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2021级机器人工程专业人才培养方案
发布时间:2022-06-09   浏览次数:
一、专业简介
机器人工程专业是教育部“互联网+中国制造2025”产教融合促进计划的特色专业,围绕石家庄构建“4+4”产业发展格局中的新一代信息技术和先进装备制造产业,以石家庄区域经济社会发展的战略需求为牵引,机器人工程专业通过校企共建“智能制造学院”、“智能制造技术中心”、“智能制造实习工厂”三位一体的创新平台,培养智能制造领域应用技术人才,服务区域高端装备制造业发展。
专业公共基础课程由高校教师讲授,专业核心课程主要由企业资深工程师讲授,理论与实践经验深度融合,充分发挥学校与企业的优势,助力人才培养。引入并展开“工场化”学习体系,一方面通过工程项目管理的沙盘推演仿真教学、工程师自主项目教学方式,实现工程教育的项目式教学的深度创新。把传统的学生管理丰富为“职业管理”,实践学生管理模式创新。基于企业对不同岗位员工职业素质的要求,针对性地从行业认知、自我认知、职业素质养成等几个维度,对学生开展职业素质提升训练,培养能力强、素质高的优秀毕业生。一方面面向产业发展,以行业需求为导向,能力发展为中心,精准对接产业人才评价标准。并基于职业能力发展梯度考虑产业人才的培养进程,从“从岗位群发展梯度—能力培养路径— 教学实施体系 — 教学资源内容”总结培养规律。在具体的人才培养模型打造中,以完成“工程、研究及实践项目”构建学习引擎;以项目进阶,而不是知识进阶建立学习流线;进而构建完全基于项目导向、能力提升的人才培养体系。
本专业以围绕机器人应用与开发为主线,面向各类机器人系统的工程设计、开发及应用,旨在培养满足智能制造行业发展需要,具备良好的人文社会科学素养和可持续发展潜力的工程技术应用型人才。学生应掌握坚实的基础知识和学科素养,初步具备面向以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计的工程实践能力。
二、培养目标
本专业学生主要学习机器人工程的基本理论和基本知识,使其受到工程设计、开发及应用的基本训练,具备良好的科学素养和思维方法,初步具备从事本专业的工程实践能力,并具有开阔视野和团队合作能力,能够在机器人的生产制造企业以及集成应用公司,从事机器人工作站设计、装调与改造,机器人自动化生产线的设计、应用及运行管理等技术或管理岗位工作。毕业生应具备以下方面的知识和能力:
目标1. 知识运用能力:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题。
目标2. 工程实践能力:能够涉及实验,并对实验结果进行分析及解释;能针对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题,提出合理有效的解决方案,并能正确评判工程实践对环境、社会、健康、法律等的影响。
目标3. 设计制造能力:能够设计满足特定需求的组部件、系统和工艺流程;能够熟练使用设计制造过程中所需的工具及软件。
目标4. 系统整合能力:能够针对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题提出解决方案,对结构、驱动、测控、工艺、软件等进行系统整合设计,并考虑对环境、社会、健康、法律等的影响。
目标5. 研究开发能力:掌握基本的科研方法,能够使用科学方法及工程思维对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题进行研究的能力;能够利用编程语言开发系统中相关应用程序。
目标6. 公民素养能力:具有良好的科学人文素养、社会责任感、职业道德和公民意识。
目标7. 交流合作能力:能够在多学科或跨文化背景的团队中进行有效沟通、交流与合作。
三、毕业要求
根据机器人工程专业培养目标,本专业毕业生需满足专业认证标准中的12点要求,详细要求如下:
毕业要求1:工程知识
具备良好的工程知识,能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计中的复杂机器人应用系统工程问题。
1.1 掌握数学和自然科学基本概念、定理和公式等,掌握应用数学和自然科学知识解决典型问题的方法和思路,初步具备数学计算和分析能力以及一定的计算机应用能力。
1.2 掌握工程基础和专业课程的基本概念、基础理论和基本假设等,明确各理论的先进性和局限性,建立各学科交叉融合的知识体系,能够将基础理论应用于工程复杂问题并能够从多学科角度解释工程问题。
1.3 具备使用现代工程工具的能力,掌握机器人工程专业相关计算机辅助设计和控制软件的实现原理和操作过程等,能够借助计算机解释、验证和分析数学、自然科学、工程基础和专业课程中的基础理论和基本问题。
