课程简介
course introduction
“智能建立积木的原理与领会”以机械臂智能化建立最大积木高度为课程使命，学习缔造、机械臂、辨认反应三方面有关的基础理论常识，打开主动化建立的实习，包括课程教学、谈论根究和实习操作等教育内容。使学生掌控 3d 打印、规划分析、机械臂控制、视觉辨认等有关基础常识，晓得工程疑问的根柢处置思路。一起培育学生在自立探究和着手实习的才能，并激起学生深化学习有关专业的志趣。
【课程序号】00030342
【开课院系】土木匠程系
【课时组织】2学分（32学时）
【课程特征】通识选修课-科学课组
课堂留影
教师简介
professors introduction
冯鹏，清华大学土木匠程系教授。主讲本科生国家级精品课“混凝土规划”、研讨生课程“纤维复合材料工程规划理论”，长时刻从事新材料规划、新式规划与新式缔造技能的研讨，在纤维复合材料规划、混凝土规划和3d打印、主动化缔造等方面有丰厚的研讨经历对机器人智能缔造规划的使用方法、力学功能、规划特性等有关使用、研讨和动态有深化的晓得。
姜峣，清华大学机械系助理研讨员。合讲研讨生课程“并联机器人”，一起作为辅导教师曾获清华大学srt优良辅导教师一等奖。长时刻从事机器人感知与控制研讨，在机器触觉、视觉衡量、机器人抓取操作方面有着丰厚的研讨阅历和经历，对机器人规划方案、运动控制、视觉辨认、抓取操作等方面有着深化的晓得。
周谷越，曾在大疆集团先后担任核算机视觉总监、智能制造总监，现为清华大学智能工业研讨院（air）副研讨员，协同视觉与机器人实验室主任。主讲基础工业练习中心的本科生赛课一体式实习课程“智能体系方案与实习”。周谷越及其团队长时刻从事视觉引导的自立体系研讨，在机器人本体、核算机视觉、智能制造体系等方面具有丰厚的研讨与项目经历，对智能机器人体系的视觉感知、自立导航、机器学习等有关使用、研讨和动态有深化的晓得。
师生对话
q & a
课程勾勒
q&a
01
q: 能否
简略介绍一下本课程的根柢规划及内容？
a: 本课程分为三有些，别离是力学分析、机械臂控制以及辨认反应，别离由在三个领域内深耕的教师教学。三个有些都选用“2+1”的方法：经过2次理论课和1次着手实操协助同学们对每个领域的晓得。课程终极使命是将三有些联系，结束机械臂辨认木块然后搭高积木的使命，分组竞赛建立高度。一起本课程还有一项需要提交作用的作业是与本课内容有关的自个研讨选题。综上，本课程可以归纳为三方面常识以及两个究竟作用。
q: 请问本课程需要有这三方面常识的基础吗？您比照举荐哪些同学选课？
a:具体的理论常识在课堂上都会深化说明，教师也会供给有关文献协助同学课下深化晓得学习，所以没有先修需求，掌控大学物理常识即可。因为辨认有些的程序也是根据现成规划的，同学们能读代码，了解内部逻辑，学会调整有关参数即可。根据以往经历，选课的大多为土木专业、行健书院、未央书院以及其他理工科同学，举荐这些专业大一大二的同学选课，一起等待对有关领域感快乐喜爱的其他专业的任意大学的同学选课。
教育方案
q&a
02
q: 请问为何选择机械臂的积木建立，作为打开智能缔造学习的入门通识内容呢？
a: 本课程仿照了一个具体的工程项目，用机械臂建立积木也是智能缔造的经典场景，一起这也是易于了解的使命。项目型的课程让同学们较为无缺地参加工程疑问的实践处置进程，这差异于传统课堂的最大特征是“以疑问为导向”，而非将无缺的学科常识体系依照学科原理逻辑逐步逐条讲给同学。这样做的优点是一方面让同学们得以灵敏掌控项目中触及的有关常识，而削减花费在与具体疑问无关的常识上的时刻；另一方面，课程也向同学们展示了结束一个实践项目需要自立晓得多学科的常识，在跨学科的一起也要具有疑问的发现才能和探究才能，这是同学们日后在作业或科研之中都需要运用的才能。
咱们期望经过课程向同学们展示这样一个进程：在实践项目中调查表象，发现疑问—研讨已有作用，阅览文献—实习中找规则，树立模型—构建方案公式和图表—再反应到实践项目使用中查验。
以下视频来历于
清小混与清小复
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视频概况
手搭积木
q: 您说到在三个“2+1”的实习环节，同学们都是组队结束使命的，包括究竟竞赛机械臂搭积木哪一组更高，也是组队进行。同学们的协作在课程中占比照大，请问这会带来哪些影响呢？
a:正如刚刚提及，与团队的调和协作也是同学们日后在作业或科研之中有必要具有的才能。本课程在四次组队中都让同学们自界说打点，不硬性设置组长，这也是为了训练同学们的打点才能和领导力，让同学在实践项目里前进分化使命和与别人洽谈等方面的才能。
