《工业机器人技术》课程教学大纲

《工业机器人技术》课程教学大纲

课程名称：工业机器人技术

英文名称：Industry Robot Technology

课程编码：

学时/学分：18/1

课程性质：选修

适用专业：机械设计制造及其自动化

先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论

一、课程的目的与任务

《工业机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。其主要任务是培养学生：

1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；

2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；

3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的

能力；

4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。

二、教学内容及基本要求

第一章绪论

教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。

教学重点和难点：介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数，工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。

教学方法与手段：课堂教学

第一节机器人的分类

第二节工业机器人的应用和发展

1.2.1 工业机器人的应用

1.2.2 工业机器人的发展

第三节工业机器人的基本组成及技术参数

1.3.1 工业机器人的基本组成

1.3.2 工业机器人的技术参数

1.3.3 工业机器人的坐标

1.3.4 工业机器人的参考坐标系

习题

第二章工业机器人机构

教学目的和要求：本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计形式。

教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。教学方法与手段：课堂教学

第一节机器人末端操作器

2.1.1 夹钳式取料手

2.1.2 吸附式取料手

2.1.3 专用操作器及转换器

2.1.4 仿生多指灵巧手

2.1.5 其它手

第二节机器人手腕

2.2.1 手腕的分类

2.2.2 手腕的典型结构

2.2.3 柔顺手腕结构

第三节机器人手臂

第四节机器人机座

2.4.1 固定式机器人

2.4.2 移动式机器人

第五节工业机器人的驱动与传动

2.5.1 直线驱动机构

2.5.2 旋转驱动机构

2.5.3 直线驱动和旋转驱动的选用和制动

2.5.4 工业机器人的传动

2.5.5 新型的驱动方式

2.5.6 驱动传动方式的应用

习题

第三章机器人运动学

教学目的和要求：机器人运动学主要研究两个问题：一个是运动学问题，即给定机器人手臂、腕部等各个构件的几何参数及各个关节变量求机器人手部对参考坐标系的位置和姿态；介绍机器人的微移动和微转动概念、两坐标系间的微分运动关系、变换式（方程）中的微分关系、机器人雅可比矩阵的概念、求法——微分变换法；了解逆雅可比矩阵的概念和求解。本部分是该课程的重中之重。

教学重点和难点：通过介绍连杆参数和关节变量的设定、杆件坐标系的建立原则、相邻杆件运动学关系—A矩阵，掌握机器人运动方程的建立、机器人运动方程的求解过程。

教学方法与手段：课堂教学

第一节工业机器人的运动学

3.1.1 工业机器人位姿描述

3.1.2 齐次变换及运算

3.1.3 工业机器人的连杆参数和齐次变换矩阵

3.1.4 工业机器人的运动学方程

第二节工业机器人的动力学

3.2.1 工业机器人速度分析

3.2.2 工业机器人静力分析

3.2.3 工业机器人动力学分析

第三节工业机器人的运动轨迹规划

3.3.1 路径和轨迹

3.3.2 轨迹规划

3.3.3 关节空间的轨迹规划

习题

第四章工业机器人的环境感觉技术

教学目的和要求：机器人传感器的基础知识及常用传感器类型。

教学重点和难点：机器人多传感器融合技术。

教学方法与手段：课堂教学

第一节工业机器人的视觉

4.1.1 视觉系统的硬件组成

4.1.2 机器人视觉的应用

第二节工业机器人的触觉

4.2.1 机器人的接触觉

4.2.2 机器人的接近觉

4.2.3 机器人的压觉

4.2.4 机器人的滑觉

4.2.5 机器人的力觉

第三节工业机器人的位置及位移

4.3.1 电位器式位移传感器

4.3.2 光电编码器

4.3.3 角速度传感器

第四节多感觉智能机器人

习题

第五章机器人控制

教学目的和要求：掌握机器人的基本控制方法，工业机器人控制的特点及分类、工业机器人位置控制、工业机器人力控制。

教学重点和难点：机器人的基本控制原理、点位控制方式、连续轨迹控制方式原理。教学方法与手段：课堂教学

第一节工业机器人控制系统的特点

第二节工业机器人控制系统的主要功能

5.2.1 示教再现控制

5.2.2 工业机器人的运动控制

第三节工业机器人的控制方式