工业机器人技术课程教学大纲
工业机器人操作与编程教学大纲
工业机器人操作与编程教学大纲
一、课程名称
二、课程类型
实践性课程
三、课程性质
必修课
四、课程简介
本课程旨在让学生学习和掌握工业机器人操作的基本原理与技术，具体培养学生在工业机器人环境下，能够进行合理的编程，搭建抓取程序、安装及操作技术，执行技术等能力。
五、教学目标
1.掌握ABB的基本原理和技术；
2.掌握ABB机器人的安装、编程和操作技术；
3.掌握机器人运动控制与抓取程序；
4.能够熟练使用ABB机器人完成实际的抓取、分拣、组装等工作；
5.掌握工业机器人操作安全技术。
六、教学内容
1.ABB机器人概述
2.机器人的安装编程和操作技术
3.程序的搭建
4.运动控制与抓取程序
5.热缩定位抓取程序
6.机器人安全技术
7.实际操作与技术
七、教学方法
1.讲授法：采用专家讲授、教师讲授等方式，以讨论和讲授的方式使学生掌握ABB机器人的基本原理和技术；
2.综合实践法：采用现场操作、实验室操作和比赛法等方式，使学生进行实际的ABB机器人抓取、分拣、组装等操作。
八、学时分配
1.理论性课程：48学时；
2.实践性课程：72学时。
九、考试方式
本课程考试采用考查方式，包括试和期末考试两次。
《工业机器人技术》课程标准
［课程］《工业机器人技术》课程标准1课程概述1.1课程名称：工业机器人技术1.2课程性质：专业核心课1.3参考学时：56学时1.4参考学分：2.5学分1.5开设时间：第四学期2课程性质和任务本课程是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，是必修课。
其任务是：使学生掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器工作站系统建模及仿真等技术，培养学生具备一定的工业机器人编程及仿真设计能力。
内容包括工业机器人典型应用案例、离线编程基础、机器人工作站系统模型、程序及轨迹设计、工业机器人现场编程基础知识等。
3课程目标3.1知识目标(1)熟悉工业机器人离线编程应用领域；(2)掌握离线编程软件安装过程；(3)掌握离线编程软件的工作界面使用方法；(4)掌握工业机器人工作站系统外部设备模型构建方法；(5)掌握工业机器人仿真工作站的构建流程；(6)掌握工业机器人工作站的离线编程方法；(7)掌握工业机器人工作站的仿真测试方法；(8)掌握机器人工件及工作站设备的三维建模与设计分析。
(9)掌握工业机器人的现场手动操纵。
(10)掌握工业机器人的现场轨迹编程及设计。
3.2能力目标(1)能安装工业机器人离线编程软件；(2)能构建工业机器人工作站系统模型；(3)能按要求在离线编程软件下编写工作站控制程序；(4)能对工业机器人工作站进行仿真测试。
精心整理精心整理（5）能对工业机器人进行现场操纵及编程操纵。
3.3素质目标（1）具有分析与决策能力；（2）具有发现问题，解决问题的能力；（3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力；（4）具有组织管理能力；（5）培养良好的职业素养和一定的创新意识；（6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德；4课程设计思路根据职业能力标准，以重点职业能力为依据确定课程目标，依据职业能力整合所需相关知识和技能，设计课程内容，以工作任务为载体构建“能力递进”课程。
《工业机器人技术基础及其应用》教案大纲
2.1工业机器人机械结构系统
介绍工业机器人的各个机械组成部件的结构和作用
2.2工业机器人的驱动系统
介绍工业机器人的不同驱动方式
2.3工业机器人的常用工具
介绍工业机器人的常用工具
对本章内容进行总结
本章重点：让学生熟悉工业机器人的机械系统及其不同的驱动方式。在教师的指导下让学生实际接触机器人并进行简单的操作以获得实感。
4.1工业机器人控制系统概述
4.2工业机器人控制系统的结构
让学生了解工业机器人控制系统的主要结构
4.3工业机器人控制的示教再现
4.4工业机器人的运动控制
利用示教器，教师指导学生直接对工业机器人进行简单的动作控制
本章重点：让学生直接接触和简单控制工业机器人。希望教师运用自己的经验与专业能力，给学生展现工业机器人的功能。让学生既不感到迷糊或者认为太难而退缩，又觉得机器人的控制确实需要大量的知识储备来做支持，以此进一步激发学生继续学习的干劲和潜力。
学时
建议全部150学时（1学时相当于一节课，即40～50分钟），包括讲课、实验和上机在内。也可以根据实际情况，将该教材分为两门课程，分别为《工业机器人技术基础》（60学时，教材第1-5章）和《工业机器人虚拟仿真及典型应用》（90学时，教材第6-10章）。
