机器人工程专业电子白皮书

一、专业定位

机器人工程专业是顺应国家建设需求和国际发展趋势而设立的一个新兴专业，是在新工科的背景下兴起的一个多学科交叉融合的新专业，是在控制科学与工程、机械工程、电子信息工程、计算机科学与技术、人工智能、大数据等学科的基础上建立起来，2016年被教育部批准成为本科新专业，列入招生计划。我校借鉴国内外同类高校相关专业的建设经验，结合学校的办学定位﹑办学特色﹑人才培养目标定位及发展规划，于2022年建立机器人工程专业。

2022年首次招收本科生60人。

本专业依托我校计算机科学与技术等优势专业的有力支撑，立足广东，面向华南，辐射全国，借鉴国内外同类高校相关专业的建设经验，以广佛区域经济的发展趋势及人才需求为驱动，从应用型本科人才定位入手，构建有特色的TOPCARES专业人才培养模式，着力培养学生的工程实践能力和创新创业能力，重点培养面向面向自动化生产、智能制造、医疗健康、人工智能、无人驾驶汽车、无人机等行业，从事机器人相关的系统设计、软硬件技术开发、产品测试等工作，包括机器人研发工、机器人系统集成师、技术支持、机器人调试和维护、机器人销售、机器人工作站应用、机器人工作站设计、机器人生产线项目设计及管理等高素质、德智体美劳全面发展的应用型人才。

二、培养目标

机器人工程专业的培养目标是依据《工程教育认证标准（2015版）》和《工程教育认证专业类补充标准（2020年修订）》制定的。

本专业培养德、智、体、美、劳全面发展，践行社会主义核心价值观，具有良好的职业道德和人文素养，具有较强的社会责任感和爱国情怀，掌握相应的数学和物理等基础知识，系统掌握机器人工程专业所需的的程序设计、电子、控制、传感、智能信息处理等方面的基础理论知识和系统的专门知识以及应用能力，具备机电一体化设计、数字控制系统设计、感知与交互系统构建等专业能力，具备信息化时代的终身学习能力，能够针对机器人系统进行构建、分析和开发，面向自动化、智能制造、医疗健康等行业领域，从事机器人系统设计与开发、技术集成、编程调试、维护和技术管理等工作，具有工程素质高、动手能力强的机器人领域的高素质应用型专门人才。

毕业五年后，期望毕业生成为研发、工程设计岗位的技术骨干或生产岗位的技术管理者，并达到。

（1）具备合格的机器人工程师的素质和能力。

（2）能够独立从事机器人工程领域的工程设计、研发和生产管理工作。

（3）能在一个设计、研发、生产或工程团队中担任领导者或重要角色。

（4）能够通过继续教育或其它途径更新自己的知识，提高自己的能力，紧跟相关领域新理论和新技术的发展。

（5）具有良好的修养与道德水准，有意愿并有能力服务社会。

三、培养规格

培养规格主要是对毕业要求、TOPCARES能力指标的分类实例化。

（一）素质

1．思想政治素质

（1）热爱社会主义祖国，能够准确理解和把握社会主义核心价值观的内涵和实践要求，具有正确的世界观、人生观、价值观；

（2）能够正确认识时代责任和历史使命，用中国梦激扬青春梦，自觉把个人的理想追求融入国家和民族事业。

2．文化素质

（1）具有合理的知识结构和一定的知识储备。

（2）具有更新知识和自我完善的学习欲望和良好的学习习惯。

（3）具有主动承担责任的态度。

（4）具有遵章守纪、按规办事的习惯。

（5）尊重自己，尊重他人，尊重科学，具有一定的人文、艺术修养与审美能力。

（6）具有良好的信息素养（能够判断什么时候需要信息，并且懂得如何去获取信息，如何去评价和有效利用所需的信息）。

3．职业素质

（1）具有较强的组织观念、集体意识和良好的分享态度，能够进行有效的人际沟通和协作。

（2）具有创新意识和创新精神以及对技术的探究意识，能够解决实际问题。

（3）具有良好的职业道德与职业操守，能够保守商业机密；具有较强的质量意识和安全意识。

（4）具有大局观，能够理解企业战略和适应企业文化。

（5）具有职业生涯规划设计和实施的意识。

（6）具有一定的工程意识和效益意识，对岗位工作任务具有较强的领悟性、系统性、条理性，能够积累和学习。

4．身心素质

（1）具有良好的体育锻炼和卫生习惯，达到《国家学生体质健康标准》。

（2）拥有积极的人生态度和良好的心理调适能力。

（二）知识

1．文化基础知识

（1）掌握一定的思想政治理论、法律知识。

（2）了解一定的中国传统文化，掌握常见应用文写作知识。

2．专业基础知识

（1）掌握一定的数学、物理、机械等相关知识。 

（2）掌握计算机原理、电子电路、机械原理、工程图学、工程力学基础等知识。

3．专业核心知识

（1）掌握计算机原理、机械传动、电路设计等计算机、机械和电子工程相关知识。

（2）掌握与机器人感知技术相关的各类传感器知识。

（3）掌握驱动与控制电机所具备的理论知识、算法和编程语言。

（4）掌握一定的人工智能、机器学习、人机交互技术等智能科学基本知识。

（三）能力

1．专业（职业）基本能力

（1）具有从事机器人工程所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够综合应用这些知识分析机器人工程及相关领域的工程问题。

（2）具有一定的机械设计、电路设计、程序设计和系统集成等机器人系统设计能力。

（3）具有一定的故障分析能力，包括机械故障、电路故障和驱动程序故障。

（4）能够针对机器人工程中复杂问题设计实验，并进行相关数据和信息采集、处理和分析。

（5）具有应用现代信息技术进行专业工程类文献检索的能力，能够通过文献检索和外文阅读理解机器人相关技术文档。

2．专业核心能力

（1）具备机器人本体结构设计、电路设计等机械和电子工程的能力。

（2）具备应用控制理论和相应的算法，编程实现驱动和控制机器人的能力。

（3）具有机器人系统的数学建模、仿真分析与结果处理能力。

（4）能够根据具体的方案，选择合适的物料，设计机器人的应用电路，并开发相应的驱动程序。

（5）具备面向感知、交互、学习的机器人应用系统设计开发能力。

（6）能够在本专业领域运用实验、分析与解释数据解决复杂工程问题，并通过信息综合得出合理有效的结论。

3．其它能力

（1）具有良好的信息化环境下的自主学习、协作学习能力。

（2）具有不断学习和适应发展的能力。

四、课程体系

以课程建设为抓手，大力推进混合式教学模式的应用与实践，提升人才培养质量。在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面深入研究，合理运用现代信息技术手段，深入开展混合式翻转课堂的改革和推广，抓好虚拟仿真实验实训项目建设，打造机器人工程专业一流课程。

1. 以机器人工程的软硬件开发能力培养为主线，设置一系列课程，以设计为中心，以项目为载体，使学生通过“做中学，学中做”，不断提升工程实践能力。

2. 以学科竞赛为牵引，以教师科研为推力，构建融合课内实践体系、素质教育活动、辅修课程体系、兴趣小组、专业社团、创新创业实践、校企合作（CO-OP）等为一体的创新能力和工程实践能力培养体系。

3. 跟踪机器人工程领域技术发展趋势，动态调整和更新理论教学和实践教学内容，将新知识、新理论、新技术、新工具、新产品和新应用与人才培养体系深度融合。

4. 面向自动化生产、智能制造、健康医疗、社会服务等行业领域，培养创新型机器人系统设计开发能力和机器人交互学习体系构建能力。

以下是专业课程设置及学时学分安排

（一）专业核心课程设置

（二）专业项目设置

五、师资队伍

机器人工程专业拥有一支学历、年龄、职称结构较合理、教学水平较高、专业素质较强、发展态势良好的师资队伍。本专业目前有专业教师7人，全部为专任教师。

专任教师总数满足教学要求，教师梯队合理，全部为硕士及以上学历，其中部分教师具有机器人研发或应用的工作经验。

六、教学条件

1．专业教室达到的基本条件

（1）专业教室全部为多媒体教室，配有电脑、投影仪、幕布、扬声器、照明等设备。

（2）可通过网络登录服务器、课堂考勤系统、实验管理系统、教学管理平台等，进行相关教学与管理工作；

（3）专业教室内每个课座位置都配有电源与网络接口，或通过无线WIFI校园网联网。

2．校内实验及实训基地的基本要求

（1）公共基础课程实验室

大学物理实验室，能够支撑《大学物理》课程开设力学、热学、声学、光学、电学等方面的实验。

（2）学科基础课程实验室

电路原理实验室，要求配备常用电工电表仪器、直流稳压电源、基础电路原件及焊接原料设备；模电数电实验室，要求具备常用电工仪器电表、可调电源、信号发生器、示波器、放大器实验箱、EDA实验用开发板等模拟及数字设备。以上实验室用于支撑《模拟电子技术》，《数字电子技术》，《电路分析》等基础学科课程实验，并为相关实训提供基础保障。

（3）专业基础课程实验室

嵌入式系统实验室、通信原理与物联网实验室。要求均配有电源、信号发射器、示波器、步进电机、相关实验箱和基础作业用具等。能够支撑《单片机原理与接口》、《信号与系统》、《嵌入式系统基础》等课程的实验教学。在保证教学任务的同时，能够对于部分学科竞赛给予必要的条件保障和场地支持。

（4）专业课程实验室

传感技术与虚拟仪器实验室、机器人实验室。以上实验室均为专业实验室，具备相应的实验套装实验箱等，同时具备基础测量软件，作业工具、电源、示波器、步进电机等，为专业课程及专业技能实训提供基础场地和用具支持，同时配备一定的传感器系统模块、通用型开发板和便携式测量仪器，能够支撑《机器人驱动与控制》、《智能交互技术》、《机器人感知技术》等课程的实验教学。主要面向高年级专业课程以及辅助专业级技能竞赛。

（5）综合能力培养实验室

人工智能与深度学习实验室，要求引入高性能GPU服务器资源，和面向嵌入式系统、边缘系统和图像处理的专用嵌入式系统平台，如：Nvidia jetson Xavier NX套件（要求包括图像及其他传感器模组），可用于深度学习、机器人视觉、智能控制等使用方向，为学生综合能力培养、综合能力实践。同时，扩建电子信息工程创新开放实验室和学科竞赛开放实验室，这两个实验室主要为竞赛活动和创新创业提供场地空间和条件工具等保障。实验室内除需基本测量工具、电源等基本设备以外，还要求具有一定的机械加工设备和作业工具与原料。配有3D打印机，激光切割机，钻台，木料加工设备等基础保障。

3．校外实习及实训基地的基本要求

（1）设立校系两级校外实习实训管理委员会，负责校外实践教学的管理与实施。

（2）合作企业应保证为本专业15%以上的学生提供充分的学习条件及工作实践机会。

（3）实习学生应符合合作企业的用人需求并满足专业的院外实习选择标准。

（4）实习学生能够严格遵守合作企业依法制定的各项规章制度，恪守职业道德，积极参加企业组织的各项培训并努力提高业务技能。

七、专业特色建设

贯彻实施东软教育集团提出的TOPCARES人才培养模式，以OBE 教育理念指导教学各环节，将理论课程体系与实践项目体系、教/学/做、专业技术能力与综合素质培养、课内教学与课外实践活动、校企合作与职业能力培养﹑质量监控与课程设计实施等六个维度进行一体化设计，促进学生专业应用能力、职业素养和综合素质全面发展。

1. 以机器人工程的软硬件开发能力培养为主线，设置一系列课程，以设计为中心，以项目为载体，使学生通过“做中学，学中做”，不断提升工程实践能力。

2. 以学科竞赛为牵引，以教师科研为推力，构建融合课内实践体系、素质教育活动、辅修课程体系、兴趣小组、专业社团、创新创业实践、校企合作（CO-OP）等为一体的创新能力和工程实践能力培养体系。

3. 跟踪机器人工程领域技术发展趋势，动态调整和更新理论教学和实践教学内容，将新知识、新理论、新技术、新工具、新产品和新应用与人才培养体系深度融合。

4. 面向自动化生产、智能制造、健康医疗、社会服务等行业领域，培养创新型机器人系统设计开发能力和机器人交互学习体系构建能力。