機器人技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)大綱

1、機器人技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)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(xué)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(xué)目標機器人技術(shù)及應(yīng)用是一門綜合性較強的學(xué)科，主要講授機器人技術(shù)及應(yīng)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(guān)重要的作用，使學(xué)生對已學(xué)知識有了更好的掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用的能力。 通過本課程的學(xué)習，學(xué)生將達到以下要求：1 了解機器人技術(shù)發(fā)展的概況；2 了解機器人的基本構(gòu)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(zhuǎn)化； 4掌握機器人位置運動學(xué)、速度運動學(xué)和動力學(xué)的相關(guān)知識；5具有運用自動化相關(guān)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(xué)、速度運動學(xué)和動力學(xué)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(zhuǎn)化，根據(jù)位置運動學(xué)、速度運動學(xué)、動力學(xué)及自動控制理論的相關(guān)知識解決問題的能力

3、。（三）實施說明1.教學(xué)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(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生通過實踐和自學(xué)獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；增加討論課，調(diào)動學(xué)生學(xué)習的主觀能動性；注意培養(yǎng)學(xué)生提高利用標準、規(guī)范及手冊等技術(shù)資料的能力。講課要聯(lián)系實際并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。2.教學(xué)手冊：本課程屬于技術(shù)綜合性較強的專業(yè)課，在教學(xué)中采用電子教案、CAI課件及多媒體教學(xué)系統(tǒng)等先進教學(xué)手段，以確保在有限的學(xué)時內(nèi)，全面、高質(zhì)量地完成課程教學(xué)任務(wù)。（四）對先修課的要求本課程的教學(xué)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(xué)、運動控制基礎(chǔ)、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(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)。本課程要求能夠綜合運用所學(xué)知識，來解決在機器人方面的有關(guān)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(nèi)容要多樣化，作業(yè)題內(nèi)容必須包括基本概念、基本理論方面的內(nèi)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(yīng)做必要的提示，并適當安排課內(nèi)講評作業(yè)。學(xué)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(yīng)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(xué)生對機器人技術(shù)及應(yīng)用基本知識、基本原理和

5、方法的基礎(chǔ)上，重點考核學(xué)生的分析能力、根據(jù)所學(xué)知識解決問題的能力。3.成績構(gòu)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(shù)及應(yīng)用，朱世強、王宣銀 編著，浙江大學(xué)出版社，2001工業(yè)機器人，韓建海 主編，華中科技大學(xué)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(xué)出版社，2006機器人學(xué)基礎(chǔ)，蔡自興 編著，機械工業(yè)出版社，2009 機器人導(dǎo)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(xué)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(shù)及應(yīng)用內(nèi)容的講授，使學(xué)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(nèi)容包括機器人的基本結(jié)構(gòu)，坐標系統(tǒng)、位置運動學(xué)、速度運動學(xué)和動力學(xué)等。本課程能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，來解決在機器人方面的有關(guān)問題能力。三、課程學(xué)時分配表序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)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(shù)的應(yīng)用12機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計442.1機器人的基本組成及技術(shù)參數(shù)22.2機器人總體設(shè)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(xué)554.1機器人運行位置的描述14.2機器人位置運動學(xué)方程24.3機器人位置運動學(xué)逆解25機器人速度學(xué)運動學(xué)555.1機器人運行速度的描述15.2機器人速度運動學(xué)方程25.3機器人速度運動學(xué)逆解26機器人動力學(xué)556.1機器人動力學(xué)的簡介16.2機器人動力學(xué)方程26.3機器人動力學(xué)逆解27機器人控制學(xué)447.1機器人控制學(xué)的簡介27.2機器人控制學(xué)的應(yīng)用2合計3232四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分 概論總學(xué)時(單位：學(xué)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(xué)時）具體內(nèi)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(xué)時

8、）具體內(nèi)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(shù)的發(fā)展方向。第1.3部分 機器人的分類（講課1學(xué)時）具體內(nèi)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(shù)的應(yīng)用（講課1學(xué)時）具體內(nèi)容:了解機器人技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，如軍事、醫(yī)療、地質(zhì)勘測等。第2部分 機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計總學(xué)時(單位：學(xué)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(shù)參數(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1) 掌握機器人的基本結(jié)構(gòu)組成。2) 了解相關(guān)的參數(shù)含義及設(shè)置。重 點: 機器人的基本結(jié)構(gòu)組成，關(guān)節(jié)、自由度等概念。第2.2部分 機器人總體設(shè)計（講課2學(xué)時）

9、具體內(nèi)容:了解機器人設(shè)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(xué)時(單位：學(xué)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(xué)時）具體內(nèi)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(xué)時）具體內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xué)時）具體內(nèi)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(xué)總學(xué)時(單位：學(xué)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(xué)時）具體內(nèi)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(xué)方程（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1） 掌握運用機器人位置運動學(xué)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(xué)方程，并

11、對方程進行求解。難 點: 建立機器人位置運動學(xué)方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人位置運動學(xué)方程，并對方程進行求解。第4.3部分 機器人位置運動學(xué)逆解（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:掌握機器人位置運動方程的逆解，求得機器人的相關(guān)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(xué)總學(xué)時(單位：學(xué)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(xué)時）具體內(nèi)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(xué)方程（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1） 掌握運用機器人速度運動學(xué)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(xué)方程，并對方程進行求解。難 點: 建立機器人速度運動學(xué)方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人速度運動學(xué)方程，并對方程進行求解。第5.3部分 機器人速度運動學(xué)逆解（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:掌握機器人速度運動方程的逆解，求得機器人的相關(guān)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(xué)總學(xué)時(單位：學(xué)時):5 講課:5 實驗:0 上機:0第6.1部分 機器人動力學(xué)的簡介（講課1學(xué)時）具體內(nèi)容:了解機器人的動力學(xué)概念。第6.2部分 機器人動力學(xué)方程（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1） 掌握運用機器人動力學(xué)的知識；2） 掌握機器人動力學(xué)方程的建立。3） 掌握機器人動力學(xué)方程的求解。重 點:建立機器人動力學(xué)方程，并對方程進行求解。難 點: 建立機器人動力學(xué)方程，并對方程進行求解。習 題:建立機器人動力學(xué)方程，并對方程進行求解。第6.3部分 機器人動力學(xué)逆解（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:掌握機器人動力學(xué)方程的逆解，求得機器人的相關(guān)參數(shù)。重 點:求機器人動力學(xué)方程的逆解。難 點: