四川大学：机械工程系课程教学资源《机械电子学》教学大纲 Mechatronics

四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机械电子学》教学大纲 课程编号： 302066020 课程类型： 选修课 Course Code: 302066020 Course Type: Elective 课程名称 机械电子学 投课对象： 本科三年级学生 Course Name: Mechatronics Audience: The juniors 学时/学分： 62n 授课语言： 中文 Credit 322 Language of Chinese Mandarin Hours/Credits Instruction 先修课程： 草拟电子技术基础、数字电子技术基 开课院系： 机械工程系 Prerequisite: damental Analog Electronics. Course offered by: Department of undamental Digital Electronics Mechanical Eng. 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 Intended for Mechanical Design,Manufacturing and Automation 大纲执笔人： 刁燕，罗华 大纲审核人： Edited by: Diao Yan,Luo Hua Inspected by: 一、课程简介 机械电子学(Mechatronics)是机电一体化技术的重要基础，它是微处理器技术、软件 技术和计算机应用技术向机械工业渗透的过程中形成并发展起来的新型综合型学科。它介 绍以微处理器系统为核心的测量和控制系统，以及如何引进到机械产品的设计中去，以便 提高产品性能、增强人机交互性并设计出新型的机电一体化系统的科学。 本课程主要系统地介绍了机械电子学总体理论、方法和发展趋势，并面向代表未来发 展趋势的数字化装置和系统进行详细讲解，包括“微处理器及系统和软件”、“数字式测 量与传感器”、“信号的调节与数字化变换”、“伺服执行器与数字执行器”和“总线、 接口与通信”等内容，并紧密结合如“MT两轮自平衡机器人”、“面包机器人自动生产 线”等国内外应用实例的深入分析，以培养学生的工程实我能力

1 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《机械电子学》教学大纲 课程编号： Course Code: 302066020 302066020 课程类型： Course Type: 选修课 Elective 课程名称： Course Name: 机械电子学 Mechatronics 授课对象： Audience: 本科三年级学生 The juniors 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 模拟电子技术基础、数字电子技术基础 Fundamental Analog Electronics， Fundamental Digital Electronics 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 大纲执笔人： Edited by: 刁燕，罗华 Diao Yan, Luo Hua 大纲审核人： Inspected by: 一、课程简介 机械电子学（Mechatronics）是机电一体化技术的重要基础，它是微处理器技术、软件 技术和计算机应用技术向机械工业渗透的过程中形成并发展起来的新型综合型学科。它介 绍以微处理器系统为核心的测量和控制系统，以及如何引进到机械产品的设计中去，以便 提高产品性能、增强人机交互性并设计出新型的机电一体化系统的科学。 本课程主要系统地介绍了机械电子学总体理论、方法和发展趋势，并面向代表未来发 展趋势的数字化装置和系统进行详细讲解，包括“微处理器及系统和软件”、“数字式测 量与传感器”、“信号的调节与数字化变换”、“伺服执行器与数字执行器”和“总线、 接口与通信”等内容，并紧密结合如“MIT 两轮自平衡机器人”、“面包机器人自动生产 线”等国内外应用实例的深入分析，以培养学生的工程实践能力

二、学习目标 1.了解机械电子学、机电一体化以及机械电子工程等学科之间的关系，学科历史 沿革与发展趋势了解带有“智能”特性的机械电子产品主要结构和具备自动 化和智能特性的机械电子产品的设计过程。 2.理解智能机械中微处理器系统的分类、结构、功能和常见的名词术语等：理解 可编程控制器、工业控制计算机、数控系统的基本架构：对比传统传感器，了 解数字式测量系统和常见数字式传感器的原理、结构与特性，完成机械系统中 位移、力与力矩、压力、角度、加速度等目标的测量：了解常见数字执行器和 伺服执行器的原理、功能和特点，以及它们在机电系统中的应用。 3。能够了解前向通道、后向通道的结构特点，针对机械电子的设计、制造、运行 等方面的复杂工程问题，运用基本的信号分离、放大、变换、细分等数字方法 和数字电路：了解接口、总线与通讯的概念、分类和选型设计，解决传感器、 处理器和控制器之间信号的传递问题，构建完整的数字信号通道。 4. 能够初步综合利用所学机械电子学知识和工程科学，通过信息检索和文献研 究，对“MT两轮自平衡机器人”、“光栅测量系统”、“面包机器人自动生 产线”等应用实例的检测和控制功能进行识别、分析和评价，从而培养学生的 机电工程化应用意识。能够初步运用机械电子学所学知识，结合工程实际进行 初步原理选型和方案设计，以解决机械产品的自动化功能实现和优化问题，并 撰写出简单方案报告。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 半业要求指标点 学习目标 (3)设计开发解决方案：能够设计满足3.3针对机械工程领域设计、制造、运 特定需求的机械产品功能原理方案、零 行中的复杂工程问题，能够设计满足 学习目标4 部件及机械系统，或针对机械工程领域 特定需求的系统、单元（部件）或机 (强支撑》 设计、制造、运行等方面的复杂工程问械制造工艺流程，并能够在设计环节 题，拟定相应的设计、制造、运行方案， 中体现创新意识

2 二、学习目标 1. 了解机械电子学、机电一体化以及机械电子工程等学科之间的关系，学科历史 沿革与发展趋势；了解带有“智能”特性的机械电子产品主要结构和具备自动 化和智能特性的机械电子产品的设计过程。 2. 理解智能机械中微处理器系统的分类、结构、功能和常见的名词术语等；理解 可编程控制器、工业控制计算机、数控系统的基本架构；对比传统传感器，了 解数字式测量系统和常见数字式传感器的原理、结构与特性，完成机械系统中 位移、力与力矩、压力、角度、加速度等目标的测量；了解常见数字执行器和 伺服执行器的原理、功能和特点，以及它们在机电系统中的应用。 3. 能够了解前向通道、后向通道的结构特点，针对机械电子的设计、制造、运行 等方面的复杂工程问题，运用基本的信号分离、放大、变换、细分等数字方法 和数字电路；了解接口、总线与通讯的概念、分类和选型设计，解决传感器、 处理器和控制器之间信号的传递问题，构建完整的数字信号通道。 4. 能够初步综合利用所学机械电子学知识和工程科学，通过信息检索和文献研 究，对“MIT 两轮自平衡机器人”、“光栅测量系统”、“面包机器人自动生 产线”等应用实例的检测和控制功能进行识别、分析和评价，从而培养学生的 机电工程化应用意识。能够初步运用机械电子学所学知识，结合工程实际进行 初步原理选型和方案设计，以解决机械产品的自动化功能实现和优化问题，并 撰写出简单方案报告。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （3）设计/开发解决方案：能够设计满足 特定需求的机械产品功能原理方案、零 部件及机械系统，或针对机械工程领域 设计、制造、运行等方面的复杂工程问 题，拟定相应的设计、制造、运行方案， 3.3 针对机械工程领域设计、制造、运 行中的复杂工程问题，能够设计满足 特定需求的系统、单元（部件）或机 械制造工艺流程，并能够在设计环节 中体现创新意识。 学习目标 4 （强支撑）

并能够综合考虑社会、健康、安全、法律 文化以及环境因素，体现创新意识。 4.1对于机械工程领域设计、制造、运 (4)能够基于科学原理并采用科学方 行中的复杂工程问题，能够基于科学 法，针对机械工程领域设计、制造、运行 原理并采用科学方法，设计相应的实 学习目标3 等方面的复杂工程问题进行研究，通过 验 (中支撑 设计、实施实验，获取、分析和解释数据， 并通过信息综合，获得合理有效的结论 (5)能够选择、使用与开发恰当的技术 资源、现代工程工具和信息技术手段和 5.1能够选择适当的技术、资源、现代 学习目标2 工具，针对机械工程领域设计、制造、运 工程工具和信息技术工具，进行机械 (强支撑} 行等方面的复杂工程问题，进行预测与 工程领域设计、制造、运行中复杂工 模拟，并能够理解相关技术工具、针对复 程问愿的预测与模拟： 杂工程问题预测与模拟结果的局限性。 (12)了解机械设计制造及其自动化领 12.1能够了解当前机械设计制造及 域的新理论、新技术及国内外发展动态 学习目标1 其自动化领域的发展状态与发展趋 具有自主学习和终身学习的意识，有不 (弱支摔) 势 断学习和适应发展的能力。 四、教学基本内容 第一章：绪论及案例 1.机械电子学的来源、发展和应用 2. 机械电子学、机电一体化以及机械电子工程等学科之间的关系 3.智能机械电子产品主要结构 4.以微处理器为基础的机械电子产品设计方法，并引入MT两轮自平衡机器人的 原理、结构作为应用实例和知识参考。 基本要求：了解当前机械电子学的整体发展状态与发展趋势，了解机械产品中检测与 控制电子系统的主要结构和功能，以及典型的设计方法和流程：注意本课程的工程性、实 用性与过去所学理论课程有很大不同：熟悉主要参考书和相关专业及其背景知识