开课学期
第2学年第1学期
适用专业
本科院校的各个专业均可(该教材为通识类课程教材)
第7章工业机器人应用1——搬运（讲课人
7.2典型的搬运机器人
了解搬运机器人的分类、功能、结构
7.3搬运机器人的操作
创建搬运工作站
机器人搬运生产线及辅助设备
本章重点：第7.3节是本章重点，需要牢固掌握。让学生以小组为单位进行仿真编程并确认结果。
《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。
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。
(完整)25工业机器人教学大纲
(完整)25工业机器人教学大纲《工业机器人》课程教学大纲课程代码：010142058课程英文名称：Industrial Robots课程总学时：20 讲课：20 实验：0 上机：0适用专业：机械设计制造及自动化、机械电子工程大纲编写(修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1.本课程是机械设计、制造及自动化专业的一门专业方向选修课。
2.本课程的教学目标是使学生通过本课程的学习,掌握工业机器人的结构特点、测控原理和总体设计方法.（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.掌握工业机器人手部、腕部和臂部的基本构造、基本运动和设计方法2.掌握工业机器人的测控方法.（三）实施说明了解工业机器人的运动技能和技术指标；重点掌握工业机器人的手部结构及夹紧力计算、腕部结构和设计计算方法、臂部结构和设计计算方法、定位缓冲原理和方法;了解工业机器人的测控方法以及整体设计方法.（四）对先修课的要求本课程的先修课有：机电系统结构设计、机电系统计算机控制技术。
（五）对习题课、实践环节的要求习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。
习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。
教师通过习题发现问题,改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。
（六)课程考核方式1.考核方式：考查。
2.考核目标：考查学生对工业机器人的结构特点、测控原理和总体设计方法的掌握程度。
3.成绩构成:平时成绩（出勤、作业等）占50%，课堂测验占50%。
（七）参考书目《工业机器人》，刘文波等主编，东北大学出版社，2007《工业机器人设计》，周伯英编著，机械工业出版社，1995《工业机器人》，吴振彪主编，华中理工大学出版社，2006。
二、中文摘要本课程主要介绍工业机器人的相关知识,主要包括工业机器人的相关概念、工业机器人的机械结构的设计计算方法和典型结构、工业机器人的定位缓冲方法、工业机器人的检测与传感技术及典型实例、工业机器人的控制技术与典型实例、工业机器人的总体设计方法与典型实例以及工业机器人的典型应用。
《工业机器人技术》课程标准
《工业机器人技术》课程标准一、课程目标本课程旨在培养学生掌握工业机器人技术的理论知识和实践技能，能够熟练应用工业机器人完成各种生产任务，提高生产效率和产品质量。
二、教学内容1. 工业机器人基础知识：包括机器人结构、运动学、控制原理等；2. 工业机器人编程语言：包括常用编程语言、编程规范等；3. 工业机器人应用场景：包括机器人工作站的设计、布局、调试等；4. 工业机器人维护与故障排除：包括常见故障类型、排查方法、维修保养等。
三、教学方法与手段1. 理论教学：采用多媒体教学、案例分析、小组讨论等方式，使学生掌握工业机器人技术的基本理论；2. 实践教学：通过实验、实训、项目等形式，使学生掌握工业机器人的操作、编程、调试等技能；3. 校企合作：与工业机器人企业合作，引入企业实际案例，提高学生的实践能力和就业竞争力。
四、考核方式1. 理论考试：考察学生对工业机器人技术的理论知识的掌握程度；2. 实践操作：考察学生应用工业机器人完成实际生产任务的能力；3. 项目完成情况：考察学生在实际项目中的团队合作、问题解决、创新能力等方面的表现。
五、课程资源1. 教材：推荐使用由工业机器人企业或高校编写的相关教材；2. 实验设备：包括工业机器人实训平台、示教器、传感器等；3. 网络资源：提供相关教学视频、技术文档、论坛等，方便学生自主学习。
六、课程实施建议1. 合理安排教学进度，确保教学内容的完整性和系统性；2. 加强师生互动，鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动；3. 定期开展教学评估，及时调整教学策略，提高教学质量；4. 鼓励学生参加各类与工业机器人技术相关的竞赛和活动，提高学生的学习积极性和实践能力。
