機器人技術及應用課程教學大綱

1、機器人技術及應用課程教學大綱 前幾分鐘是機器人最新時報 “說天下”節(jié)目報道機器人足球世界杯 2013年亞太機器人大賽規(guī)則 載人履帶機器人視頻 【TV】機器人大擂臺 第一屆 世界錦標賽 機器人大擂臺本大綱是網(wǎng)上下載的（可參考而已）課程代碼：030142006課程英文名稱：Robotic Technology and Its Applications課程總學時：32 講課：32 實驗：0 上機：0適用專業(yè)：自動化各專業(yè)大綱編寫（修訂）時間：2010.7一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學目標機器人技術及應用是一門綜合性較強的學科，主要講授機器人技術及應用的基本知識、基本理論和基本方法。在自動化專

2、業(yè)培養(yǎng)計劃中，它起著至關重要的作用，使學生對已學知識有了更好的掌握，培養(yǎng)學生綜合應用的能力。 通過本課程的學習，學生將達到以下要求：1 了解機器人技術發(fā)展的概況；2 了解機器人的基本構造特征及狀態(tài)描述； 3了解機器人坐標系統(tǒng)，掌握坐標系的相互轉化； 4掌握機器人位置運動學、速度運動學和動力學的相關知識；5具有運用自動化相關理論，綜合解決問題的能力。（二）知識、能力及技能方面的基本要求1.基本知識：掌握機器人的一般特征，坐標系統(tǒng)、位置運動學、速度運動學和動力學等。2.基本能力及技能：掌握機器人世界坐標系統(tǒng)和手坐標系統(tǒng)的轉化，根據(jù)位置運動學、速度運動學、動力學及自動控制理論的相關知識解決問題的能力

3、。（三）實施說明1.教學方法：課堂講授中要重點對基本概念、基本方法和解題思路的講解；采用啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導和鼓勵學生通過實踐和自學獲取知識，培養(yǎng)學生的自學能力；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性；注意培養(yǎng)學生提高利用標準、規(guī)范及手冊等技術資料的能力。講課要聯(lián)系實際并注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。2.教學手冊：本課程屬于技術綜合性較強的專業(yè)課，在教學中采用電子教案、CAI課件及多媒體教學系統(tǒng)等先進教學手段，以確保在有限的學時內，全面、高質量地完成課程教學任務。（四）對先修課的要求本課程的教學必須在完成先修課程之后進行。本課程主要的先修課有線性代數(shù)、自動控制原

4、理、機電學、運動控制基礎、電力拖動直流自動控制系統(tǒng)、現(xiàn)代控制理論、控制電機、自動檢測技術、電氣控制與PLC技術。本課程要求能夠綜合運用所學知識，來解決在機器人方面的有關問題。（五）對習題課、實驗環(huán)節(jié)的要求 課后作業(yè)要少而精，內容要多樣化，作業(yè)題內容必須包括基本概念、基本理論方面的內容，作業(yè)要能起到鞏固理論，掌握計算方法和技巧，提高分析問題、解決問題能力，對作業(yè)中的重點、難點，課上應做必要的提示，并適當安排課內講評作業(yè)。學生必須獨立、按時完成課外習題和作業(yè)，作業(yè)的完成情況應作為評定課程成績的一部分。（六）課程考核方式1.考核方式：考查2.考核目標：在考核學生對機器人技術及應用基本知識、基本原理和

5、方法的基礎上，重點考核學生的分析能力、根據(jù)所學知識解決問題的能力。3.成績構成：本課程的總成績主要由三部分組成：平時成績（包括作業(yè)情況、出勤情況等）占10%，實驗成績占10%，期末考試成績占80%。平時成績由任課教師視具體情況按百分制給出。（七）參考書目機器人技術及應用，朱世強、王宣銀 編著，浙江大學出版社，2001工業(yè)機器人，韓建海 主編，華中科技大學出版社，2009 工業(yè)機器人（第二版），吳振彪、王正家 主編，華中科技大學出版社，2006機器人學基礎，蔡自興 編著，機械工業(yè)出版社，2009 機器人導論，薩哈 著，機械工業(yè)出版社，2010二、中文摘要本課程是自動化專業(yè)學生選修的一門綜合性很強

6、的專業(yè)課程。課程通過對機器人技術及應用內容的講授，使學生掌握機器人的基本知識、基本原理和基本方法。課程主要內容包括機器人的基本結構，坐標系統(tǒng)、位置運動學、速度運動學和動力學等。本課程能夠培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，來解決在機器人方面的有關問題能力。三、課程學時分配表序號教學內容學時講課實驗上機1概論441.1機器人的概念11.2機器人發(fā)展歷史11.3機器人的分類11.4機器人技術的應用12機器人的結構設計442.1機器人的基本組成及技術參數(shù)22.2機器人總體設計23機器人的坐標系統(tǒng)553.1機器人位姿的描述13.2機器人常用坐標系及變換方程23.3機器人的連桿參數(shù)及D-H坐標變換24機器人的位置