初度实习是两人一组手动搭高积木，领会力学原理，第次是四人一组结束机械臂沙漏绘图，可以在现有程序里设定并经过沙漏进行线型图像的制造，结束机械臂的实操，第三次是四到五人一组读懂辨认代码的内在逻辑并学会调度参数，结束机器对木块的辨认抓取。这都为同学们结束究竟使命打下团队基础。咱们了解“团队精力”有最重要的两点，一是“不怕吃亏”，二是“不掉链子”，团队协作中培育的质量也是通识教育所等待的。
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视频概况
机械臂画图
q: 请问在自个研讨专题方面，课程设置了哪些协助？有怎样的成果预期？
a: 为了避免课程查核判定完全被团队协作弥平个别差异，一起为同学日后的科研打下基础，本课程设置了自个研讨专题的关节。课程组织中，在结束三个有些各自的“2+1”之后，咱们设置了别离关于三个方向的谈论课，不一样方向的担任教师会和同学们交流根据课程内容的延伸疑问，断定自个研讨的标题及预期作用。
从课程之初咱们就提示同学留心理论课上自个感快乐喜爱的小疑问，鼓舞同学在实习进程中发现疑问并自立根究，而在谈论课上咱们期望同学们带着疑问来和教师谈论，然后结束必定水平的学术使命。这一进程仿照了具体学术疑问的处置进程，也期望同学们可以学到这套学术“办法论”。究竟作用包括但不限于文献总述、调研陈述、视频阐明、什物制造，比方：同学们可以制造出一个机械臂，等等。
q: 可认为想选课的同学们简略介绍一下本课程的评分方法吗？
a: 本课程的评分分为三个有些：三有些理论课和实习小使命的结束、自个研讨专题陈述的提交、终极使命的结束。第一项是结束即给分，后边两项会体现区别度，究竟使命中搭积木最高的一组全员a+，一起自个陈述撰写得非常优良的同学也会给a+。这一方面给予同学们协作探究课程终极使命以动力，另一方面也为自个才能非常杰出的同学供给展示自个才能的途径。
课后留影
思维探究
q&a
03
q: 清华大学通识课程缔造安身“无专业门槛、有学理深度”，在教学工科常识和实习技能为主的课程中，请问您是如何消减可以的“门槛”，一起保证课程的深度与通识意义的？
a: 首要，本课程设定了一个易于了解的使命，即机械臂搭积木，这关于不一样专业的同学来说都是可以进入的论题；
其次，从第一堂课初步，咱们就带领同学们进行为手实操，这关于初度触摸机械臂和工程力学疑问的同学来说是灵敏进入学科的极好方法，因为在自个主动触摸和耍弄的进程中，可以灵敏消解对初度触摸领域的陌生感。摸一摸机械臂，自个操作一下，也就“不怕了”，这种领会性是其他体系化的理论课所不能替代的；
第三，课程的简略方针却触及了多学科的穿插谈论，这种“宽口径”的方案避免了堕入某一专业浅显内容，降低了课程的先修需求等“门槛”；
最终，实施到机械臂智动化建立积木，代表了智能缔造领域的前沿场景，所以在课程中同学们学到的常识并非“退而求其次”的，而是真实触摸到学术前沿对不一样学科联系的真实操作方法，这能在消解“门槛”的基础上，抵达“强化基础，增强通识”的意图。
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视频概况
究竟使命组赛
q: 当今的咱们面临智能化程度越来越高的工程缔造体系，请问您认为将来一个无缺的工程缔造进程需要怎样的人才呢？
a: 正如本课程所展示的，一个机械臂辨认积木并结束建立的进程需要新一代的“脑”（ai）、“手”（机械臂）、“眼”（测控辨认）需要三个领域的有关常识，也需要三个领域的实习经历来协作结束，实践工程中的智能缔造会触及更多的领域，需要具有更广大的视界、更多元的才能。这就需求咱们主动打破学科壁垒，在土木匠程传统常识的基础上让同学们尽早晓得多学科穿插出作用的可以性。
另一方面，跟着只能生成式方案等算法和模型的打开，将来咱们需要更多的“领会”式人才，比方关于一个生成出的建筑方案，咱们需要一个可以根据本身经历，给出调度主张的专家，这就需求专家本身有过许多各品种型空间的实践领会，一起晓得空间作用的改进办法。
在将来，单纯的常识堆集并非不可以替代，但人类本身的实践领会却是很大都据核算所不能替代的，这就需求咱们比较巨大的数据库可以并不“晓得许多”，但却有“领会许多”的堆集，这也是本课程偏重着手实习的意图之一，即期望添加同学们对具体疑问的领会经历。
课纲概览
q & a
1、课程简介与人工建立
2、积木建立的力学原理
3、积木建立实习与分析（实习）
4、机械臂打开史
5、机械臂操作理论
6、机械臂操作实习（实习）
7、辨认反应原理
8、辨认建模与人工智能
9、辨认处置（实习）
10、力学分析谈论
11、机械臂控制谈论
12、辨认反应谈论
13、初度建立实验
14、第次建立实验
15、第三次建立实验
16、总结
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