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。

六、教学方法与手段

本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。

八、考核方式

本课程为考查课程，期末考试可为闭卷笔试，也可为课程大作业。学生的课程总评成绩由平时成绩（占10%）、实验成绩占（占20%）和期末考试成绩（占70%）三部分构成，平时成绩为出勤、作业、课堂测验、学习主动性等。

九、推荐教材和教学参考书

教材：《机器人技术基础》，刘极峰主编，高等教育出版社，2006年。

参考书：1.《机器人技术基础》，熊有伦编著.武汉：华中理工大学出版社,1996年。

2.《工业机器人应用工程》，余达太，马香峰等著.北京：冶金工业出版社,1999年。

3.《关节型机器人》. 殷际英，何广平编著.北京：化工工业出版社，1994年。

十、说明

任课教师应根据教学大纲的要求，认真研究和精选教学内容，组织好课堂教学及实践环节,确保教学大纲得以贯彻执行。

大纲制订人：肖增文

大纲审定人：刘极峰

制订日期：2010年5月