通过以上课程标准的制定，可以帮助学生更好地掌握工业机器人技术的理论知识和实践技能，提高他们的就业竞争力。
同时，也有利于推动工业机器人的普及和应用，促进我国制造业的转型升级。
工业机器人课程教学大纲
《工业机器人》课程教学大纲课程编号：0803701069课程名称：工业机器人英文名称：Industrial Robot课程类型：专业任选课总学时：24 讲课学时：20 实验学时：4学分：1.5适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业、四年制机械电子工程专业先修课程：高等数学、线性代数、工程制图、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电子技术、电工技术、机械制造基础、互换性与技术测量、液压与气压传动、机电传动控制、单片机原理及应用、自动控制原理等。
一、课程性质、目的和任务工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。
其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。
培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。
二、教学基本要求本课程以机器人为研究对象，以工业机器人为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。
2．了解机器人运动学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。
3．了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。
4．了解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。
三、教学内容及要求绪论0.1 概述0.1.1 机器人的由来与发展0.1.2 机器人的定义0.1.3 机器人技术的研究领域与学科范围0.2 机器人的分类0.2.1 按机器人的开发内容与应用分类0.2.2 按机器人的发展程度分类0.2.3 按机器人的性能指标分类0.2.4 按机器人的结构形式分类0.2.5 按坐标形式分类0.2.6 按控制方式分类0.2.7 按驱动方式分类0.2.8 按机器人工作时的机座可动性分类0.3 机器人的应用0.3.1 工业机器人的应用0.3.2 操纵型机器人的应用0.3.3 智能机器人的应用0.4 机器人的组成与技术参数0.4.1 机器人的基本组成0.4.2 机器人主要技术参数0.4.3 MOTOMAN UP6型通用工业机器人技术参数0.4.4 MOTOMAN EA1400型弧焊机器人技术参数第一章机器人运动学1.1 齐次坐标与动系位姿矩阵1.1.1 齐次坐标1.1.2 动系的位姿表示1.2 齐次变换1.2.1 旋转的齐次变换1.2.2 平移的齐次变换1.2.3 复合变换1.3 机器人的位姿分析1.3.1杆件坐标系的建立1.3.2 连杆坐标系间的变换矩阵1.4 机器人正向运动学1.4.1 斯坦福机器人运动方程1.4.2 PUMA-560机器人运动学方程1.5 机器人逆向运动学1.5.1 逆向运动学的解1.5.2 逆向运动学求解实例第三章机器人轨迹规划3.1 机器人轨迹规划概述3.1.1 机器人轨迹的概念3.1.2 轨迹规划的一般性问题3.1.3 轨迹的生成方式3.1.4 轨迹规划涉及的主要问题3.2 插补方式分类与轨迹控制3.2.1 插补方式分类3.2.2 机器人轨迹控制过程第四章机器人本体基本结构4.1 概述4.1.1 机器人本体的基本结构形式4.1.2 机器人本体材料的选择4.2 机身及臂部结构4.2.1 机器人机身结构基本形式和特点4.2.2 机器人臂部结构基本形式和特点4.2.3 机器人的平稳性和臂杆平衡方法4.3 腕部及手部结构4.3.1 机器人腕部结构基本形式和特点4.3.2 机器人手部结构基本形式和特点4.4 传动及行走机构4.4.1 机器人传动机构结构基本形式和特点4.4.2 机器人行走机构结构基本形式和特点第五章机器人控制系统5.1 机器人传感器5.2 驱动与运动控制系统5.3 控制理论与算法第六章机器人编程语言与离线编程四、实践环节课内实验工业机器人实验安排在课程内，开设3个实验：1．焊接机器人自动跟踪系统认知实验2学时2．MOTOMAN机器人焊枪动作与编程实验2学时五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于8题。
工业机器人概述课程教学大纲
“工业机器人概述”课程教学大纲英文名称：Introduction to Industrial Robotics课程编号：MACH3451学时：48 （理论学时：16 实验学时：32 课外学时：16）学分：2适用对象：机械、能动类本科生先修课程：高等数学、机械设计、理论力学、自动控制理论（机械控制理论基础）使用教材及参考书：[1] 王孙安，董霞.工业机器人概述.自编教材.[2] 吴振彪，王正家.工业机器人（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2006.[3] 孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.一、课程性质和目的性质：专业课目的：1.培养学生对于工业机器人的基本组成、原理及分类的认识；2.培养学生对工业机器人结构设计以及运动学和动力学分析的能力；3.培养学生对机器人传感器选择应用的能力；4.培养学生对机器人运动控制的方案选择及设计能力；5.培养学生对典型工业机器人系统分析、设计和控制的综合能力。
二、课程内容简介（200字左右）机器人学是当今世界最活跃的研究领域之一，它涉及机械学、电子学、自动控制、计算机科学以及人工智能等多个学科。
工业机器人是一种典型的机电一体化产品，代替人类去完成许多艰巨而又复杂的极限工作任务。
本课程主要介绍工业机器人的基本机械结构设计、运动学与动力学分析，以及其内外部传感器和控制技术等基础理论和技术基础知识，并以实际工程应用为背景，介绍如何对典型工业机器人系统进行设计、建模及控制。
三、教学基本要求1．了解工业机器人的基本概念和工作原理；2．掌握工业机器人结构设计及其运动学和动力学分析基础知识；3.掌握机器人传感器基础及熟悉传感器的选用；4.掌握机器人的一般控制技术，学会对机器人进行有效控制；5.初步学会工程应用背景下工业机器人系统的设计、分析及控制方法。
四、教学内容及安排第一章：绪论1．了解工业机器人的基本概念、组成、特点以及分类；2．了解工业机器人技术的发展与应用。
工业机器人原理教学大纲
工业机器人原理教学大纲工业机器人原理教学大纲工业机器人是现代工业生产中的重要组成部分，它以其高效、精确和可靠的特点，为企业提供了巨大的生产力和竞争力。
为了培养具备工业机器人相关知识和技能的专业人才，制定一份全面的工业机器人原理教学大纲是非常必要的。
一、引言在引言部分，我们可以简要介绍工业机器人的发展历程和应用领域，以及工业机器人教学的重要性。
通过引言，可以让学生对工业机器人的背景和意义有一个初步的了解。
二、基本概念与分类在这一部分，我们可以介绍工业机器人的基本概念和分类。
包括机器人的定义、机器人系统的组成、机器人的结构和工作原理等内容。
同时，可以对工业机器人按照应用领域、结构形式等进行分类，让学生对不同类型的机器人有一个整体的认识。
三、传感器与控制系统在这一部分，我们可以详细介绍工业机器人中常用的传感器和控制系统。
包括接触式传感器、非接触式传感器、视觉传感器等各种传感器的原理和应用；以及控制系统的组成、控制算法和控制策略等内容。
通过学习这一部分，学生可以了解到工业机器人如何通过传感器获取环境信息，并通过控制系统实现精确的运动控制。
四、运动学与动力学在这一部分，我们可以介绍工业机器人的运动学和动力学原理。
包括机器人坐标系、关节角度和末端执行器位置之间的关系，以及机器人的速度、加速度和力矩等动力学参数的计算方法。
通过学习这一部分，学生可以了解到工业机器人的运动规律和力学特性，为后续的路径规划和力控制提供基础。
五、路径规划与轨迹控制在这一部分，我们可以介绍工业机器人的路径规划和轨迹控制原理。
包括机器人的直线运动和圆弧运动的规划方法，以及机器人的插补算法和轨迹跟踪控制策略等内容。
通过学习这一部分，学生可以了解到工业机器人如何实现复杂的运动轨迹，并保证运动的精确性和稳定性。
六、力控制与安全保护在这一部分，我们可以介绍工业机器人的力控制原理和安全保护措施。
包括机器人的力传感器和力控制器的原理和应用，以及机器人的碰撞检测和急停保护等安全机制。
《工业机器人》课程教学大纲
《工业机器人》课程教学大纲课程编号：0803701002课程名称：工业机器人英文名称：Industrial Robot课程类型：专业任选课总学时：32 讲课学时：24 实验学时：8学分：2适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业、四年制机械电子工程专业。
先修课程：高等数学、线性代数、工程制图、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电子技术、电工技术、机械制造基础、互换性与技术测量、液压与气压传动、机电传动控制、单片机原理及应用、自动控制原理等。
一、课程性质、目的和任务工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。
其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。
培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。
二、教学基本要求本课程以机器人为研究对象，以工业机器人为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。
2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。
3．了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。
4．了解机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点。
5．了解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。
6．了解工业机器人工作站及生产线的基本组成和特点。
7．对操纵型机器人、智能机器人有一般的了解。
三、教学内容及要求绪论0.1 概述0.1.1 机器人的由来与发展0.1.2 机器人的定义0.1.3 机器人技术的研究领域与学科范围0.2 机器人的分类0.2.1 按机器人的开发内容与应用分类0.2.2 按机器人的发展程度分类0.2.3 按机器人的性能指标分类0.2.4 按机器人的结构形式分类0.2.5 按坐标形式分类0.2.6 按控制方式分类0.2.7 按驱动方式分类0.2.8 按机器人工作时的机座可动性分类0.3 机器人的应用0.3.1 工业机器人的应用0.3.2 操纵型机器人的应用0.3.3 智能机器人的应用0.4 机器人的组成与技术参数0.4.1 机器人的基本组成0.4.2 机器人主要技术参数0.4.3 MOTOMAN UP6型通用工业机器人技术参数0.4.4 MOTOMAN EA1400型弧焊机器人技术参数第一章机器人运动学1.1 齐次坐标与动系位姿矩阵1.1.1 齐次坐标1.1.2 动系的位姿表示1.2 齐次变换1.2.1 旋转的齐次变换1.2.2 平移的齐次变换1.2.3 复合变换1.3 机器人的位姿分析1.3.1杆件坐标系的建立1.3.2 连杆坐标系间的变换矩阵1.4 机器人正向运动学1.4.1 斯坦福机器人运动方程1.4.2 PUMA-560机器人运动学方程1.5 机器人逆向运动学1.5.1 逆向运动学的解1.5.2 逆向运动学求解实例第二章机器人动力学2.1 机器人雅可比的定义2.2 机器人速度分析第三章机器人轨迹规划3.1 机器人轨迹规划概述3.1.1 机器人轨迹的概念3.1.2 轨迹规划的一般性问题3.1.3 轨迹的生成方式3.1.4 轨迹规划涉及的主要问题3.2 插补方式分类与轨迹控制3.2.1 插补方式分类3.2.2 机器人轨迹控制过程3.3 机器人轨迹插值计算3.3.1 直线插补3.3.2 圆弧插补3.3.3 定时插补与定距插补3.3.4 关节空间插补3.4 机器人手部路径的轨迹规划3.4.1 操作对象的描述3.4.2 作业的描述第四章机器人本体基本结构4.1 概述4.1.1 机器人本体的基本结构形式4.1.2 机器人本体材料的选择4.2 机身及臂部结构4.2.1 机器人机身结构基本形式和特点4.2.2 机器人臂部结构基本形式和特点4.2.3 机器人的平稳性和臂杆平衡方法4.3 腕部及手部结构4.3.1 机器人腕部结构基本形式和特点4.3.2 机器人手部结构基本形式和特点4.4 传动及行走机构4.4.1 机器人传动机构结构基本形式和特点4.4.2 机器人行走机构结构基本形式和特点第五章机器人控制系统5.1 机器人传感器5.2 驱动与运动控制系统5.3 控制理论与算法第六章机器人编程语言与离线编程第七章工业机器人工作站及生产线7.1 焊接机器人7.2 搬运码垛机器人7.3 喷涂机器人7.4 装配机器人第八章操纵型机器人简介第九章智能机器人简介四、实践环节（一）课内实验工业机器人实验安排在课程内，开设3个实验：1．慧鱼机器人模型组装综合实验2学时2．焊接机器人自动跟踪系统认知实验2学时3．MOTOMAN机器人焊枪动作与编程实验4学时（二）选作实验1．机器人关节控制与循环实验；2．慧鱼机器人创新实验。
《工业机器人技术基础》课程教学大纲
《工业机器人技术基础》课程教学大纲一、课程地位与作用工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。
这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。
工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸方面具有举足轻重的地位。
本课程是以工业机器人概述、基本组成及技术参数、本体与控制器连接、末端操作器、工业机器人的环境感觉技术、编程语言介绍、工业机器人系统集成项目流程等为研究对象的一门专业基础课。
二、教学目标学生通过对本课程的学习，熟知工业机器人使用及搬运安全事项；了解工业机器人常见国际品牌与国内品牌；掌握工业机器人的三大组成部分和六个子系统；工业机器人的主要技术参数和常用软件，工业机器人末端操作器种类与应用等，让学生对工业机器人的定义、发展历史及前景、运用领域、基本组成、主要技术参数有一个初步的认识，为后面的专业核心课程打下理论基础，培养学生的学习兴趣，建立长期的学习计划。
同时树立示教器、专用设备、教具使用的安全意识及保养意识，使学生初步具备分析和解决基础技术问题的能力。
三、课程教学内容与方法设计第一章绪论【教学目标】1.掌握工业机器人行业典型应用、市场前景；2.熟知工业机器人品牌认识及行业应用前景；3.熟知使用机器人安全注意事项以及机器人的分类。
【重点难点】1.工业机器人的应用环境；2.工业机器人的使用安全；【教学内容】1.机器人的分类；2.工业机器人的应用环境，工业机器人的历史发展；3.工业机器人家族介绍；4.工业机器人应用安全注意事项。
【教学方法与设计】1.本章主要采用哪些教学方法？通过实际工程案例的讲解来引导知识点的学习和应用。
通过讲授和多媒体教学的方式,并结合板书进行教学，在讲解过程中注重与学生互动。
2.如何组织教学？运用哪些教学手段？在课堂中针对重难点内容不仅要通过多媒体展示，还要进行关键词组的板书。
课程教学大纲《工业机器人应用系统建模》
《工业机器人应用系统建模》课程大纲适用专业：工业机器人技术编制单位：xxxx2021年3月4日星期四月11日《工业机器人应用系统建模》教学大纲一、教学对象本大纲适用于本校工业机器人技术专业的专科层次学习二、学分与学时学分：5 总学时:108三、课程模块类别及课程属性课程模块：专业基础课课程属性：专业必修课四、课程性质、任务和目的性质：《工业机器人应用系统建模》是工业机器人技术专业课程体系中的职业基础课程之一，是学生职业发展中一门与工业机器人直接关联的基础课程。
任务：主要是引导学生通过项目化教学，融入工业机器人职业领域，让学习内容更接近行业、企业和生产实际。
掌握工业机器人的设计一般知识和基本技能，培养学生专业能力及职业能力，为他们走上工业机器人生产第一线的工作岗位做好准备。
目标：掌握从简单零件设计、复杂零件设计、建模到装配成产品，最后制作模型工程图，通过solidworks软件平台完成对工业机器人应用系统的结构建模。
五、主要先修与后续课程先修课程《机械制造基础》、《工业机器人技术基础》六、教学目的要求和主要内容（分章节）第一章初识solidworks【目的要求】：掌握:1、Solidworks基本使用。
了解:1、Solidworks软件了解。
2、Solidworks界面了解。
【主要内容】：●Solidworks基本认识：软件了解、solidworks界面了解●Solidworks基本使用：定义工具栏、帮助、第二章工业机器人夹抓零部件设计【目的要求】：掌握：1、手指设计。
2、法兰盘设计。
3、气缸设计。
【主要内容】：●手指设计：手指草图绘制、手指草图拉伸、手指零件切除、完成手指设置●法兰盘设计：创建法兰盘初始形状、圆周阵列法兰盘草图、完成法兰盘设计●气缸设计：创建气缸几何关系、气缸特征编辑、完成气缸设计第三章工作站笔形工具零部件设计【目的要求】：掌握：1、连接座设计。
2、笔芯设计。
3、笔盖设计【主要内容】：●连接座设计：创建连接座初步形状、连接座参考几何体、连接座倒角特征、完成倒角特征、完成连接座设计●笔芯设计：笔芯扫描生成、完成笔芯设计●笔盖设计：笔盖抽壳特征、笔盖相关工具第四章工业机器人示教器设计【目的要求】：掌握：1、示教器前盖设计。
工业机器人技术基础-教学大纲
工业机器人技术教学大纲课程简介本课程是工业机器人技术专业学生的专业必修课，学生在学完本课程后，能获得具有生产一线技术和运行人员所必须掌握的机器人技术应用的基本知识和基本技能。
工业机器人应用岗位已经成为众多行业特别是电子制造、汽车制造、半导体工业、机械制造、造船工业、机床加工等行业最关键最核心的工作岗位。
本课程介绍了工业机器人的机械结构、驱动系统、控制系统和感觉系统，通过典型案例对工业机器人示教和操作的相关基础共性问题进行详细图解，内容涵盖机器人搬运、码垛、焊接、涂装和装配五大典型应用任务。
通过本课程的学习，学生掌握工业机器人技术的基础知识，为后续的学习打下基础。
课程大纲一、课程的性质与任务：本课程是工业机器人技术专业基础课程，它是集力学、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。
通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，为今后从事工业机器人技术安装、应用、设计等工作打下基础。
通过课程学习，学生了解机器人的发展状况，发展前景及工业机器人将对未来工业创造的巨大潜在价值。
理解工业机器人的基本原理、基础知识，掌握机器人机械机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论，同时懂得对机器人进行实际操作。
机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，并掌握相应的一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。
二、课程的目的与基本要求：了解机器人的部件、结构、特性、应用技术的现状及发展趋势，机器人的语言系统的作用及内容；掌握机器人的各种分类方式，掌握不同类型机器人的性能，机器人的基本术语、各类图形符号和主要技术参数，机器人的机身、臂部、腕部、手部、行走机构等的结构特点，机器人的驱动方式、驱动机构、传动机构，机器人控制系统及控制方式、基本单元、控制系统的基本组成；掌握搬运、码垛、焊接、涂装和装配五大典型机器人的系统组成及功能；熟悉搬运、码垛、焊接、涂装和装配五大典型机器人作业示教的基本流程。
工业机器人技术及应用 教案大纲
一、工业概述1. 教学目标（1）使学生了解工业的定义、分类和基本组成。
（2）让学生掌握工业的发展历程和应用领域。
（3）培养学生对工业的兴趣和认识。
2. 教学内容（1）工业的定义及分类。
（2）工业的基本组成：机械结构、控制系统、传感器、执行器等。
（3）工业的发展历程。
（4）工业的应用领域：制造业、交通运输、医疗保健等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、讨论相结合的方式进行教学。
（2）利用图片、视频等素材，生动展示工业的实际应用场景。
（3）引导学生进行小组讨论，分享对工业的认识和看法。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业基本概念的理解。
（2）小组讨论：评估学生对工业应用领域的认识。
二、工业的机械结构1. 教学目标（1）使学生了解工业机械结构的主要组成部分。
（2）让学生掌握工业机械结构的设计原则。
（3）培养学生对工业机械结构的创新意识。
2. 教学内容（1）工业机械结构的主要组成部分：臂部、手部、腿部等。
（2）工业机械结构的设计原则：稳定性、灵活性、可靠性等。
（3）工业机械结构的创新案例。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用模型、图纸等工具，直观展示工业的机械结构。
（3）引导学生进行实践操作，提高对机械结构的认识。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业机械结构组成部分的掌握。
（2）实践操作：评估学生对工业机械结构的实际操作能力。
三、工业的控制系统1. 教学目标（1）使学生了解工业控制系统的功能和作用。
（2）让学生掌握工业控制系统的组成和原理。
（3）培养学生对工业控制系统的应用能力。
2. 教学内容（1）工业控制系统的功能和作用：运动控制、姿态控制、路径规划等。
（2）工业控制系统的组成：硬件、软件、传感器等。
（3）工业控制系统的原理：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用仿真软件，让学生亲身体验工业的控制过程。
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《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、雅可比矩阵及其变换。
基本要求：掌握操作机的微分运动、雅可比矩阵及其变换。
重点和难点:雅可比矩阵及其变换。
第五章轨迹控制；（2学时）在工程应用中经常需要使操作机在空间一系列的给定点上平稳的运动，因此就涉及到轨迹控制的问题，属于运动学的范畴。
包括轨迹的记录与再现、笛卡尔运动与轨迹设计、轨迹控制多项式、笛卡尔控制等。
基本要求：了解轨迹的记录与再现、掌握笛卡尔运动与轨迹设计、轨迹控制多项式、笛卡尔控制。
重点:轨迹控制多项式、笛卡尔控制难点:轨迹控制多项式第六章机器人动力学；（2学时）在机器人动力学的基础上考虑力对具有一定质量或惯量的物体运动的影响。
包括动力学方程的推导、动力学方程的应用。
基本要求：掌握动力学方程的推导、了解动力学方程的应用。
重点和难点:动力学方程的推导第七章力控制与柔性机器人（3学时）为了考虑机器人手部所施加的力作用，需要在位置控制的基础上引入力控制以及组合控制的概念。
包括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。
基本要求：掌握位置控制与力控制策略、组合控制策略、了解柔性机器人系统、力和力矩的直接敏感。
重点和难点:位置控制与力控制策略、组合控制策略。
第八章机器人中的主要技术；（1学时）机器人技术是研究机器人工程技术的学问，期望用机构、传感器、驱动器及计算机等把类人的功能综合起来。
包括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。
基本要求：了解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）机器人控制器相当于人的大脑，它指挥机器人的动作，并协调机器人与生产系统之间的关系，它是反映机器人功能和水平的核心部分。
包括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。
基本要求：了解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）机器人伺服系统主要由启动器、减速机传动机构、传感器及计算机组成，作用是控制机器人的位姿、速度等跟随目标值变化。
包括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。
基本要求：了解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）对于机器人采用示教的方式，不存在语言编程问题，然而存在停产时间长，不适应操作对象和外界环境变化等缺点，因此采用机器人语言编程，可使机器人停产时间很短，能实现机器人的感觉控制。
包括机器人语言的特点和分类、VAL语言及编程举例。
基本要求：了解机器人语言的特点和分类、VAL语言。
第十二章机器人的感觉技术；（1学时）机器人配置感觉装置，赋予它对作业对象和环境的检测判断功能，则机器人就能适应变化的情况，灵活地改变动作程序，自动地进行作业。
包括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。
基本要求：了解感觉装置分类及技术内容、光轴编码器、触觉技术、听觉技术、视觉技术。
第十三章机器人移动技术；（1学时）移动机器人的行走部分包括移动机构、驱动装置、传感探测器等，它一方面支撑机身、臂、手部等，另一方面根据要求在广阔的空间内运动，使机器人的性能有了飞跃性的提高。
包括移动机构、移动方向的诱导方法、移动机器人的追踪控制。
基本要求：了解移动机构、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）介绍机器人实例与发展趋势。
包括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。
基本要求：了解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（五）课程的讲授任课教师必须做到下面几点：1）认真备课，做好教案，熟练掌握课程的基本内容。
2）采用启发式、讨论式的教学方法，以学生为中心，活跃课堂气氛，调动学生学习的主动性、积极性，培养学生逻辑思维能力、分析问题能力和解决问题能力。
3）讲课思路要清晰，包括：问题的提出、解决问题的条件、建立模型、分析解决问题的思路、解题和总结等；概念要准确，重点要突出，理论联系实际，要适时反映本学科发展的前沿理论和技术，特别是将本单位的科研成果引入课堂。
4）教学手段要完备，根据教学内容的要求，恰当运用图片、挂图、CAI课件和多媒体等。
（六）实验和作业本课程是一门理论性、实践性都很强的专业模块课，实验教学是培养学生的动手能力和创新精神的重要教学环节。
共安排了4学时实验。
具体的实验如下：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）；（七）考核办法平时成绩占10﹪，实验占10﹪，期末考试成绩占80﹪。