3 四、教学基本内容 第一章：绪论及案例 1. 机械电子学的来源、发展和应用 2. 机械电子学、机电一体化以及机械电子工程等学科之间的关系 3. 智能机械电子产品主要结构 4. 以微处理器为基础的机械电子产品设计方法，并引入 MIT 两轮自平衡机器人的 原理、结构作为应用实例和知识参考。 基本要求：了解当前机械电子学的整体发展状态与发展趋势，了解机械产品中检测与 控制电子系统的主要结构和功能，以及典型的设计方法和流程；注意本课程的工程性、实 用性与过去所学理论课程有很大不同；熟悉主要参考书和相关专业及其背景知识。 并能够综合考虑社会、健康、安全、法律、 文化以及环境因素，体现创新意识。 （4）能够基于科学原理并采用科学方 法，针对机械工程领域设计、制造、运行 等方面的复杂工程问题进行研究，通过 设计、实施实验，获取、分析和解释数据， 并通过信息综合，获得合理有效的结论。 4.1 对于机械工程领域设计、制造、运 行中的复杂工程问题，能够基于科学 原理并采用科学方法，设计相应的实 验； 学习目标 3 （中支撑） （5）能够选择、使用与开发恰当的技术、 资源、现代工程工具和信息技术手段和 工具，针对机械工程领域设计、制造、运 行等方面的复杂工程问题，进行预测与 模拟，并能够理解相关技术工具、针对复 杂工程问题预测与模拟结果的局限性。 5.1 能够选择适当的技术、资源、现代 工程工具和信息技术工具，进行机械 工程领域设计、制造、运行中复杂工 程问题的预测与模拟； 学习目标 2 （强支撑） （12）了解机械设计制造及其自动化领 域的新理论、新技术及国内外发展动态， 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 能够了解当前机械设计制造及 其自动化领域的发展状态与发展趋 势； 学习目标 1 （弱支撑）

毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撞毕业要求指标点12.1。 第二章：徽处理器及系统和软件 1介绍了微处理器的分类、结构、功能和常见的名词术语等： 2.可编程控制器的架构、工作原理和具体应用 3.工业控制计算机的架构、工作原理和具体应用 4.计算机数控系统的架构、工作原理 5.各微处理器系统的具体应用和重点范例 基本要求：在了解介绍了微处理器的分类、结构、功能和常见的名词术语基础上，能 够初步根据可编程控制器、工业控制计算机、计算机数控系统的各自的特点和典型应用 按照实际机电产品的需求进行选型设计。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点5.1。 第三章：数字式测量与传感器 1.数字式测量与传感器的定义和特点，对应于传统的测量方法与模拟传感器，数 字式测量系统的结构、特性和优点。 2.数字式位移测量与传感器的主要类型，主要以光栅、激光、容栅和编码器为 例，详细分析常见数字位移传感器的原理、电路及其典型案例应用。 3.MEMS传感器的原理，主要以力与力矩、压力、角度、加速度等测量目标为例 讲解MEMS传成器特点和应用实例： 4.CCD与CMOs图像传感器及其构成的测量系统在位移上的测量方案和工作原 理，并介绍其在机器视觉、目标跟踪、图像识别在智能机械上的广泛应用。 基本要求：理解传统的测量方法与模拟传感器与数字式的区别与联系，理解数字式测 量系统和常见数字式传感器的原理和特点，能够懂得和运用这些数字系统完成机械系统中 位移、力与力矩、压力、角度、加速度等目标的测量，并根据技术条件进行数字传感器选 型设计：能够初步根据传感器系统的特点和典型应用，对照实际机电产品的测量指标进行 选型设计，解决机电一体化系统的数字化检测问题，并提高机械产品的性能和功能。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点5.1。 第四章：信号的调节与数字化变换 1.前向通道、后向通道的结构特点： 2.信号的分离、放大、变换、细分原理和电路，以及如何防止和屏蔽干扰等：

4 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，支撑毕业要求指标点 12.1。 第二章：微处理器及系统和软件 1. 介绍了微处理器的分类、结构、功能和常见的名词术语等； 2. 可编程控制器的架构、工作原理和具体应用 3. 工业控制计算机的架构、工作原理和具体应用 4. 计算机数控系统的架构、工作原理 5. 各微处理器系统的具体应用和重点范例 基本要求：在了解介绍了微处理器的分类、结构、功能和常见的名词术语基础上，能 够初步根据可编程控制器、工业控制计算机、计算机数控系统的各自的特点和典型应用， 按照实际机电产品的需求进行选型设计。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2，支撑毕业要求指标点 5.1。 第三章：数字式测量与传感器 1. 数字式测量与传感器的定义和特点，对应于传统的测量方法与模拟传感器，数 字式测量系统的结构、特性和优点。 2. 数字式位移测量与传感器的主要类型，主要以光栅、激光、容栅和编码器为 例，详细分析常见数字位移传感器的原理、电路及其典型案例应用。 3. MEMS 传感器的原理，主要以力与力矩、压力、角度、加速度等测量目标为例 讲解 MEMS 传感器特点和应用实例。 4. CCD 与 CMOS 图像传感器及其构成的测量系统在位移上的测量方案和工作原 理，并介绍其在机器视觉、目标跟踪、图像识别在智能机械上的广泛应用。 基本要求：理解传统的测量方法与模拟传感器与数字式的区别与联系，理解数字式测 量系统和常见数字式传感器的原理和特点，能够懂得和运用这些数字系统完成机械系统中 位移、力与力矩、压力、角度、加速度等目标的测量，并根据技术条件进行数字传感器选 型设计；能够初步根据传感器系统的特点和典型应用，对照实际机电产品的测量指标进行 选型设计，解决机电一体化系统的数字化检测问题，并提高机械产品的性能和功能。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2，支撑毕业要求指标点 5.1。 第四章：信号的调节与数字化变换 1. 前向通道、后向通道的结构特点； 2. 信号的分离、放大、变换、细分原理和电路，以及如何防止和屏蔽干扰等；

3.数字滤波，数字细分等信号数字处理方法和电路的基本功能和工作原理： 4.数字信号的处理和分析基础理论和手段，案例分析。 基本要求：理解信号的本质和数字化处理原始信号的方法。会初步分析信号成份和核 心数字化处理电路，能够建立其原理电路模型，设计出实验信号的只体调节方案，以获取 最终数据和信号图形。 本章学习内容对应学习目标3，支撑毕业要求指标点4.1。 第五章：同服执行器与数字执行器 1.执行器的概念和分类： 2.对照普通直流电动机和交流电动机调速方法，讲解步进电动机、直流伺服电 机、 交流伺服电机、 直线电机和数字液压缸等伺服执行器和数字执行器的赐 理、结构、功能和特点： 3.数字执行器在控制系统中的应用和分析。 基本要求：了解传统的执行器与数字执行器的不同特点与联系，理解步进电动机、直 流伺服电机、交流伺服电机、直线电机和数字液压缸等伺服执行器和数字执行器的工作原 理和特性：能够懂得和运用不同数字执行器的特性，根据产品具体指标和需求设计出控制 方案。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点5.1。 第六章：接口、总线与通讯 1.接口、总线与通讯概念和分类： 2.数字电路的片间总线，串行通信总线与接口、工业现场总线、工业无线通信网 络的主要工作方式、原理、特点和功能，以及在机电一体化典型设备中的具体 应用。 基本要求：了解接口、总线与通讯的概念和分类：了解数字电路的片间总线，串行通 信总线与接口、工业现场总线、工业无线通信的区别与联系：通过初步掌握和理解这些接 口、总线名词和不同应用特性，能够根据产品具体指标和需求选择和运用正确的接口和总 线类型。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3，支撞毕业要求指标点4.1。 第七章：“光播动画”制作，面包自动化分拣线和MT自平衡机器人案例分析和讨论 5