7、運動學554.1機器人運行位置的描述14.2機器人位置運動學方程24.3機器人位置運動學逆解25機器人速度學運動學555.1機器人運行速度的描述15.2機器人速度運動學方程25.3機器人速度運動學逆解26機器人動力學556.1機器人動力學的簡介16.2機器人動力學方程26.3機器人動力學逆解27機器人控制學447.1機器人控制學的簡介27.2機器人控制學的應用2合計3232四、教學內容及基本要求第1部分 概論總學時(單位：學時):4 講課:4 實驗:0 上機:0第1.1部分 機器人的概念（講課1學時）具體內容:了解機器人的基本概念，對機器人有個整體認識。第1.2部分 機器人發(fā)展歷史（講課1學時

8、）具體內容:了解機器人的發(fā)展概況，中國研制機器人的情況，機器人技術的發(fā)展方向。第1.3部分 機器人的分類（講課1學時）具體內容:了解機器人的分類，知道機器人可分為輪式、多足式、雙足式等。第1.4部分 機器人技術的應用（講課1學時）具體內容:了解機器人技術在諸多領域的應用，如軍事、醫(yī)療、地質勘測等。第2部分 機器人的結構設計總學時(單位：學時):4 講課:4 實驗:0 上機:0第2.1部分 機器人的基本組成及技術參數(shù)（講課2學時）具體內容:1) 掌握機器人的基本結構組成。2) 了解相關的參數(shù)含義及設置。重 點: 機器人的基本結構組成，關節(jié)、自由度等概念。第2.2部分 機器人總體設計（講課2學時）

9、具體內容:了解機器人設計的基本原理，基本方法。第3部分 機器人的坐標系統(tǒng)總學時(單位：學時):5 講課:5 實驗:0 上機:0第3.1部分 機器人位姿的描述（講課1學時）具體內容:掌握世界坐標系和手爪坐標系的建立。重 點:建立世界坐標系和手爪坐標系。難 點: 不同坐標系的選擇、創(chuàng)建。習 題:選擇適當?shù)膮⒖嘉锝⑹澜缱鴺讼岛褪肿ψ鴺讼?。?.2部分 機器人常用坐標系及變換方程（講課2學時）具體內容:1） 了解機器人常用的坐標系。2） 掌握坐標系的變換方程 。重 點:掌握坐標系的變換。難 點: 掌握變換矩陣、平移矩陣、旋轉矩陣計算。習 題: 計算機器人的兩個坐標系間的變換矩陣、平移矩陣和旋轉矩陣。

10、第3.3部分 機器人的連桿參數(shù)及D-H坐標變換（講課2學時）具體內容:1） 了解機器人的連桿參數(shù)。2） 掌握D-H坐標的變換計算重 點:D-H坐標的變換計算。難 點: D-H坐標的變換計算。習 題: 計算的兩個坐標系間的D-H變換第4部分 機器人的位置運動學總學時(單位：學時):5 講課:5 實驗:0 上機:0第4.1部分 機器人運行位置的描述（講課1學時）具體內容:了解機器人的位置信息概念。第4.2部分 機器人位置運動學方程（講課2學時）具體內容:1） 掌握運用機器人位置運動學的知識；2） 掌握機器人位置運動方程的建立。3） 掌握機器人位置運動方程的求解。重 點:建立機器人位置運動學方程，并

11、對方程進行求解。難 點: 建立機器人位置運動學方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人位置運動學方程，并對方程進行求解。第4.3部分 機器人位置運動學逆解（講課2學時）具體內容:掌握機器人位置運動方程的逆解，求得機器人的相關參數(shù)。重 點:求機器人位置運動方程的逆解。難 點: 求機器人位置運動方程的逆解。習 題:求機器人位置運動方程的逆解。第5部分 機器人的速度運動學總學時(單位：學時):5 講課:5 實驗:0 上機:0第5.1部分 機器人運行速度的描述（講課1學時）具體內容:了解機器人的速度信息概念。第5.2部分 機器人速度運動學方程（講課2學時）具體內容:1） 掌握運用機器人速度運動學的知

12、識；2） 掌握機器人速度運動方程的建立。3） 掌握機器人速度運動方程的求解。重 點:建立機器人速度運動學方程，并對方程進行求解。難 點: 建立機器人速度運動學方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人速度運動學方程，并對方程進行求解。第5.3部分 機器人速度運動學逆解（講課2學時）具體內容:掌握機器人速度運動方程的逆解，求得機器人的相關參數(shù)。重 點:求機器人速度運動方程的逆解。難 點: 求機器人速度運動方程的逆解。習 題:求機器人速度運動方程的逆解。第6部分 機器人的動力學總學時(單位：學時):5 講課:5 實驗:0 上機:0第6.1部分 機器人動力學的簡介（講課1學時）具體內容:了解機器人的動力學概念。第6.2部分 機器人動力學方程（講課2學時）具體內容:1） 掌握運用機器人動力學的知識；2） 掌握機器人動力學方程的建立。3） 掌握機器人動力學方程的求解。重 點:建立機器人動力學方程，并對方程進行求解。難 點: 建立機器人動力學方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人動力學方程，并對方程進行求解。第6.3部分 機器人動力學逆解（講課2學時）具體內容:掌握機器人動力學方程的逆解，求得機器人的相關參數(shù)。重 點:求機器人動力學方程的逆解。難 點: