★ 万维主研 · 48课时项目式课程标准
| 课程名称 | 具身智能驱动与控制（专业核心课） |
|---|---|
| 课程编码 | 主研-04 |
| 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 | 电子电工技术、Python 基础、机器人操作系统应用 |
| 后续课程 | 具身智能组装调试与维修、具身智能场景应用开发 |
| 教学载体 | 关节驱动器、机械臂、移动底盘、编码器/IMU、相机、VR/虚拟动力手套、USB 插拔工位、物流料箱、控制器和 ROS 2 控制接口 |
| 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 |
本课程面向具身智能机器人驱动配置、运动控制和现场应用岗位，围绕“让机器人按目标动作稳定运行”组织学习。学生从驱动器接入、单关节控制、机械臂轨迹、移动底盘、视觉抓取、遥操作、USB 插拔和物流搬运等具体任务出发，完成控制接口配置、动作编程、参数整定和安全运行。
课程由 10 个项目组成：P1—P4 完成驱动接入、单关节、机械臂和移动底盘控制，P5 完成夹爪或灵巧手末端控制，P6—P8 完成手臂末端协同、视觉抓取和遥操作控制，P9 完成 USB 插拔工业装配控制，P10 完成物流场景自然交互控制。
（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 驱动器与执行器接入项目（4h） | 驱动器、电机与编码器识别 | 识别驱动器、电机、编码器、制动器和安全输入输出端子。 | 安全用电 | 2 | 2 |
| 电源、编码器与安全信号接线 | 完成电源、编码器、通信和急停信号接线，检查线号和端子。 | 规范连接 | |||
| 驱动器地址与通信参数配置 | 设置设备地址、波特率、使能方式和反馈参数，读取在线状态。 | 工程严谨 | |||
| 单执行器使能与状态读取 | 完成单电机使能、停止和状态读取，确认报警和安全信号正常。 | 责任意识 | |||
| P2 单关节位置、速度与力控制项目（4h） | 单关节位置控制 | 设置目标角度和位置误差范围，完成单关节定点运动。 | 精确控制 | 2 | 2 |
| 单关节速度控制 | 设置速度、加速度和减速度，完成匀速、变速和停止动作。 | 规范调参 | |||
| 电流/力限值设置 | 设置电流或力矩上限，运行接触动作并观察保护响应。 | 安全边界 | |||
| 单关节安全停机与重复运行 | 验证限位、急停和异常停机，重复运行并记录位置误差。 | 如实记录 | |||
| P3 机械臂轨迹控制项目（4h） | 取放动作点位设置 | 为轻质纸盒取放设置起点、接近点、目标点和返回点。 | 任务导向 | 1 | 3 |
| 点到点动作编程 | 完成接近、抓取、抬升、搬运和放置程序，设置等待条件。 | 协同开发 | |||
| 直线与连续轨迹编程 | 对同一取放任务编写直线和连续轨迹，比较路径差异。 | 工程复现 | |||
| 轨迹速度与精度调节 | 调整速度、加速度和拐角参数，记录节拍、抖动和位置误差。 | 精益改善 | |||
| P4 移动底盘路径控制项目（4h） | 轮速、里程计与 IMU 配置 | 配置轮速、里程计、IMU 和底盘安全区域，检查反馈方向。 | 可靠运行 | 1 | 3 |
| 两站点直行与转弯编程 | 完成两个固定站点之间的直行、转弯和定点停靠路径。 | 现场交付 | |||
| 停靠与回充动作 | 设置停靠误差范围和回充点，完成到位、停稳和回充动作。 | 规范作业 | |||
| 障碍减速、停止与恢复 | 设置障碍出现时的减速、停止、绕行和恢复运行条件。 | 以人为本 | |||