毕业要求2:问题分析
能够对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计中复杂机器人应用系统工程,通过应用数学、自然科学基本原理,并通过文献研究,识别、表达、分析系统中工程问题,包括技术方案分析、实施可行性研究等,以获得有效结论。
2.1 具有对于复杂工程问题进行系统表述、建立模型、分析求解和论证的初步能力。掌握以工业机器人为主导的智能制造系统设计理论和方法,能用计算机对工业机器人装备进行设计、分析、结构优化和虚拟仿真。
2.2 能够通过文献查阅、分析或实验、实践,理解已有解决方案的多样性与局限性。能对复杂工程问题的原理进行深刻理解,提出相应的解决方案,并对不同方案进行比较、评价。掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法,对复杂工程问题的影响因素和关键环节(要素)等进行分析鉴别。能证实解决方案的合理性,并获得有效结论。
毕业要求3:设计/开发解决方案
能够设计针对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计中的复杂应用系统工程问题的具体方案,设计满足特定需求的应用系统、部件或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。
3.1 能够在设计解决方案中使用所学智能制造技术。
3.2能够根据现代制造业实际需求设计出新型智能化产品部件/系统解决方案。考虑健康、安全、法律、文化等因素,对设计方案进行合理修正与改进。
毕业要求4:研究
能够基于科学原理并采用科学方法对以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计中复杂应用系统工程问题进行研究,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 对复杂型智能制造产品部件/系统解决方案能够合理进行研究与设计。
4.2能够合理安排设计实验,针对产品或者方案提出问题,并进行实验验证。能够对结果进行数据分析与解释,提出合理有效的解决方案。
毕业要求5:使用现代工具
能够在解决以工业机器人为主导的智能制造生产线系统开发与集成设计中和复杂应用系统工程实践中,开发、选择与使用合理、恰当、有效的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括复杂工程问题的解决效果的预测与模拟,并能够理解其局限性。
5.1 能够根据现代工程技术发展的需求及趋势,了解和掌握工业机器人产品或系统的设计、制造及自动化所需工具及方法,并理解各自的局限性。
5.2 能够在工业机器人产品或系统的设计开发过程中,利用现代信息技术及工具,获取或开发所需设计资源,并能选用恰当的设计/分析方法及软件工具,建立产品或系统对象的模拟及预测模型,进行设计方案的验证与评价。
5.3能够利用智能制造及信息资源,恰当选用工程材料、加工装备、测试工具等,用于工业机器人产品或系统的制造过程。能够应用乃至开发先进测试技术及工具/装置,对工业机器人零部件/产品/系统进行性能测试与评价。
毕业要求6:工程与社会
具有追求创新的态度和意识,掌握基本的创新方法,以及综合运用理论和技术手段设计以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统的解决方案;设计过程中能够综合考虑社会、经济、文化、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素,并理解应承担的责任。
6.1 理解现代工业社会发展的基本规律,了解与机器人工程行业相关的法律法规、技术标准、知识产权、产业政策等。
6.2 能够分析并正确评价针对智能制造领域复杂应用工程问题的工程实践,尤其是新技术、新工艺、新材料、新产品的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并能理解和承担工程科技人才的社会责任。
毕业要求7:环境和可持续发展
了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规;能够正确认识专业工程实践对环境和社会可持续发展的影响,合理评价以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响。
7.1 了解国家有关环境保护和社会可持续发展的法律、法规、政策。
7.2能够分析并正确评价针对智能制造领域复杂应用工程问题的工程实践对于环境和社会可持续发展的影响。能就工程实践可能产生的环境与可持续发展等问题提出解决或改进方案。
