《机器人学导论》课程教学大纲

《机器人学导论》课程教学大纲
课程名称：机器人学导论课程编号：BF
（英文）：Introduction to Robotics
先修课程：线性代数、机构学、自动控制
适用专业：机械电子、机械工程及自动化
开课系（所）：机械与动力工程学院机器人研究所
教材和教学参考书：
1．1．教材：机器人学、蔡自兴、清华大学出版社、2000
2．教学参考书: 机器人学导论，约翰J.克雷格、西北工业大学出版社、1987 注：上述教材和参考书将根据教材课购买情况可互换
一、一、本课程的性质、地位、作用和任务
面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。

世界的明天将更加美好。

但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。

机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。

自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。

正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。

”机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。

二、二、本课程的教学内容和基本要求
1．1．绪言
简述机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结
构与分类。

2．2．机器人学的数学基础
空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。

3．3．机器人运动方程的表示与求解
机械手运动姿态、方向角、运动位置和坐标的运动方程以及连杆变换矩阵的表示，欧拉变换、滚-仰-偏变换和球面变换等求解方法，机器人微分运动及其雅可比矩阵等
4．4．机器人动力学
机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤
5．5．机器人的控制
机器人控制与规划
6．6．机器人学的现状、未来
包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。

不同类型机器人的研究发展状况等。

三、三、对学生能力培养的基本要求
1．1．课内教学活动对学生能力培养和安排
本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。

2．2．课外教学活动对学生能力培养的安排
有机会安排学生参观机器人生产线
四、四、实验（上机）的内容和基本要求
无
五、五、课程进度学时分配表。