5 3. 数字滤波，数字细分等信号数字处理方法和电路的基本功能和工作原理； 4. 数字信号的处理和分析基础理论和手段，案例分析。 基本要求：理解信号的本质和数字化处理原始信号的方法。会初步分析信号成份和核 心数字化处理电路，能够建立其原理电路模型，设计出实验信号的具体调节方案，以获取 最终数据和信号图形。 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 4.1。 第五章：伺服执行器与数字执行器 1. 执行器的概念和分类； 2. 对照普通直流电动机和交流电动机调速方法，讲解步进电动机、直流伺服电 机、交流伺服电机、直线电机和数字液压缸等伺服执行器和数字执行器的原 理、结构、功能和特点； 3. 数字执行器在控制系统中的应用和分析。 基本要求：了解传统的执行器与数字执行器的不同特点与联系，理解步进电动机、直 流伺服电机、交流伺服电机、直线电机和数字液压缸等伺服执行器和数字执行器的工作原 理和特性；能够懂得和运用不同数字执行器的特性，根据产品具体指标和需求设计出控制 方案。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2，支撑毕业要求指标点 5.1。 第六章：接口、总线与通讯 1. 接口、总线与通讯概念和分类； 2. 数字电路的片间总线，串行通信总线与接口、工业现场总线、工业无线通信网 络的主要工作方式、原理、特点和功能，以及在机电一体化典型设备中的具体 应用。 基本要求：了解接口、总线与通讯的概念和分类；了解数字电路的片间总线，串行通 信总线与接口、工业现场总线、工业无线通信的区别与联系；通过初步掌握和理解这些接 口、总线名词和不同应用特性，能够根据产品具体指标和需求选择和运用正确的接口和总 线类型。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 4.1。 第七章：“光栅动画”制作，面包自动化分拣线和 MIT 自平衡机器人案例分析和讨论

1根据光栅传感器莫尔条纹的工作原理，进行“光栅动画”制作： 2.面包自动化分拣线和的工作原理分析和讨论：包括功能、特点及国内外发展状 况：流水线的主要构成：工作原理及其工作过程：涉及的核心技术等： 3.学习两轮自平衡小车的工作原理及平衡算法，进行自平衡机器人的机械结构设 计，创新功能需求分析，传感器测量系统和执行器等的分析、讨论和设计等。 基本要求：了解认识到机械工程领域设计、制造、运行等涉及到的机械电子学知识和 应用，能够根据典型机电一体化案例的特性和基本技术指标，进行功能单元和电控系统的 方案设计，并在课题讨论中积极陈述发言和撰写简单分析报告及设计文档。能够初步设计 满足特定需求的机械电子测量、控制系统和单元（部件），以及相关自动化智能化制造工 艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1,2,3,4，支撑毕业要求指标点12.1,5.1,4.1,3.3。 五、建议教学进度 章节名称 学时数 理论课部分(18学时) 第一章绪论及案例 3学时 第二章微处理器及系统和软件 3学时 第三章数字式测量与传感器 6学时 第四章信号的调节与数字化变换 3学时 第五章伺服执行器与数字执行器 1.5学时 第六章总线与接口 1.5学时 实验课部分(14学时) 第七章“面包自动化分拣线"案例分析和讨论，“光栅动画”制作，和“MT14学时(5 自平衡机器人”原理选型和方案设计案例分析和讨论 次课) 备注：课内外时间约为1：1.0~1.5 六、教学策略与方法 1、阐述基本原理，理论联系实际。 2、采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学