毕业要求8:职业规范
具有坚定正确的政治方向,良好的思想品德、社会公德和职业道德;具有人文社会科学素养、社会责任感;具有良好的身体素质和心理素质,能履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。
8.1 具有科学的世界观、人生观和价值观,能够正确理解个人在社会、历史以及自然环境中的地位,具有推动民族复兴和社会进步的责任感,具备积极进取和实干创新的素质。
8.2 了解工程科技人才的职业性质和责任,能够在机器人工程实践中理解并恪守工程职业道德和规范,履行责任。具有应对复杂社会与专业工作的身体素质和心理素质,以及乐观、包容的品格。
8.3 具有快速适应环境和工作变化的基本素质,以及勤奋务实、身体力行、敢于担当、处事果敢的品格。
毕业要求9:个人和团队
具备良好的团队合作意识和协调能力,能够在多学科团队中发挥作用,能够在合作过程中根据需要承担相应的责任。
9.1 具有团队合作意识,能够在专业领域独立承担团队分配的工作任务。
9.2 能够与团队成员有效协作,并能配合团队项目的实施,调整和完成进度计划及个人任务。能够合理进行项目的任务分解和计划实施,并具备团队组织管理能力。
毕业要求10:沟通
能够就以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通与交流,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 能够熟练撰写专业技术文档并能对工程问题进行准确的书面及口头描述。
10.2 能够利用工程图纸、设计报告、软件、模型等载体,或通过讲座、报告等形式,面向国内外同行及社会公众,就技术或工程问题使用专业术语词汇进行有效沟通。能够较好地掌握至少一门外语,理解国际化背景下的工程问题,包含文化习惯、工程标准及术语等,并进行文献阅读、语言沟通和意见交流。
毕业要求11:项目管理
具有一定的组织与工程管理能力;掌握一定的项目管理知识,并能将项目管理方法用于解决以工业机器人为主导的智能制造生产线系统工程中所涉及的复杂应用系统工程问题。
11.1 在多学科环境属性的复杂工业机器人产品/系统开发中,具备正确运用工程管理与经济决策方法的能力。
11.2 在工业机器人产品/系统设计、制造的整个生产周期中能开展进度管理,进行工业机器人产品/系统成本的核算等。
毕业要求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 具有勤奋求学、乐于探索的基本素养,具备对问题的辩证思维和批判性思维意识,以及不断求知和终身学习的素养。
12.2 能够适应职业发展的要求,及时关注并跟踪、把握智能制造和机器人工程专业领域前沿理论、技术的发展动态,具备不断获取新的知识、技能,持续自我提升的能力。
四、学制、毕业学分及授予学位
本专业基本学制为4年,学生可根据自身情况在3至6年内完成学业。本专业毕业最低学分为172学分,其中通识教育课程53.5学分、专业教育课程83.5学分、实践教育课程35学分。
授予学位:符合学位授予条件可授予工学学士学位。
七、专业核心课程
核心课程:高等数学、大学物理、工程制图与CAD、电工与电子技术及Multisim仿真、传感器技术及应用、电气控制与PLC、机器人技术基础及MATLAB仿真、自动控制原理及MATLAB/Simulink仿真、机电传动控制技术及Simulink仿真、机械设计基础及Solidworks仿真、数控技术与数控机床、工业机器人技术及应用、工业机器人编程与仿真、工业机器人系统集成设计、ROS机器人编程基础、机器人视觉与传感技术、工业机器人与现场总线网络技术等。
八、课程结构与学分分配比例表
课程类别
总学时
总学分
占总学分
比例(%)
通识教育课程
通识教育必修课程
理论
672
36.5
21.22%
实验/实训
80
2
1.16%
线上学习
160
5
2.90%
通识教育选修课程
理论
160
10
5.81%
实验/实训
0
0
0.00%
线上学习
0
0
0.00%
专业教育课程
专业教育必修课程
理论
824
51.5
29.94%
实验/实训
304
9.5
5.52%
线上学习
112
3.5
2.03%
专业教育选修课程
理论
120
7.5
4.36%
实验/实训
80
2.5
1.45%
线上学习
0
0
0.00%
专业方向课程
系统设计方向课程
理论
112
7
4.07%
实验/实训
64
2
1.16%
线上学习
0
0
0.00%
集成应用方向课程
理论
112
7
4.07%
实验/实训
64
2
1.16%
线上学习
0
0
0.00%
实践教育课程
实验(独立设置)
32
1
0.58%
集中实践
36
34
19.76%
创新实践
 
 
 
合计
2672+36
172
100%
九、课程计划表
(一)通识教育课程计划表
课程
类别
课程
代码
课程名称
学分
学时
学期
考核方式
学时
理论
实验实训
线上学习
通识
教育必修
课程
1610501
思想道德修养与法律基础
2.5
40
40
 
 
3
1
考查
1610503
中国近现代史纲要
2.5
40
40
 
 
3
2
考查
1610502
马克思主义基本原理概论
2.5
40
40
 
 
3
3
考试
1610506
毛泽东思想和中国特色
社会主义理论体系概论
4.5
72
72
 
 
4
4
考试
1610511
形势与政策1
1
16
16
 
 
2
1-2
考查
1610512
形势与政策2
0
16
8
 
8
2
3-4
考查
1610513
形势与政策3
0
16
8
 
8
2
5-6
考查
1610514
形势与政策4
1
16
8
 
8
2
7-8
考查
1610519
劳动教育
1.5
32
24
 
8
3
3
考查
0310501
大学英语1
3
64
32
 
32
4
1
考查
0310502
大学英语2
3
64
32
 
32
4
2
考试
0310503
大学英语3
3
64
32
 
32
4
3
考查
0310504
大学英语4
3
64
32
 
32
4
4
考试
0910501
大学体育1
1
32
32
 
 
2
1
考试
0910502
大学体育2
1
32
32
 
 
2
2
考试
0910503
大学体育3
1
32
32
 
 
2
3
考试
0910504
大学体育4
1
32
32
 
 
2
4
考试
0910505
大学生体质健康标准测试
0
16
0
16
 
1
1-8
考试
1310502
计算思维
2
64
 
64
 
4
 
考查
1211001
大学生心理健康教育
2
32
32
 
 
2
1
考查
0601009
职业素质教育
1
16
16
 
 
2
1
考查
0011003
大学生职业指导1
1
16
16
 
 
2
2
考查
0011004
大学生职业指导2
1
16
16
 
 
2
3
考查
0601007
大学生创新创业教育1
1.5
24
24
 
 
2
4
考查
0601008
大学生创新创业教育2
1.5
24
24
 
 
2
5
考查
0021D00
军事理论
2
32
32
 
 
2
2
考查
小计
43.5
912
672
80
160
 
 
 
通识
教育选修
课程
通识教育选修课程共分为人文与艺术类、自然与科技类、经济与社会类、创新与创业类等四个模块,学生应取得该类课程10学分,其中非艺术类学生应至少成2学分的公共艺术课程。
小计
10
160
160
 
 
 
 
 
(二)专业教育课程计划表
课程
类别
课程
代码
课程名称
学分
学时
学期
考核方式
学时
理论
实验实训
线上学习
专业
教育必修课程
0514A01
高等数学A1
6
104
88
0
16
6
1
考试
0514A02
高等数学A2
5
88
72
0
16
5
2
考试
0511212
线性代数B
3
48
48
0
0
3
2
考试
0512605
概率论与数理统计B
4
64
64
 
 
4
4
考试
0600007
大学物理B
4
72
56
 
16
4
4
考试
0601001
工程制图与CAD
2.5
64
16
32
16
4
1
考试
0601766
C语言程序设计
2
64
0
48
16
4
1
考试
0601087
电工与电子技术及Multisim仿真
4.5
80
64
16
0
4
2
考试
0601088
传感器技术及应用
2
40
24
16
0
2
3
考试
0604A38
电气控制与PLC
3
64
32
16
16
2
2
考试
0601089
机器人技术基础及MATLAB仿真
3.5
64
48
16
0
3
4
考试
0601090
自动控制原理及MATLAB/Simulink仿真
3.5
64
48
16
0
3
4
考试
0601091
机电传动控制技术及Simulink仿真
2.5
48
32
16
0
4
3
考试
0601092
机械设计基础及Solidworks仿真
3.5
64
48
16
0
3
3
考试
0616014
数控技术与数控机床
3
64
32
16
16
2
3
考试
0601078
工业机器人技术及应用
2
40
24
16
0
3
1
考试
0601093
工业机器人编程与仿真
2.5
48
32
16
0
3
2
考试
0601020
工业机器人系统集成设计
2
40
24
16
0
2
4
考试
0601094
ROS机器人编程基础
2
40
24
16
0
2
3
考试
0601095
机器人视觉与传感技术
2
40
24
16
0
2
5
考试
0601096
工业机器人与现场总线网络技术
2
40
24
16
0
3
5
考试
 
小计
64.5
1240
824
304
112
 
 
 
专业
选修
课程
 
人工智能技术导论(Python编程)
2
40
24
16
0
2
5
考查
0601013
单片机技术与应用
2
40
24
16
0
2
5
考查
0601097
伺服系统技术与应用
2
40
24
16
0
3
7
考查
0601024
制造执行系统应用开发
2
40
24
16
0
3
6
考查
0601100
工业机器人电气系统设计
2
40
24
16
0
3
5
考查
0601103
焊接机器人技术应用与仿真
2
40
24
16
0
2
5
考查
0601028
基于ROS的机器人系统设计与开发
2
40
24
16
0
2
6
考查
0601105
搬运机器人技术应用与仿真
2
40
24
16
0
2
6
考查
0601106
码垛机器人技术应用与仿真
2
40
24
16
0
2
6
考查
0601098
云数据中心基础
2
40
24
16
0
2
7
考查
学生应取得该类课程10学分
小计
10
200
120
80
0
 
 
 
(三)专业方向课程计划表
专业方向
课程
代码
课程名称
学分
学时
学期
考核方式
学时
理论
实验实训
线上学习
系统设计方向课程
0601099
工装夹具设计
2
40
24
16
0
3
7
考试
0601025
机器人控制系统设计与仿真
2
40
24
16
0
3
5
考试
0601101
基础教学工作站PLC与机器人程序设计
2.5
48
32
16
0
4
6
考试
0601102
工业机器人与自控系统集成技术
2.5
48
32
16
0
4
7
考试
小计
9
176
112
64
0
 
