智能机器人原型设计与制造实践

课程编码：180086081203P5001H 英文名称：Intelligent Robot Prototype Design and Manufacturing Practice 课时：30 学分：1.00 课程属性：实验课 主讲教师：蒋树强等

本课程旨在让学生系统掌握新工业革命中的核心技术及其范式变革，提升工程实践能力。在理论上理解“第四次工业革命”的历史背景、技术根源与经济社会影响。能力上掌握软硬件协同设计方法：嵌入式系统、传感器、执行器、语音交互链路、多模态推理。具备构建一个具身智能机器人的完整能力（机械结构、感知、运动控制、语义推理）。能够打造一个实时语音/多模态交互桌面机器人。价值与素养上建立学生对新技术变革本质的洞察，培养“从原型到产品”的创新意识与创业型思维。

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第一章 第四次工业革命概述
第1节 工业革命的历史回顾 1学时 何舜
第2节 数字化→智能化的演进 1学时 何舜
第3节 “大模型革命”为什么是第四次工业革命的新的操作系统 0.5学时 何舜
第4节 大模型如何重构产业、教育、交互方式 0.5学时 何舜
第二章 大模型和多模态发展史与技术路线
第1节 大模型发展史和技术路线 1学时 冯磊
第2节 多模态发展史和技术路线 1学时 冯磊
第3节 新交互范式：语音即界面、对话即编程、意图理解即操作系统 0.5学时 冯磊
第4节 课堂实践：熟悉多模态模型，用多模态模型制作一个至少1分钟AI视频 0.5学时 冯磊
第三章 传感器的学习和自然语言交互
第1节 课堂：学习摄像头、麦克风阵列、触觉传感器和大模型交互的工作原理 0.5学时 何舜
第2节 实践：进行各种传感器与大模型的交互组装 0.5学时 何舜
第3节 自然语言交互 2学时 何舜
第四章 具身智能理论
第1节 为什么具身智能是大模型的下一阶段 0.5学时 蒋树强
第2节 感知—认知—行动架构 1学时 蒋树强
第3节 世界模型、运动规划、决策学习 0.5学时 蒋树强
第4节 从机器人仿真到现实（Sim2Real） 1学时 蒋树强
第五章 新工业革命中的软硬件协同
第1节 端侧与云侧协作模式 1学时 何舜
第2节 大模型驱动下的机器人系统及技术架构 1学时 何舜
第3节 实践先导课：机器人的基本认知 1学时 何舜
第六章 机器人的组装和调试
第1节 机器人的身体结构——3D打印 3学时 何舜
第2节 机器人的组装 3学时 何舜
第3节 个性化设计和调参 3学时 何舜
第4节 软硬件协同整合 3学时 何舜
第七章 项目结题
第1节 项目汇报和评分 3学时 何舜

1.蒋树强，中国科学院大学特聘教授，博士生导师，先后担任期刊《IEEE TMM》、《ACM ToMM》编委，专业背景为计算机应用技术，研究方向是多媒体内容分析和具身智能技术。主持承担科技创新2030-“新一代人工智能”重大项目、国家自然科学基金青年基金A类（杰青）、B类（优青）、重点等项目20余项，发表论文200余篇，获授权专利20余项，先后获省部级或学会奖励5项。
在教学和人才培养方面，连续十年在春季学期主讲《图像处理与计算机视觉》专业普及课、在夏季学期主讲《多媒体智能分析的研究进展及展望》高级强化课，2024年开始担任本科生玉泉书院研讨课授课教师；并多次给做国科大本科生、研究生做技术讲座，还参加30余次不同组织、不同形式的学术交流并做报告。培养硕士研究生和博士研究生30余名，其中 1 人次获 2019 中国图象图形学学会优秀博士论文，2 人次获博士后创新人才支持计划(2017、2019)，1人次获 2017 中科院院长特别奖。2018年起担任中国科学院大学人工智能技术学院教学督导委员会委员。
2.冯磊，博士，副研究员，来自中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站，中国科学院青促会会员，曾任腾讯 T12 级技术专家，主要从事AI 在生态学领域的相关研究，承担国家科技重大专项子课题，作为负责人完成过多项国家 863 项目和中国科院重点部署项目。
3.何舜，博士，中国科学院大学现代农学院特别研究助理，国科大博士农场负责人，怀柔区青联委员，以第一作者及共同作者等身份在Geoderma等中科院1区期刊发表文章11篇，目前主要从事退化草地恢复，土壤修复及智慧农业方面的研究。