| P5 夹爪或灵巧手末端控制项目（4h） | 夹爪与灵巧手末端选择 | 根据纸盒、杯子和小型零件任务选择二指夹爪或灵巧手，识别接口、自由度和安全范围。 | 末端适配 | 1 | 3 |
| 末端工具安装与坐标设置 | 安装夹爪或灵巧手，配置工具坐标、开合方向和初始位姿。 | 规范安装 | |||
| 夹持参数与基本动作 | 设置开合宽度、夹持力、速度和保持时间，完成抓取、提起和放置。 | 安全夹持 | |||
| 末端动作接口调用 | 通过控制接口调用夹爪或灵巧手动作，处理未夹住、滑落和到位信号。 | 可靠控制 | |||
| P6 手臂与末端协同控制项目（4h） | 协同任务动作拆解 | 将取杯、递送或插装任务拆为底盘、手臂和末端动作段。 | 系统思维 | 1 | 3 |
| 坐标与动作同步设置 | 配置底盘到位、手臂位姿、末端动作和状态回传的同步条件。 | 团队协作 | |||
| 协同抓取与放置 | 完成移动到位、末端抓取、搬运和固定点放置的连续动作。 | 稳定交付 | |||
| 力/位保护与异常恢复 | 设置接触力限、速度限、暂停、人工接管和恢复条件。 | 安全责任 | |||
| P7 视觉引导抓取控制项目（4h） | 相机与机器人坐标配置 | 完成相机、机器人基座和末端工具坐标配置，获取目标位置。 | 精确测量 | 1 | 3 |
| 视觉位置转换为运动指令 | 将目标像素或空间位置转换为机器人接近、抓取和放置点位。 | 数据驱动 | |||
| 不同位置纸盒抓取 | 抓取不同位置和朝向的轻质纸盒，放到固定放置点。 | 柔性应用 | |||
| 闭环校正与失败重试 | 根据抓取偏差、漏抓或滑落结果进行重新定位和动作重试。 | 持续改进 | |||
| P8 VR 与虚拟动力手套遥操作场景项目（4h） | VR 与手套设备接入 | 分别连接 VR 设备、虚拟动力手套与机器人，完成通信和使能设置。 | 技术融合 | 1 | 3 |
| 手指动作映射与比例标定 | 完成手指关节映射、零位、比例和死区标定。 | 人机协同 | |||
| 遥操作固定点抓取 | 使用 VR 或手套遥操作灵巧手抓取方块或纸杯并放到固定点。 | 直观操作 | |||
| 延迟、急停与安全限位 | 调整延迟和抖动参数，验证急停、断连、限位和人工接管。 | 安全边界 | |||
| P9 基于强化学习的工业装配机器人控制项目（8h） | USB 插拔工位与工具坐标设置 | 固定 USB 接口板和插头，安装夹爪或灵巧手，设置端口位置、工具坐标与安全接近点。 | 规范装配 | 3 | 5 |
| USB 插头识别与稳定夹持 | 识别插头位置和朝向，调整夹持位置、开合宽度与夹持力，保持插头姿态稳定。 | 精细操作 | |||
| USB 对准与插入控制 | 完成端口接近、姿态对准和低速插入，设置位置偏差、接触力限与插入停止条件。 | 质量责任 | |||
| USB 拔出与重复运行 | 沿端口轴向完成低速拔出和返回，连续执行插入、拔出任务并记录成功率和异常情况。 | 数据求证 | |||
| P10 基于大模型的物流机器人控制项目（8h） | 自然语言任务拆解 | 将“把纸盒从取料位放到指定点”等指令拆解为接近、抓取、移动和放置动作。 | 人机协同 | 3 | 5 |
| 大模型指令与动作接口连接 | 把任务中的目标物、位置和动作参数映射到预定义机器人控制接口。 | 规范调用 | |||
| 固定场景运动执行 | 执行纸盒取放或杯子搬运任务，检查动作顺序、点位和控制参数。 | 工程落地 | |||
| 指令校验与异常恢复 | 对越界位置、缺失目标、碰撞风险和执行失败进行拦截、修正和重新运行。 | 责任担当 | |||
| 合计 48 学时 | 16 | 32 | |||