 
 
集成应用方向课程
0601026
工厂数据采集与监视控制系统
2
40
24
16
0
4
6
考试
0601104
基础教学工作站级联综合调试
2.5
48
32
16
0
4
7
考试
0601027
自动化工程设计与应用
2
40
24
16
0
3
7
考试
0601022
智能制造技术应用
2.5
48
32
16
0
3
5
考试
小计
9
176
112
64
0
 
 
 
学生应选定其中一个专业方向课程模块进行修读
专业方向
课程代码
课程名称
学分
学时
周学时
学期
考核方式
学时
理论
实践
线上学习
 
0601074
企业课程
4.5
16周
 
 
 
 
7
考查
适用于学生生产实习后,有意向在企业长期实习、直至就业的情况。展开学期需关联生产实习的实施学期
(四)实践教育课程计划表
课程类别
课程
代码
课程名称
学分
学时
学期
考核方式
学时
理论
实验实训
线上学习
独立设课实验
0600008
大学物理实验B
1
32
 
32
 
4
4
考查
小计
1
32
 
32
0
 
 
 
 
基本实践教学
0021D02
入学教育与军训
2
2周
 
 
 
 
1
考查
1610D03
公民素质现状及问题调研
0.5
0.5周
 
 
 
 
1
考查
1610D06
马克思主义与中国社会变革
0.5
0.5周
 
 
 
 
3
考试
1610D07
地方改革开放新变化调研
0.5
0.5周
 
 
 
 
4
考试
1610D02
历史的记忆,永恒的精神——红色足迹寻访
0.5
0.5周
 
 
 
 
2
考查
0012D34
劳动实践
2
4周
 
 
 
 
1-8
考查
0611D68
专业基础实习(工业机器人系统在线示教轨迹编程实训)
1
1
 
 
 
 
1
考查
0603D35
金工实习
1
1
 
 
 
 
2
考查
0601032
工业机器人系统集成课程设计
1
1周
 
 
 
 
7
考查
0013D01
生产实习
8
8周
 
 
 
 
6-8
考查
0012D03
毕业设计(论文)
8
8周
 
 
 
 
7-8
考查
小计
25
27
 
 
 
 
 
 
专业实践教学
0611D69
工业机器人系统模块组成调试实训
0.5
0.5周
 
 
 
 
2
考查
0611D70
工业机器人系统码垛在线编程实训
0.5
0.5周
 
 
 
 
2
考查
0611D71
工业机器人离线编程仿真实训
1
1
 
 
 
 
3
考查
0611D72
物料灌装PLC与现场总线模块实训
1
1
 
 
 
 
4
考查
0611D73
物料灌装制造执行系统模块实训
1
1周
 
 
 
 
4
考查
0611D74
电子装配生产线核心组件模块综合实训
1
1周
 
 
 
 
5
考查
0611D75
电子装配生产线视觉检测模块实训
0.5
0.5
 
 
 
 
5
考查
0611D76
电子装配生产线包装贴标模块实训
0.5
0.5
 
 
 
 
5
考查
0611D77
ROS智能机器人编程实训
1
1
 
 
 
 
6
考查
0611D78
先进制造综合平台综合运维实训
1
1周
 
 
 
 
6
考查
0611D79
智能制造电子装配生产线综合运维实训
1
1周
 
 
 
 
7
考查
专业实践教学学分和实践周数合计
9
9周
 
 
 
 
 
 
集中实践教学小计
34
36周
 
 
 
 
 
 
创新实践
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
小计
 
 
 
 
 
 
 
 
备注:
1. “公民素质现状及问题调研”为《思想道德修养与法律基础》实践教学课程;“马克思主义与中国社会变革”为《马克思主义基本原理概论》实践教学课程;“历史的记忆永恒的精神——红色足迹寻访”为《中国近现代史纲要》实践教学课程;“地方改革开放新变化调研”为《毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论》实践教学课程。
2. 创新实践:创新实践没有最低学分要求。学生取得创新实践学分可分别冲抵通识教育选修课程或专业教育选修课程至多各不超过2学分(详见学校有关文件)。
3. 独立设置的实验课程填写在“实践教育课程-实验”一栏;独立设置的以周为计算单位的实训、见习、实习、毕业设计(论文)、社会调查等填写在“实践教育课程-集中实践”一栏;非独立设置的实验/实训课程作为课内教学填写在相应课程的“实验/实训”一栏。