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

课程编号：S4080370

课程名称：工业机器人技术

课程英文名称：INDUSTRIAL ROBOT TECHNOLOGY

总学时：30 讲课学时：26 实验学时：4 上机学时：0

学分：2

课程类型：限选课

开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系

授课对象：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业、其它相关专业先修课程：线性代数、测试技术及仪器

开课时间：第七学期

教材与主要参考书：

尤波、王广林等编.《工业机器人技术》.校内讲义

陈哲、吉熙章编著.《机器人技术基础》.机械工业出版社 1994年

蔡自兴著.《机器人学》.清华大学出版社 2000年

一、课程教学目的

本课程将系统的介绍机器人技术的九个重要组成部分的基础知识，将综合运用所学数学、力学、电子、机械、计算机等多种学科知识，分析解决机器人学中的主要问题。培养学生从事多学科交叉渗透、综合运用的科学研究能力。

二、教学内容及基本要求

（一）本课程的主要章节

本课程的主要内容有：机器人学基础知识，机器人运动学和动力学，机器人的轨迹控制和力控制以及机器人中的主要技术，包括机器人控制器、机器人伺服系统、机器人的语言、机器人的感觉系统和机器人的移动技术等。

本课程的主要章节有：

第一章机器人技术；（2学时）

机器人学的发展史及机器人学教育、机器人学的术语和定义及其与其他学科的关系、机器人的分类和组成、操作机几何学。

第二章机器人坐标系统；（4学时）

位置与姿态、正交坐标系、转动的表示法、齐次变换、机器人的坐标系统。

第三章位置运动学；（4学时）

手部位姿与关节变量的关系——正问题、关节变量与手部位姿的关系——逆问题。

第四章速度运动学；（2学时）

操作机的微分运动、雅可比矩阵及其变换。

第五章轨迹控制；（2学时）

轨迹的记录与再现、笛卡尔运动与轨迹设计、轨迹控制多项式、笛卡尔控制等。

第六章机器人动力学；（2学时）

动力学方程的推导、动力学方程的应用。

第七章力控制与柔性机器人；（3学时）

位置控制与力控制策略、组合控制策略、柔性机器人系统、力和力矩的直接敏感。

第八章机器人中的主要技术；（1学时）

现代机器人组成和功能、机器人的主要技术、机器人的分代与技术内容。

第九章机器人控制器；（1学时）

机器人控制器功能与组成、机器人控制方式、机器人的示教再现控制、计算机控制。

第十章机器人伺服系统；（1学时）

机器人伺服控制的特点、伺服机构的分类、控制模型、常用的伺服控制方法。

第十一章机器人语言；（1学时）

机器人语言的特点和分类、VAL语言及编程举例。

第十二章机器人的感觉技术；（1学时）

感觉装置分类及技术内容、光轴编码器、触觉技术介绍、听觉技术介绍、视觉技术介绍。

第十三章机器人移动技术；（1学时）

移动机构、移动方向的诱导方法、移动机器人的追踪控制。

第十四章机器人实例与发展趋势；（1学时）

工业机器人系统实例、机器人发展趋势、机器人技术在我国的迅速发展。

（二）其他教学环节安排

1、实验安排4学时，实验内容有：

①工业机器人结构及控制实验（2学时）；

②工业机器人上下料及装配实验（2学时）；

（三）考试权重

平时成绩占10﹪，实验成绩占10﹪，期末考试成绩占80﹪。（四）实验项目明细表

《工业机器人技术》课程教学设计

（一）基本描述

课程编号：S4080370

课程名称：工业机器人技术

英文译名：INDUSTRIAL ROBOT TECHNOLOGY

课程学时：30 讲课：26 实验：4 上机：0

适用专业：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业、其他相关专业开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系

开课时间：第七学期

先修课程：线性代数、机械工程测试技术

主要教材及参考书：

尤波、王广林等编.《工业机器人技术》.校内讲义

陈哲、吉熙章编著.《机器人技术基础》.机械工业出版社 1994年

蔡自兴著.《机器人学》.清华大学出版社 2000年

（二）课程的性质、研究对象及任务

工业机器人技术是一门机械工程学科中机电控制及其结合的专业模块课。本课程研究对象是分析解决机器人学中的主要问题，为以后机电结合的设计和使用技术打下基础。本课程的主要任务是培养学生从事多学科交叉渗透、综合运用的科学研究能力。

（三）教材的选择与分析

近年来，国内关于工业机器人技术方面的教材和书籍很多。本课程选择尤波、王广林等编写的《工业机器人技术》，参考教材选择陈哲、吉熙章编著《机器人技术基础》（机械工业出版社）和蔡自兴著《机器人学》（清华大学出版社）。

（四）本课程各章的主要内容与基本要求、重点与难点、学时分配

第一章机器人技术（2学时）

对机器人学这门学科的产生、发展以及特点等方面的背景有一个概括地介绍。包括机器人学的发展史及机器人学教育、机器人学的术语和定义及其与其他学科的关系、机器人的分类和组成、操作机几何学。

基本要求：了解机器人学的发展史及机器人学教育、掌握机器人学的术语和定义，了解其与其他学科的关系、掌握机器人的分类和组成、操作机几何学。

重点:机器人的分类和组成、操作机几何学。

难点:操作机几何学

第二章机器人坐标系统；（4学时）

为了表示组成机器人系统的各个元部件的位置和姿态，表示它们之间的运动关系，需要采用一套机器人坐标系统。包括位置与姿态、正交坐标系、转动的表示法、齐次变换、机器人的坐标系统等知识。

基本要求：掌握位置与姿态、正交坐标系、转动的表示法、齐次变换、机器人的坐标系统等知识。

重点与难点:正交坐标系、齐次变换、机器人的坐标系统

重点与难点:齐次变换

第三章位置运动学；（4学时）

运动学处理运动的几何学以及与时间有关的量，而不考虑引起运动的力，搞清机器人运动的几何关系是认识机器人的首要问题。

基本要求：掌握包括手部位姿与关节变量的关系——正问题、关节变量与手部位姿的关系——逆问题。

重点和难点:正问题和逆问题

第四章速度运动学；（7学时）

操作机不仅需要达到某个或一系列的位置，而且需要按给定的速度达到这些位置，所以要考虑速度运动学。包括操作机的微分运动、雅可