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《ROS机器人程序设计》大纲节选和实验提示(ROS2)_ros2 教学大纲

ros2 教学大纲

相关课程开设4轮以上,由ROS1KMN过渡到ROS2DFG。


ROS机器人程序设计

ROS robot programming

课程编号

16300021

学分

3

开课学期

7

学时

讲课:32学时      实验:16 学时       实践:0学时

课程类型

专业选修课程

课程性质

限选

考核形式

考查

适用专业

机器人工程

开课学院

电气与机器人化工程学院

修订时期

2021年9月

版本

2021版

一、课程说明

本课程包含实际动手操作的示例,帮助学生快速入门开发机器人程序,并提供使用开源ROS2[FOXY/GALACTIC]库和工具的完整解决方案。本课程还介绍如何使用虚拟机和Docker容器来简化Ubuntu和ROS2[FOXY/GALACTIC]框架的安装,可以在隔离和可控的环境中开始工作,而无须更改常规的计算机设置。本课程首先介绍ROS2[FOXY/GALACTIC]的安装和基本概念,然后讲述ROS2[FOXY/GALACTIC]支持的更复杂的模块,如传感器和执行器集成模块(驱动程序)、导航和地图构建模块(创建自主移动机器人)、操作模块、计算机视觉模块、3D感知模块等。完成本课程后,将能够使用ROS2[FOXY/GALACTIC]的全部功能来设计和开发一个满足个性需求的功能齐全的机器人。

二、课程目标[a1] 

1.了解机器人操作系统编程设计的基本方法。(对应毕业要求[a2] 5.1能够应用专业知识对机器人工程问题进行软硬件分析与设计。

2. 能够使用机器人操作系统各组件进行系统集成设计。(对应毕业要求5.2:理解现代工程工具的特点,能够选择恰当的工具将其应用于元件选型、模块设计和系统集成等工程实践关键环节

3. 能够使用机器人操作系统进行相应项目开发和设计。(对应毕业要求5.3:能够运用适当的现代工程工具进行仿真,用于复杂工程问题的模拟与预测,并能够理解其局限性

4. 了解机器人操作系统发展动态和最新进展(对应毕业要求[a3] 10.3了解国际本行业发展动态,关注本专业国际热点问题


1、从产出的角度将原来课程教学大纲中的“课程学习成果”改为“课程目标”;

2、每一条指标均可度量,用词上避免笼统;

3、 有些目标可以不对应毕业要求;

4、 将目标细化,一个目标尽量对应一个毕业要求;

5 、保证覆盖所分配给该课程的全部毕业要求指标点;

6、不能将毕业要求指标直接照搬作为课程目标,应当根据相应的“课程要求”,紧密结合课程自身特点,细化分解课程目标。

①课程目标按照“毕业要求”展开设计;②课程目标中,对毕业要求具有直接支撑作用的课程目标,要在该条课程目标后面标注(对应毕业要求的哪一条,包括序号和具体内容)。

①课程目标按照“毕业要求”展开设计;②课程目标中,对毕业要求具有直接支撑作用的课程目标,要在该条课程目标后面标注(对应毕业要求的哪一条,包括序号和具体内容)。

                        实验项目与内容一览表

序号

实验项目名称

内容提要

实验学时

每组人数

实验类型

实验类别

实验要求

1

实验一、ROS2[FOXY/GALACTIC]入门

机器人操作系统安装、虚拟机、Docker、嵌入式系统

2

2

验证性

专业基础

必修

2

实验二、ROS2[FOXY/GALACTIC]架构及概念

机器人操作系统文件系统级、计算图级、社区级、创建功能包并实现功能等

2

2

验证性

专业基础

必修

3

实验三、可视化和调试工具

调试ROS2[FOXY/GALACTIC]节点、日志消息、检测系统状态、设置动态参数、roswtf、可视化节点诊断、绘制标量数据图、图像可视化、3D可视化、保存与回放数据、插件

2

2

验证性

专业基础

必修

4

实验四、3D建模与仿真

自定义机器人3D模型,创建一个URDF文件、xacro文件、ROS2[FOXY/GALACTIC]仿真

2

2

验证性

专业基础

必修

5

实验五、导航功能

创建变换、发布传感器消息、里程数据信息、创建基础控制器、创建地图,机器人配置、全局和局部代价地图、rviz详细配置、自适应蒙特卡洛定位,避障,目标发送

4

2

综合

专业

必修

6

实验六、使用MoveIt!

机械臂、体系结构、简单运动规划、抓取放置任务

2

2

综合

专业

必修

7

实验七、ROS2[FOXY/GALACTIC]外设

使用游戏手柄、使用RGBD传感器,ROS2[FOXY/GALACTIC]摄像头驱动、ROS2[FOXY/GALACTIC]与OpenCV库、标定摄像头、视觉里程计,点云库、可视化点云、滤波和缩减采样、配准与匹配、点云分区

2

2

综合

专业

必修

考核方法

课程名称:ROS机器人程序设计        课程号:16300182

考核方式:考查

考核形式:平时成绩10%、实验成绩30%、期中考试10%、期末考查50%

1、考核说明

本课程的学生成绩由平时成绩、实验成绩、期中考试、期末考查成绩四部分组成,其中平时成绩占总成绩的10%,实验成绩占总成绩的30%、期中10%、期末考查成绩占总成绩的50%具体考核环节和考核比例见下表。

考核环节

平时+期中(20%)

实验成绩

(30%)

期末考核

(50%)

合计

平时测评

期中

考核比例

10%

10%

30%

50%

100%


课程使用镜像:

机器人工程专业实践镜像2021版-含现代控制理论、机器人控制器、ROS2、ESP32、Webots和导航实践(tianbot_mini)_zhangrelay的专栏-CSDN博客



课程班课: 


期中:

《ROS机器人程序设计》期中测评试卷 (ROS2)

期末:

 《ROS机器人程序设计》期末测评试卷 (ROS2)


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