈现设计成果

机械制图基础、机械设计基础课程设计、液压与气压传动课程设计、毕业设计(论文)

要求 4研究:能够基于科学原理并采用科学方法对机器人机构设计、动力学建模和多模态感知等复杂机器人工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1能够基于科学原理并采用科学方法,机器人相关的机构装置设计、运动特性分析和多模态感知方法,通过文献研究调研,探究研究路线,设计实验方案

电路与电子学、机器人机构学、机器人感知技术

4.2 能够根据实验方案构建实验系统,进行实验

微机原理与接口技术实验、液压与气压传动实验、机器人动力学学与控制(实验

4.3 能够对实验结果进行分析和解释,并通过信息综合得到合理有效的结论

微机原理与接口技术实验、液压与气压传动实验机器人学(实验

要求 5使用现代工具:能够在机器人工程实践中,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,并能够理解其局限性。

5.1 学会使用相关的网络工具、数据库、现代工程工具等信息技术,查询并分析解决复杂工程问题所需的相关研究资料

大学外语、大学计算机基础A机器人感知技术

5.2 能够针对复杂工程问题,选择与使用机器人领域的恰当技术手段和现代工程工具进行建模、预测与仿真,并能够在实践过程中领会其局限性

机械制图基础自动控制原理、机器人学、机器人机构学、毕业设计(论文)

要求 6工程与社会:能够基于机器人工程领域相关背景知识进行合理分析,评价机器人工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。

6.1 熟悉与机器人相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规,了解企业的管理体系

金工实习C、生产实习、毕业实习

6.2 能识别、分析、评价机器人及系统的新产品、新技术的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任

农林机器人技术基础、认识实习、生产实习


续表

毕业要求(知识、能力与素质要求)

实现课程(必修)

要求 7环境和可持续发展:能够理解和评价针对复杂工程问题的机器人领域工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

7.1 理解环境保护和社会可持续发展的内涵和意义,熟悉环境保护的相关法律法规

思想道德与法治、机器人工程专业导论、生态文明与工程伦理实践、毕业设计(论文)

7.2 能够针对实际的机器人系统工程项目,评价其资源利用效率、污染物处置方案和安全防范措施,判断产品周期中可能对人类和环境造成损害的隐患

生产实习、农林机器人设计与实践、毕业实习

要求 8职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在机器人领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。

8.1 尊重生命,关爱他人,主张正义,诚信守则,具有人文知识、思辨能力、处事能力和科学精神

马克思主义基本原理、工程伦理、生态文明与工程伦理实践

8.2 理解社会主义核心价值观,了解国情,维护国家利益,具有推动民主复兴和社会进步的责任感

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、工程技术管理学

8.3 理解工程伦理的核心理念,了解工程师的职业责任,在工程实践中能自觉遵守职业道德和规范,具有法律意识

工程伦理、生产实习、生态文明与工程伦理实践、毕业实习

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

9.1 能主动与本学科其他学科的成员合作开展工作

军事理论、农林机器人设计与实践、机电一体化系统综合设计与实践

9.2 能胜任团队成员角色与责任,能倾听其他团队成员的意见,并承担多学科背景下团队中不同角色的职责

林地移动机器人设计与实践、液压与气压传动课程设计、机电一体化系统综合设计与实践

要求 10沟通:能够就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、清晰表达个人见解等,并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

