机器人工程

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"春晚机器人明星专业·智能制造核心·AI时代领军者·高薪就业首选"


专业名称:机器人工程

隶属院系部:电子与电气工程学院

学历层次:本科

学制学位:学制四年、工学学士


培养目标:

本专业立足河南,面向全国,针对国家机器人工程领域发展趋势、社会和行业发展需求,培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美、劳全面发展,具有自然科学基础知识、工程科学基本知识以及机器人专业知识,能够在机器人工程应用领域从事机器人工程初步设计、系统运行与维护、技术服务和管理等方面工作的应用型人才。

毕业后,经过5年左右的工作或学习深造应该达到的具体目标:

目标1——专业能力:运用工程数理知识和机器人工程专业知识,解决机器人工程领域的工程初步设计、系统运行与维护、技术服务等核心问题。

目标2——认知能力:能够依据不断变化的国内外形势和环境,修订职业发展规划,拓展和提高职业能力,具备一定的国际视野和终身学习的意识和能力。

目标3——综合素质:能够理解并坚守职业道德规范与社会责任,将公共安全、健康、合法权益放在首位,并综合考虑法律、环境与可持续发展等因素对工程实践的影响。

目标4——职业成就:能与国内外同行、客户、公众进行有效的沟通,能够在不同的文化环境及多学科团队中有效协同工作,具有机器人相关领域的工程技术管理能力。

毕业要求:

机器人工程专业的毕业生应具有以下知识、能力和素质:

1、工程知识:能够将数学、自然科学、机器人工程及相关学科基础和专业知识用解决机器人工程及相关领域的工程问题;

2、问题分析:能够应用机器人工程相关的数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析机器人工程领域的工程问题,掌握对象特性,获得有效结论;

3、设计/开发解决方案:能够初步设计针对机器人工程问题的解决方案,掌握利用机器人工程专业技术解决实践和工业需求问题的能力,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素;

4、研究:能够基于科学原理并采用科学方法对机器人及相关领域的工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论;

5、使用现代工具:能够针对机器人工程领域的工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性;

6、工程与社会:能够基于机器人工程相关背景知识进行合理分析,评价机器人工程专业工程实践和工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任;

7、环境和可持续发展:能够理解和评价针对机器人工程领域工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响;

8、职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在机器人工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任;

9、个人和团队:能够在学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色;

10、沟通:能够就工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回答指令;

11、项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用;

12、终身学习:能够及时跟踪和掌握机器人工程领域前沿技术,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。

主干课程:

电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、信号与系统、智能控制理论、传感器原理及应用、机器人技术基础、单片机原理及应用、机器人机电原理、电气控制与PLC应用、嵌入式系统、机器人操作系统、机器人控制系统、机器人视觉感知与检测等。

集中实践教学环节:

包括电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、自动控制原理实验、机器人机电原理实验、数据结构与算法实验、电气控制与PLC应用实验、机器人技术基础实验、单片机原理及应用实验、传感器原理及应用实验、机器人操作系统实验、独立设置的物理实验A、创新创业实践、劳动实践、军事训练、金工实习、电子工艺实习、数字电子技术课程设计、MATLAB仿真实训、高级机电维修电工取证实训、电气CAD 实训、PLC实训、单片机课程设计、机器人综合实训、企业综合实习、毕业设计等。

专业特色:

1. 产业引领,定位高端

面向国家智能制造战略需求,聚焦机器人产业核心领域(工业机器人、智能控制、人工智能等),专业建设位列《制造业人才发展规划指南》十大重点领域第二位。依托河南省品牌专业、特色专业及郑州市急特需专业基础,入选"郑州地方高校战略新兴专业建设点",培养机器人系统设计、开发与应用的高端工程技术人才。

2. 平台支撑,实践赋能

• 科研平台:拥有河南省"智能信息处理与控制"工程技术研究中心、郑州市新一代智能机器人工程研究中心等省级创新平台,支撑前沿技术研发与成果转化。

• 实践体系:构建"课程实验-项目实训-竞赛实战-企业实习"四维实践体系,与ABB、郑州科慧等头部企业共建产教融合基地,实现工程能力阶梯式提升。

3. 师资雄厚,产教融合

• 团队结构:高级职称教师占比73%,博士占比60%,含教育部访问学者、河南省骨干教师、学术带头人等高端人才。

• 工程背景:超50%教师具备华为、云和数据等企业研发经验,主持国家自然科学基金、省部级产学研项目10余项,教学与产业需求无缝衔接。

4. 竞赛育人,成果斐然

近三年指导学生斩获:

✓ 中国工程机器人大赛:冠军2项、亚军3项。

✓ 全国大学生电子设计竞赛:国家二等奖1项。

✓ 蓝桥杯/ROBOCON等赛事:省级以上奖项20人次。

5. 特色方向(学生可根据自己意向选择)

• 智能机器人开发:强化AI算法与自主决策能力。

• 工业机器人集成:侧重高端装备与自动化产线设计。

• 服务机器人创新:融合人机交互与物联网技术。

社会认可度、就业前景:

机器人工程专业是国家重点发展的新工科专业,位列制造业十大紧缺领域。随着全球机器人产业突破500亿美元规模,中国连续9年成为最大工业机器人市场,人才需求持续攀升。

毕业生就业前景广阔,主要面向四大方向:

1. 智能制造(工业机器人系统集成)

2. 人工智能+机器人(算法开发、智能控制)

3. 新兴领域(医疗、物流、无人驾驶)

4. 科研教育(高校、研究所技术攻关)

就业竞争力强,毕业生就业率超98%,且应届生平均起薪5K+/月,资深工程师年薪达30-50万元。本专业与行业龙头企业(如ABB、大疆)深度合作,多人就职于海尔、京东科技等顶尖单位。在政策支持与行业爆发的双重驱动下,机器人工程已成为最具发展潜力的专业之一。

市场对该专业人才的需求及人才缺口:

当前全球机器人产业正处于爆发式增长阶段,专业人才需求呈现以下特征:

1.行业需求井喷式增长

根据工信部最新数据,2023年我国机器人产业规模已突破1700亿元,年均复合增长率达22%,工业机器人密度达到392台/万名工人,是2016年的5.2倍。服务机器人市场年增速超30%,医疗、物流等领域需求激增。

2. 人才缺口持续扩大

2024年全行业人才缺口预计突破750万人;智能制造领域缺口占比超60%,算法工程师等高端岗位供需比达1:15;教育部预测,未来5年机器人相关专业毕业生仅能满足1/3的市场需求。

3. 紧缺岗位分布

✓ 工业机器人系统集成(缺口约200万)

✓ 机器人算法开发(缺口约180万)

✓ 智能装备运维(缺口约150万)

✓ 特种机器人研发(缺口约100万)

4. 薪资水平持续走高

初级工程师平均年薪15-25万元;具备3-5年经验人才年薪可达40-60万元;算法类岗位薪资普遍高于行业均值30%。

就业领域、从事工作及晋升通道为:

一、核心就业领域

1. 智能制造领域

工业机器人系统集成(汽车/3C/食品等行业);智能产线设计与运维(PLC控制、数字孪生方向);工业互联网平台开发。

2. 新兴技术领域

人工智能(机器视觉、SLAM导航算法); 智能驾驶(感知系统开发、决策控制);医疗机器人(手术机器人、康复设备研发)。

3. 现代服务业领域

智慧物流(AGV调度系统、仓储机器人);商用服务机器人(清洁/配送/导览机器人);特种机器人(消防/勘探/军用机器人)。

二、典型岗位晋升路径

1. 企业技术路线

初级工程师→项目经理→技术总监→CTO (3-5年可晋升至项目经理,年薪30万+)。

2. 产品管理路线

产品助理→产品经理→产品总监→事业部负责人

3. 科研教育路线

高校:助教→讲师→副教授→教授(需博士学位)

院所:助理研究员→副研究员→学科带头人

4. 技能进阶建议

工作3年内:考取ABB/FANUC等厂商认证;工作5年后:攻读工程管理硕士(MEM);资深阶段:参与行业标准制定。

三、深造优势方向

- 国内重点推荐:哈工大机器人所、上海交大机动学院

- 海外顶尖院校:ETH Zurich机器人系、CMU Robotics Institute

学时学分分配/部分主讲教师/部分教学设施:

(1)各类课程学时学分分配

课程模块

课程性质

学分

学时

其中

学分占比

理论

实践

通识教育课程

必修

思想政治类

17

296

236

60

9.7%

人文社科类

23.5

532

356

176

13.4%

数学与自然科学类

26

456

388

68

14.9%

选修

6

96

96

0

3.4%

学科基础课程

必修

30

550

480

70

17.1%

专业教育课程

必修

17

340

282

58

17.1%

选修

13

233

203

30

跨学科拓展课程

选修

4

64

64

0

2.3%

实践教学环节

课程实践

(20)