6 1. 根据光栅传感器莫尔条纹的工作原理，进行“光栅动画”制作； 2. 面包自动化分拣线和的工作原理分析和讨论：包括功能、特点及国内外发展状 况；流水线的主要构成；工作原理及其工作过程；涉及的核心技术等； 3. 学习两轮自平衡小车的工作原理及平衡算法，进行自平衡机器人的机械结构设 计，创新功能需求分析，传感器测量系统和执行器等的分析、讨论和设计等。 基本要求：了解认识到机械工程领域设计、制造、运行等涉及到的机械电子学知识和 应用，能够根据典型机电一体化案例的特性和基本技术指标，进行功能单元和电控系统的 方案设计，并在课题讨论中积极陈述发言和撰写简单分析报告及设计文档。能够初步设计 满足特定需求的机械电子测量、控制系统和单元（部件），以及相关自动化智能化制造工 艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1，2，3，4，支撑毕业要求指标点 12.1，5.1，4.1，3.3。 五、建议教学进度 章节名称 学时数 理论课部分（18 学时） 第一章 绪论及案例 3 学时 第二章 微处理器及系统和软件 3 学时 第三章 数字式测量与传感器 6 学时 第四章 信号的调节与数字化变换 3 学时 第五章 伺服执行器与数字执行器 1.5 学时 第六章 总线与接口 1.5 学时 实验课部分（14 学时） 第七章 “面包自动化分拣线”案例分析和讨论，“光栅动画”制作，和“MIT 自平衡机器人” 原理选型和方案设计案例分析和讨论 14 学时（5 次课） 备注：课内外时间约为 1:1.0~1.5 六、教学策略与方法 1、阐述基本原理，理论联系实际。 2、采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学

3、通过案例分析，小组讨论，公开演示等强调机械电子学中数字化模型和系统的建立 和运用。 4、理论教学与课堂讨论、实验训练相结合，强化学生工程观点的建立和工程分析能力 七、考核方式 实验报告，课程训练报告，作业和考勒。 八、成绩评定方法 1、作业和考物占总成绩的5%，总共不低于6次。 2、实验报告占总成绩的45%，共计2个实验报告（包括视频报告和PT演示报告）， 每个报告22.5% 3、课程训练报告占总成绩的50%： 出题原则：非标，量大，灵活，基本概念考点多。 九、评分标准 评分标准 学习目标 90-10075-8960-74 0-59 优 良 中及格 不及格 了解机械电子学，机电一体化以是机械电子工程等学科之间的关系，学 历史沿单与发展趋势：了解带有“智绝”特性的机城电子广品主要瑞 全准确李探相关知识 较好掌据相关知识 基本蒙程相关知四 整本没有李程相关知明 具自动化和能特性的电子产品的没计过品。 理解能机中微处理器系烧的分，站、功能和基木架构：了解 式测量系绕和常见数字式传感器的原理、结购与特性，完成机械系统 全准东相关知识 较好草据相关知识 基本掌相相关知调 基本没有享相关知 移、力与力更，医力、角度。加速度等目标的测量：了解常见数字执 和同服执行器的原理和应用。 能了解向道。后向通道的结特点。针对机电子的设计 行等方面的复杂 等数字方法和数字电路：了解按口，总线与通明的概念。分类和选型 全准李粲相关知识 较好攀据相关知识整本挥相关知识 基本没有李据相关知识 ,解决传够器、处理器和控制器之间信号的传递问恩。构建完整的数 号溪首。 能够物步会利所学织械电子学知识和工程利学，通过信息和 准确率相关如 好据相关知 整本学探相关知 本有报相关知 究对“姐两轮白平衡机器人 ·凭够较好 。便够过行初 使好进行 白动坐产线”等应用实侧的检测和拉制功能志行识别、分析和评价。 初步型草和 班型和方 票理这型和方案议 厘选型和方案设计，须 初步运用机板电子学所学知识，结合工程实再进行初步原理遗型和方 案计，并写出 计，并属写出整衣 ,并横与出完整准鸡 与不出包括基本内容的 十，以解决机随产品的白动化功能实现和优化内思，井摆苦出方案招 完整和确的方美 方餐告。 里告

7 3、通过案例分析，小组讨论，公开演示等强调机械电子学中数字化模型和系统的建立 和运用。 4、理论教学与课堂讨论、实验训练相结合，强化学生工程观点的建立和工程分析能力 七、考核方式 实验报告，课程训练报告，作业和考勤。 八、成绩评定方法 1、 作业和考勤占总成绩的 5%，总共不低于 6 次。 2、实验报告占总成绩的 45%，共计 2 个实验报告（包括视频报告和 PPT 演示报告）， 每个报告 22.5%； 3、课程训练报告占总成绩的 50%； 出题原则：非标，量大，灵活，基本概念考点多。 九、评分标准 学习目标 评分标准 90-100 75-89 60-74 0-59 优 良 中/及格 不及格 1.了解机械电子学、机电一体化以及机械电子工程等学科之间的关系，学 科历史沿革与发展趋势；了解带有“智能”特性的机械电子产品主要结构 和具备自动化和智能特性的机械电子产品的设计过程。 完全准确掌握相关知识 较好掌握相关知识 基本掌握相关知识 基本没有掌握相关知识 2.理解智能机械中微处理器系统的分类、结构、功能和基本架构；了解数 字式测量系统和常见数字式传感器的原理、结构与特性，完成机械系统中 位移、力与力矩、压力、角度、加速度等目标的测量；了解常见数字执行 器和伺服执行器的原理和应用。 完全准确掌握相关知识 较好掌握相关知识 基本掌握相关知识 基本没有掌握相关知识 3.能够了解前向通道、后向通道的结构特点，针对机械电子的设计、制 造、运行等方面的复杂工程问题，运用基本的信号分离、放大、变换、细 分等数字方法和数字电路；了解接口、总线与通讯的概念、分类和选型设 计，解决传感器、处理器和控制器之间信号的传递问题，构建完整的数字 信号通道。 完全准确掌握相关知识 较好掌握相关知识 基本掌握相关知识 基本没有掌握相关知识 4.能够初步综合利用所学机械电子学知识和工程科学，通过信息检索和文 献研究，对“MIT 两轮自平衡机器人”、“光栅测量系统”、“面包机器 人自动生产线”等应用实例的检测和控制功能进行识别、分析和评价。能 够初步运用机械电子学所学知识，结合工程实际进行初步原理选型和方案 设计，以解决机械产品的自动化功能实现和优化问题，并撰写出方案报 告。 完全准确掌握相关知 识，能够很好地进行初 步原理选型和方案设 计，并撰写出完整准确 的方案报告。 较好掌握相关知 识，能够较好进行 初步原理选型和方 案设计，并撰写出 较为完整和准确的 方案报告。 基本掌握相关知 识，能够进行初步 原理选型和方案设 计，并撰写出基本 完整和准确的方案 报告。 基本没有掌握相关知 识，不能够进行初步原 理选型和方案设计，撰 写不出包括基本内容的 方案报告

十、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [山DevdasShetty.机电一体化系统设计，M.北京：机械出版社，2016. [2☑Nitaigour Premchand Mahalik..机电一体化一原理·概念·应用M.北京：科学出 版社，2008. [3]Robert Munnig Schmidt,Georg Schitter,Jan van Eijk.The Design of High Performance MechatronicsM].High-Tech Functionality by Multidisciplinary System Integration Holland:Delf University Press,2011. [4王丰.机电一体化系统M.北京：清华大学出版社，2017. [)宁杨，周毓林.嵌入式系统基础及应用M.北京：清华大学出版社，2012 [阿周严.数字化测量技术M.北京：北京理工大学出版社，2011 [7张贤达.信号分析与处理M.北京：清华大学出版社，2011 [8)张涛译).机电一体化同服系统控制M.浙江：浙江大学出版社，2012 [9)张力勋.机电系统建模与仿真M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009. [10]陈伟，延文杰。两轮自平衡机器人控制系统的设计).传感器与微系统，2008 274). [11]The DIY Segway.http://web.mit.edu/first/segway

8 十、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [1] Devdas Shetty. 机电一体化系统设计， [M]．北京：机械 出版社，2016． [2] Nitaigour Premchand Mahalik．机电一体化—原理•概念•应用[M]．北京：科学出 版社，2008． [3] Robert Munnig Schmidt, Georg Schitter, Jan van Eijk. The Design of High Performance Mechatronics[M]. High-Tech Functionality by Multidisciplinary System Integration. Holland: Delft University Press,2011. [4] 王丰. 机电一体化系统 [M]．北京：清华大学出版社，2017． [5] 宁杨，周毓林．嵌入式系统基础及应用[M]．北京：清华大学出版社，2012 [6] 周严．数字化测量技术[M]．北京：北京理工大学出版社，2011 [7] 张贤达．信号分析与处理[M]．北京：清华大学出版社，2011 [8] 张涛(译)．机电一体化伺服系统控制[M]．浙江：浙江大学出版社，2012 [9] 张力勋．机电系统建模与仿真[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009． [10] 陈伟，延文杰．两轮自平衡机器人控制系统的设计[J]．传感器与微系统，2008， 27(4)． [11] The DIY Segway. http://web.mit.edu/first/segway．