10.1 能够通过书面报告和口头陈述清晰地表达复杂工程问题的解决方案、过程和结果,并能理解业界同行及社会公众的质疑和建议

仿生机器人设计与实践、农林机器人设计与实践、机电一体化系统综合设计与实践

10.2 通过阅读国内外技术文献、参加学术讲座、学生互访等环节,理解不同文化、技术行为之间的差异,能够在跨文化背景下进行沟通和交流,具有一定的国际视野

机器人工程专业导论、专业英语、机器人感知技术、林地移动机器人设计与实践

要求 11项目管理:理解并掌握机器人领域工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。

11.1 掌握技术方案的经济分析与决策方法等相关知识

工程技术管理学林地移动机器人设计与实践、仿生机器人设计与实践、

11.2 能运用系统工程的观点、理论和方法,对项目涉及的全部工作进行管理,并应用于多学科环境中复杂工程问题的解决

工程技术管理学农林机器人设计与实践、机电一体化系统综合设计与实践

要求 12终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。

12.1 认识不断探索和学习的必要性,具有自主学习和终身学习的意识掌握自主学习的方法,了解拓展知识和能力的途径

机器人创新设计与实践仿生机器人设计与实践、毕业实习

12.2 能针对个人或职业发展的需求,采用合适的方法,自主学习,适应发展

机器人工程专业导论、机器人创新设计与实践、毕业设计(论文)


四、思政元素实现矩阵

序号

思政元素

实现课程(必修)

1

政治认同

马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德与法治、中国近现代史纲要、思想政治理论课实践、形势与政策、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、线性代数、理论力学、材料力学B大学外语、概率论与数理统计

2

家国情怀

马克思主义基本原理、思想道德与法治、中国近现代史纲要、思想政治理论课实践、形势与政策、大学外语、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、军事理论、大学生心理健康教育、大学计算机基础A、高等数学A、线性代数、概率论与数理统计大学物理B、理论力学、材料力学B机械设计基础课程设计、机械设计基础A、机器人学数学基础

3

文化素养

马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德与法治、中国近现代史纲要、形势与政策、思想政治理论课实践、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、大学生心理健康教育、体育、大学计算机基础A、高等数学A、大学外语、线性代数、大学物理B、大学物理实验B、概率论与数理统计、专业英语复变函数与积分变换

4

宪法法制意识

思想道德与法治、思想政治理论课实践、形势与政策、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、大学生心理健康教育、概率论与数理统计、材料力学B、人工智能基础、机器人感知技术

5

道德修养

机械制图基础(CAD)思想道德与法治、思想政治理论课实践、形势与政策、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、大学生心理健康教育、概率论与数理统计、大学外语、大学计算机基础A、线性代数、材料力学B、金工实习C

6

国家安全意识

马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德与法治、中国近现代史纲要、思想政治理论课实践、形势与政策、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、大学生心理健康教育、大学计算机基础A、线性代数、概率论与数理统计、军事理论、自动控制原理、机器人动力学与控制、军事训练

7

奋斗精神

马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德与法治、中国近现代史纲要、思想政治理论课实践、形势与政策、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、线性代数、大学物理B大学生心理健康教育、概率论与数理统计、大学计算机基础A、高等数学A、理论力学、材料力学B、大学外语、生产实习、毕业实习、军事训练

8

创新精神

机器人工程专业导论、计算方法、VC++程序设计、微机原理与接口技术、机器人学、机器人创新设计与实践、仿生机器人设计与实践、毕业设计

9

工匠精神

电路与电子学、机器人机构学、金工实习C、液压与气压传动课程设计

10

可持续发展

工程伦理认识实习林地移动机器人设计与实践机电一体化系统综合设计与实践

11

生态文明意识

工程技术管理学、液压与气压传动、农林机器人技术基础、农林机器人设计与实践、生态文明与工程伦理实践

核心课程

核心课程:机械制图基础(含CAD)、理论力学、材料力学B、机械设计基础A、微机原理与接口技术、电路与电子学、液压与气压传动、自动控制原理、机器人学数学基础、机器人学、机器人机构学、机器人动力学与控制、机器人感知技术、农林机器人技术基础、电机驱动与运动控制、机器人系统集成技术、机器视觉、仿生机器人等。

主要实践性教学环节:认识实习、金工实习C、生产实习、林地移动机器人设计与实践、机器人创新设计与实践、农林机器人设计与实践、仿生机器人设计与实践、机电一体化系统综合设计与实践、毕业设计(论文)等。