/

/

/

33.4%

创新创业实践

4

/

/

/

劳动教育实践

1.5

/

/

/

集中实践

33

/

/

/

合计

175

2567

2105

462

选修课比例:13.1%

(2)部分主讲教师

李江江,中共党员,硕士研究生学历,二级技师,现任机器人工程专业教研室副主任。主讲《单片机技术及应用》《文献检索与论文写作》《机器人工程专业导论》等课程。在教学中善于以应用技术作为主导方式引导学生进行学习,受到学生的一致好评。先后主持及参与省、厅级项目10项,横向项目4项,校级项目6项;获批实用新型专利20余项、发明专利1项;发表论文20余篇,其中EI检索论文5篇;出版专著2部;指导学生参加全国大学生电子设计竞赛获得省级二等奖2项;河南省优秀学士学位论文指导教师;IJLAI Transactions on Science and Engineering期刊副主编;先后获得校优秀共产党员;校优秀教师;校先进个人;教育部学士学位论文评审专家等荣誉称号。

陈晓龙,助教,硕士学位,毕业于南昌航空大学仪器科学与光电工程学院电子信息(仪器仪表工程)专业。主要研究方向是:无损检测与智能信号处理等。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要从事一线教学工作,长期担任《电路分析》《信号与系统》《MATLAB》《模拟电子技术》《数字电子技术》《移动通信技术》《单片机原理与应用》《PLC应用技术》等核心专业课程的教学工作。

宋庆敏,中国民主同盟盟员。2015年毕业于长春理工大学,获自动化专业学士学位。2018年毕业于西安电子科技大学,获控制理论与控制工程专业硕士学位。主要研究方向是图像处理,机器视觉等。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要从事一线教学工作,主要教授课程:《机器人视觉感知与检测》《机器人控制系统》等。指导学生参加中国工程机器人大赛、河南省大学生电子设计大赛并获得奖项。工作期间参与并完成多个项目,发表论文4篇。先后获郑州科技学院“先进个人”“优秀帮扶指导老师”等称号。

宋夏楠,中共党员,助教,毕业于西北师范大学,获电子与通信工程专业工程硕士学位。现任电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要研究方向为机器人视觉,主讲课程有《自动控制原理》《模拟电子技术》《智能控制理论》等。自2023年任职以来,发表论文1篇,参与项目2项。

陈乾龙,硕士学位,毕业于郑州轻工业大学电气工程专业。主要研究方向是:火场环境下无人机集群协同应急路径规划关键技术研究。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要从事一线教学工作,主讲《电气CAD》《机器人技术基础》《无人机构造与原理》《无人机组装与调试》等核心专业课程的教学工作。

栗俊峰,中共党员,硕士,毕业于俄罗斯乌拉尔联邦大学。主要研究方向为高分辨率对地观测系统、数字图像处理等领域。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要负责《机器人操作与编程》《机器人视觉感知与检测》《科技文献检索》等课程的教学工作。

刘振坤,硕士学位,毕业于西南民族大学电子科学与技术专业。主要研究方向是:神经网络的同步分析等。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要从事一线教学工作,长期担任《无人机飞行控制技术》《机器人操作与编程》等核心专业课程的教学工作。

刘鸾旸,中共党员,硕士学位,毕业于长春理工大学物理学院电子信息专业。主要研究方向是:光电传感与探测技术等。现为电子与电气工程学院机器人工程教研室专职教师,主要从事一线教学工作,主讲课程《自动控制系统》《数字电子技术》等核心专业课程的教学工作。发表中文核心论文1篇。

李静芬,硕士学位,毕业于郑州轻工业大学建筑环境工程学院电气工程专业,主要研究方向是无人机路径规划。现为电子与电气工程学院机器人教研室专职教师,主讲《电气控制与PLC应用》等课程。

(3)部分教学设施

机器人机电一体拆装工作站:

通过对此工作站中工业机器人控制系统的拆装实训学习,学生可以更加直观的了解和学习工业机器人的核心零部件工作原理、低压电气件(开关/按钮/断路器/接触器)工作原理、电气识图、电气设计与接线、机器人控制系统故障排查、机器人程序示教与编程等技能。通过对此工作站中工业机器人本体的拆卸实训学习,学生可掌握常用工业机器人的机械结构装配方法(包括本体、减速机、电机及其本体线束的装配)、装配与拆卸工艺流程。同时,通过该工作站实训学习后学生能基本形成工业机器人的结构理论体系,为工业机器人领域的进一步学习和发展奠定扎实基础。

机器人机械装调维修虚拟仿真实训与考评实践系统:

1)系统功能模块完整:配套实训平台多模式,学习、练习、考试一体化。

2)学习模式包含工业机器人拆装作业准备、机器人本体拆卸、机器人本体安装、机器人初步调试四个项目,练习模式包含机器人某轴减速机更换、机器人某轴电机更换、机器人油脂更换、机器人部分零部件更换等综合性任务。

3)学习模式教学实训任务包括:机器人拆装作业准备、虚拟仿真实训项目包含拆装作业防护准备、机器人拆装工具认知、机器人拆卸作业准备等教学实训任务;机器人本体拆卸虚拟仿真实训项目包含机器人整体拆卸、机器人J6轴到J1轴的分步拆卸、谐波减速机的认知、RV减速机的认知等教学实训任务;机器人本体安装虚拟仿真实训项目包含机器人整体安装、机器人J1轴到J6轴的分步安装、机器人注油、轴承的认知、轴的初步认知等至少10个教学实训任务。机器人初步调试项目包含调试前准备、机器人开机、机器人关机、机器人基础调试、机器人精度检测等教学实训任务。

4)沉浸式体验设计:实训场景要求选择实际生产中典型工作任务,进行沉浸式学习情境设计,学习者通过实训系统中的任务提示、NPC指引、语音等完成具体任务

机器人离线编程实验系统:

InteRobot离线编程对提供的工件模型进行快速、高效、有效的轨迹规划,可根据现场的实际情况对轨迹进行有效的规划以及优化轨迹参数,让学生体验编程快、精度高的离线编程。

InteRobot离线编程软件含多种机器人型号,学生可自定义新建机器人、工具夹具,也可直接进行离线编程、仿真、优化路径、输出后置代码。输出控制代码到机器人上进行复杂的轨迹运动。专业运用领域有机器人打磨、去毛刺、涂胶、喷涂、焊接等。

无人空中飞行器(机器人)创新实验室:

实验室设备:无人空中飞行器(机器人)、基于Matlab、计算机、实验指导包(视频、例程)。

能够提供无人机与基于模型设计的全套课程与全套提供无人机模型建立、无人机控制算法设计、软件在环仿真、硬件在环仿真等全套无人机系统设计开发环境。

能力培养:注重培养大学生的创新能力、动手能力和空中机器人操控能力;提高学生针对空中机器人设计及系统控制进行电子设计、制作的综合能力;提升电子产品开发能力。

电子创新设计实验室:

实验室配备:拥有整套PCB制板设备、单片机实验箱、虚拟仪器实验箱、EDA(FPGA)仿真实验箱、(SOPC)仿真实验箱、数字示波器、信号发生器等。

开设实验项目包括:可以涵盖模电、数电、微机、传感器、自控、通信等多个学科,主要用于学生毕业设计、课程设计、实验室创新性项目和学科竞赛等综合性实验项目。

能力培养:电子设计与创新实验室注重培养大学生的创新能力、动手能力和协作精神;提高学生针对实际问题进行电子设计、制作的综合能力;提升电子产品开发能力。

传感器实验室:

本实验室配备:传感器实验平台、万用表、示波器等。

开设实验项目包括:电阻式传感器的单臂性能实验、差动面积式电容传感器特性实验、霍尔传感器的直流激励静态位移特性实验、电磁式传感器特性分析实验、热电偶的原理及现象实验等。

能力培养:通过实验加深学生对传感器工作特性的了解,培养学生在系统中熟练应用传感器装置的能力。

单片机实验室:

本实验室配备:计算机、单片机试验箱、万用表等。

开设实验项目包括:彩灯控制实验、计数器设计实验、交通灯设计实验、数码管动态显示实验、电机控制实验等。

能力培养:通过实验,使学生了解、掌握单片机控制系统基本组成,训练基本的技能,加深理解,灵活运用,培养学生编程调试能力及线路连接能力。

电工电子实验室:

开设实验项目包括:伏安特性的测试、基尔霍夫定律、叠加定理、三相正弦电流和电压测量、网络定理等十余个实验项目。

能力培养:通过老师指导学生完成系统的电路实验,使学生掌握电路的基础理论,加深学生对知识的理解,培养学生分析具体问题的能力,为使学生成为知识型、技能型人才打下扎实的基础。

电子产品组装实验室:

开设实验项目包括:电工电子基础综合实训、电工实习、电子手工焊接实习、电工证技术实训。

能力培养:使学生在通过实习和实训的过程中受到较系统的教育与训练,培养良好的实验习惯以及严谨的科学态度与作风,坚持启发引导严谨治学的作风,坚持培养学生的独立思考、独立操作和独立分析问题的能力,培养学生运用基本理论知识分析、处理实际问题的方法。