★ 万维主研 · 48课时项目式课程标准
| 课程名称 | 灵巧手技术开发应用（专业核心课） |
|---|---|
| 课程编码 | 主研-02 |
| 学分 / 总学时 | 3 学分 / 48 学时（理论讲授 16 + 项目实践 32） |
| 适用专业 | 460312 具身智能机器人技术；智能机器人技术、工业机器人技术等相关专业方向 |
| 开设学期 / 类型 | 第 3 学期 ｜ ☑专业核心课 ☑理实一体 |
| 先修课程 | 机器视觉技术应用、机器人操作系统应用、具身智能驱动与控制 |
| 后续课程 | 具身智能场景应用开发 |
| 教学载体 | 灵巧手开发工位、机械臂、视觉/力觉传感器、末端工具和在线仿真环境 |
| 制定依据 | 建设内容图中的课程体系与岗位任务；具身智能机器人技术专业人才培养方案；项目式课程标准编制惯例 |
本课程面向灵巧手装配、末端控制、精细操作和具身智能应用开发岗位，以一只灵巧手从装配到连续作业为主线。学生从具体物品和动作任务出发，完成硬件连接、传感器标定、动作编程、仿真迁移及视觉协同，最终搭建可连续运行的灵巧手应用系统。
课程由 10 个模块组成：模块 1—5 为灵巧手本体、传感、控制、建模和仿真迁移能力，模块 6 为抓取动作与任务联调，后续模块依次为遥操作、视觉随机抓取、工业装配和物流仓储场景应用。
（一）知识与方法目标
（二）任务能力目标
（三）职业素养目标
| 具体项目 | 具体任务 | 任务内容 | 价值融入点 | 理论讲授 | 实践 |
|---|---|---|---|---|---|
| P1 灵巧手本体组装与硬件调试（4h） | 结构与执行器点数 | 按装配清单点数手指、掌部、执行器和传动件，标记左右件和易损件。 | 精密识别 | 2 | 2 |
| 灵巧手从零组装 | 按顺序安装拇指、四指、掌部和驱动模组，完成紧固及间隙检查。 | 按图施工 | |||
| 电源、驱动和通信线路连接 | 连接电源、驱动器和通信线，整理线束并完成通电前逐项确认。 | 安全用电 | |||
| 单关节及整机运行调试 | 逐关节点动，设置零位和限位，完成整机张开、闭合动作。 | 质量意识 | |||
| P2 灵巧手传感器接入与标定（4h） | 位置、力觉、触觉传感器识别 | 根据接口和安装位置识别位置、力觉、触觉传感器，建立接线清单。 | 数据为据 | 2 | 2 |
| 传感器安装与数据读取 | 完成传感器固定、接口配置和实时数据读取，记录正常波形。 | 规范作业 | |||
| 关节零位和运动范围标定 | 逐关节完成零位、量程和运动范围标定，记录重复性误差。 | 严谨负责 | |||
| 传感器异常与故障定位 | 通过断线、漂移和饱和样例定位异常，恢复正常数据采集。 | 安全作业 | |||
| P3 灵巧手运动控制与轨迹编程（4h） | 关节位置、速度和力控制 | 为单关节设置位置、速度和力控制参数，运行开合动作。 | 参数意识 | 2 | 2 |
| 单指和多指协同控制 | 编写单指弯曲、双指捏取和多指同步动作。 | 协同配合 | |||
| 运动轨迹规划 | 规划张开、闭合、捏取和旋转轨迹，设置速度变化点。 | 精益求精 | |||
| 控制程序编写与调试 | 编写动作程序，调试限位、停止条件和异常退出逻辑。 | 持续改进 | |||
| P4 灵巧手 URDF 建模与仿真环境搭建（4h） | 灵巧手 URDF 结构 | 依据实物层级建立掌部、手指、连杆和关节的 URDF 结构。 | 工程复现 | 2 | 2 |
| 关节、碰撞体和惯性参数 | 补充关节限位、碰撞体、质量和惯性参数，检查模型比例。 | 参数意识 | |||
| MuJoCo 仿真环境搭建 | 导入模型，配置地面和方块，运行张合与捏取动作。 | 求真务实 | |||
| Isaac Sim 仿真环境搭建 | 导入模型，配置相机和物体，修正碰撞与动作误差。 | 开放协作 | |||
| P5 灵巧手仿真训练与实机迁移（4h） | 仿真场景和物体模型 | 建立方块、圆柱和薄片等基础物体模型及抓取区域。 | 场景意识 | 1 | 3 |
| 抓取任务仿真 | 在仿真中完成接近、闭合、提起和放置动作。 | 安全验证 | |||
| 仿真参数与真实设备参数对齐 | 对齐关节限位、摩擦、力度和速度参数，比较动作差异。 | 数据对照 | |||
| Sim-to-Real 实机迁移 | 将一个仿真抓取动作迁移到真实灵巧手，记录成功与失败情况。 | 迭代创新 | |||
| P6 灵巧手抓取动作与任务联调（6h） | 常见抓取方式与姿态力度设置 | 为柱体、方块、薄片和软袋选择包络、捏取或侧夹方式，设置接近姿态和闭合力度。 | 用户导向 | 2 | 4 |
| 力位混合控制与动作调参 | 通过力位混合控制处理滑落、挤压和漏抓，比较不同参数效果。 | 质量责任 | |||
| 抓取—移动—放置流程编程 | 编写取件、接近、抓取、移动、放置和释放的连续流程。 | 流程意识 | |||
| 视觉、机械臂协同及状态恢复 | 配置视觉定位和机械臂位姿同步，加入暂停、重试和人工恢复逻辑。 | 责任担当 | |||
| P8 灵巧手遥操作系统搭建（6h） | VR 遥操作设备接入与标定 | 连接 VR 设备与灵巧手，完成手指映射、零位和开合比例标定。 | 人机协同 | 2 | 4 |
| 基于 VR 的抓取与放置 | 使用 VR 遥操作灵巧手抓取轻质方块或纸杯，从固定起点移动到固定放置点。 | 直观操作 | |||
| 虚拟动力手套接入与标定 | 连接虚拟动力手套与灵巧手，完成手指关节映射和动作比例标定。 | 技术融合 | |||
| 基于手套的抓取与放置 | 使用手套遥操作完成同一固定点抓取任务，设置使能、急停和关节限位。 | 安全边界 | |||
| P11 灵巧手视觉引导随机抓取系统搭建（4h） | 随机抓取系统搭建 | 搭建相机、灵巧手和散乱物料工作区，设置固定料框与放置框。 | 现场规划 | 0 | 4 |
| 相机标定与目标定位 | 完成相机内外参和手眼关系标定，获取目标物体位置。 | 精确测量 | |||
| 抓取姿态规划 | 根据物体位置生成接近、闭合和提起姿态，避开料框边缘。 | 安全意识 | |||
| 视觉闭环抓取与异常处理 | 对遮挡、重叠和抓取失败进行重新识别、调整和再次抓取。 | 问题解决 | |||
| P9 工业装配项目开发（6h） | 螺丝夹持与手指交替转动 | 夹持预置螺丝，练习拇指与手指交替转动，保持螺丝稳定。 | 精密操作 | 2 | 4 |
| 螺丝旋入与旋出 | 将螺丝置于螺纹孔入口，完成连续旋入和旋出动作。 | 耐心专注 | |||
| 灯泡旋入与旋出 | 将灯泡预置在固定灯座位置，完成灯泡旋入和旋出动作。 | 规范操作 | |||
| 夹持力和旋拧速度调试 | 调整夹持力、旋拧速度和停止条件，避免打滑、卡滞和过度旋紧。 | 质量责任 | |||
| P10 物流仓储场景项目开发（6h） | 取放工位与固定点位设置 | 设置 1 个固定取料位、4 个放置点和安全运行范围。 | 规范规划 | 1 | 5 |
| 同规格轻质纸盒抓取 | 在固定上料位放置 4 个同规格轻质纸盒，调试手指开合距离和夹持力。 | 安全生产 | |||
| 纸盒固定点搬运 | 依次抓取纸盒，从取料位搬运到指定放置点并平稳释放。 | 稳定作业 | |||
| 2×2 单层码放调试 | 完成 4 个纸盒的 2×2 单层码放，调整放置高度和点位误差。 | 持续改进 | |||
| 合计 48 学时 | 16 | 32 | |||