计划学制

四年。

七、授予学位

工学学士。

八、毕业总学分

161学分。

九、各类课程学时、学分及比例

课程设置

学时

学分

占理论及实验教学学分比例

占总学分比例

理论及实验教学

必修课

通识教育课程

580

28.5

21.76%

61.49%

学科平台课程

960

54

41.22%

专业核心课程

316

16.5

12.60%

合计

1856

99

75.57%

选修课

通识教育课程


12

9.16%

19.88%

开放课程


20

15.27%

合计

512

32

24.43%

实习实训环节

600

30


实践教学

938

41

占总学分比例:25.47%

占总学时比例:31.60%

毕业总学分

161


各学期学分分配(必修)

学期

学分

22

22

22.5

19

15

13.5

5

10


机器人工程专业教学计划进程表

类别及

属性

课程编码

开课

单位

课程名称

学分

学时

实践

周数

考核

方式

开课

学期

先修课

(编码)

准入/

准出

备注

合计

讲课

 


B1700110

马院

马克思主义基本原理

2.5

40

40




3




B1700220

马院

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论

2.5

40

40




5




B1700230

马院

思想道德与法治

2.5

40

40




1




B1700140

马院

中国近现代史纲要

2.5

40

40




4




B1700190

马院

习近平新时代中国特色社会主义思想概论

3.0

48

48




2




B3000020

学工

武装部

军事理论

2.0

36

36




1




B2200020

学工

武装部

大学生心理健康教育

2.0

32

32



考查

1




B1500020

体育

体育

2.0

144

18

(126)



1-4



10.56,30

20.54,32

30.54,32

40.54,32

B1200000

外语

大学外语

8.0

128

128




1-4



1:232

2:232

3:232

4:232

B0600011

计控

大学计算机基础A

1.5

32

16

16


考查

1




 

28.5学分

 

至少修满12学分

通识教育选修课程分为历史与文化(A)A模块中至少修读一门四史课程)、艺术与审美(B)、数学与自然科学(C)、社会、经济与管理(D)、创新创业(E)、生态文明类(F)、国际化课程(G)、其他类别(H)8个模块学生应在ABDEF每个模块至少选修2学分。

 

40.5学分

(必修)

B0420030

机电

机械制图基础(含CAD

2.0

48

24

24



1




B0420290

机电

机器人工程专业导论

0.5

8

8



考查

1




B0320011

理学

高等数学A

11.0

176

176




1-2



1:4.5(72)

2:6.5(104)

B0320020

理学

线性代数

2.5

40

40




1


准入


B0320042

理学

大学物理B

4.0

64

64




2




B0320052

理学

大学物理实验B

1.0

32


32



2




B0420920

机电

计算方法  

1.5

32

24

8



2

B0320011



B0420810

机电

VC++程序设计

2.5

56

32

24



2

B0600011



B0342000

理学

复变函数与积分变换

3.0

48

48




3




B0320030

理学

概率论与数理统计

3.5

56

56




3




B1120010

土木交通

理论力学

4.5

72

72




3




B0421270

机电

电路与电子学

3.5

72

48

24



3




B1120022

土木交通

材料力学B

3.5

64

56

8



4




B0430070

机电

微机原理与接口技术

2.0

36

32

4



4

B0600011



B0420051

机电

机械设计基础A

3.5

60

56

4



4




B0421280

机电

工程技术管理学

1.0

16

16



考查

5




B0430970

机电

自动控制原理

2.0

40

32

8



5

B0342000



B0440760

机电

人工智能基础

1.5

24

24




6

B0430150



B0421140

机电

工程伦理

1.0

16

16



考查

7

B0420290



 

54学分


续表

类别及

属性

课程编码

开课

单位

课程名称

学分

学时

实践

周数

考核

方式

开课

学期

先修课

(编码)

准入/

准出

备注

合计

讲课

 

(必修)

B0330840

理学

机器人学数学基础

2.0

40

32

8



3

B0320011

准出


B0430940

机电

机器人学

2.0

40

32

8



4

B0320020

准出


B0430950

机电

机器人机构学

2.0

40

32

8



5

B0330790

准出


B0430040

机电

液压与气压传动

2.0

40

32

8



5

B0420051



B0430550

机电

机器人动力学与控制

2.5

48

32

16



5

B0430940

准出


B0430560

机电

机器人感知技术

2.0

40

32

8



6

B0430550

准出


B0441830

机电

农林机器人技术基础

2.0

36

32

4



6

B0430940

准出


B0420790

机电

专业英语

2.0

32

32




7

B1200000



 

16.5学分

(选修)

B0440580

机电

电机驱动与运动控制

2.0

36

32

4



5

B0421270



B0440590

机电

机器视觉

2.0

40

24

16



5

B0420810



B0420330

机电

电气控制与可编程控制器

2.0

48

24

24



5

B0430070



B0420300

机电

信号分析与处理

2.0

40

32

8



5

B0342000



B0440690

机电

机器人系统集成技术

2.0

32

32




6

B0430150



B0440670

机电

仿生机器人

2.0

36

32

4



6

B0430940



B0440470

机电

计算机图形学

2.0

40

24

16



6

B0320020



B0440370

机电

MATLAB语言与应用

2.0

40

32

8



6

B0600011



B0440190

机电

嵌入式系统

2.0

40

24

16



6

B0420810



B0440290

机电

机器人操作系统ROS原理与应用

2.0

40

32

8



6

B0420810



B0441880

机电

数据结构与算法

2.0

48

24

24



6

B0600011



B0440360

机电

模式识别与机器学习

2.0

36

32

4



7

B0342000



B0441430

机电

现代控制理论

2.0

42

32

10



7

B0342000



B0441290

机电

机器人制造

1.5

32

24

8



7

B0420051



B0441390

机电

木材加工生产线集成技术

2.0

36

32

4



7

B0440690



B0441890

机电

物联网技术与应用

2.0

36

32

4



7

B0600011



 

31.5学分(至少修满12学分)

专业进阶课

B0460190

机电

嵌入式机器人控制系统设计开发

4.0

96

32

64



6




B0440230

机电

液压比例与伺服控制技术(双语)

2.0

36

32

4



6

B0430040



B0460090

机电

智能制造概论

2.0

40

32

8



6




 

8学分

科创实践课

B0450210

机电

智能机器人系统设计

4.0

128


128



5




B0450140

机电

数字孪生技术与应用

2.0

48

24

24



6




B0450030

机电

智能农林业装备讲座

0.5

8

8




7

B0440760



 

6.5学分

研究生开放课

开设课程见研究生培养方案

可任选本科人才培养方案中开设的其他课程

至少修满20学分

习实训环节


B2270020

学工

武装部

军事训练

2.0




2


1




B0471630

机电

认识实习

1.0




1


2




B0420076

机电

金工实习C

1.0




1


3




B0473010

机电

机械设计基础课程设计

1.0




1


4

B0420051



B0471640

机电

林地移动机器人设计与实践

2.0




2


4

B0420051



B0471650

机电

机器人创新设计与实践

2.0




2


5

B0430940



B0471660

机电

液压与气压传动课程设计

1.0




1


5

B0430040



B0471670

机电

生产实习

2.0




2


6

B0471630



续表

类别及

属性

课程编码

开课

单位

课程名称

学分

学时

实践

周数

考核

方式

开课

学期

先修课

(编码)

准入/

准出

备注

合计

讲课

 

习实训环节


B0471680

机电

仿生机器人设计与实践

2.5




2.5


6

B0430950



B0471690

机电

农林机器人设计与实践

2.5




2.5


6

B0430550



B0471700

机电

生态文明与工程伦理实践

1.0




1


6




B0471710

机电

机电一体化系统综合设计与实践

2.0




2


7

B0430560



B0471720

机电

毕业实习

2.0




2


8

B0471670



B0471730

机电

毕业设计

8.0




12


8


准出


 

30学分

毕业学分总计

161学分

注:此计划也适用于本专业本科留学生和港澳台侨学生。带▲号的课程为含劳动教育课程。