机器人技术及应用课程教学大纲

1、机器人技术及应用课程教学大纲 前几分钟是机器人最新时报 “说天下”节目报道机器人足球世界杯 2013年亚太机器人大赛规则 载人履带机器人视频 【TV】机器人大擂台 第一届 世界锦标赛 机器人大擂台本大纲是网上下载的（可参考而已）课程代码：030142006课程英文名称：Robotic Technology and Its Applications课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：自动化各专业大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标机器人技术及应用是一门综合性较强的学科，主要讲授机器人技术及应用的基本知识、基本理论和基本方法。在自动化专

2、业培养计划中，它起着至关重要的作用，使学生对已学知识有了更好的掌握，培养学生综合应用的能力。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1 了解机器人技术发展的概况；2 了解机器人的基本构造特征及状态描述； 3了解机器人坐标系统，掌握坐标系的相互转化； 4掌握机器人位置运动学、速度运动学和动力学的相关知识；5具有运用自动化相关理论，综合解决问题的能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握机器人的一般特征，坐标系统、位置运动学、速度运动学和动力学等。2.基本能力及技能：掌握机器人世界坐标系统和手坐标系统的转化，根据位置运动学、速度运动学、动力学及自动控制理论的相关知识解决问题的能力

3、。（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2.教学手册：本课程属于技术综合性较强的专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课有线性代数、自动控制原

4、理、机电学、运动控制基础、电力拖动直流自动控制系统、现代控制理论、控制电机、自动检测技术、电气控制与PLC技术。本课程要求能够综合运用所学知识，来解决在机器人方面的有关问题。（五）对习题课、实验环节的要求 课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。（六）课程考核方式1.考核方式：考查2.考核目标：在考核学生对机器人技术及应用基本知识、基本原理和

5、方法的基础上，重点考核学生的分析能力、根据所学知识解决问题的能力。3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。（七）参考书目机器人技术及应用，朱世强、王宣银 编著，浙江大学出版社，2001工业机器人，韩建海 主编，华中科技大学出版社，2009 工业机器人（第二版），吴振彪、王正家 主编，华中科技大学出版社，2006机器人学基础，蔡自兴 编著，机械工业出版社，2009 机器人导论，萨哈 著，机械工业出版社，2010二、中文摘要本课程是自动化专业学生选修的一门综合性很强

6、的专业课程。课程通过对机器人技术及应用内容的讲授，使学生掌握机器人的基本知识、基本原理和基本方法。课程主要内容包括机器人的基本结构，坐标系统、位置运动学、速度运动学和动力学等。本课程能够培养学生综合运用所学知识，来解决在机器人方面的有关问题能力。三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实验上机1概论441.1机器人的概念11.2机器人发展历史11.3机器人的分类11.4机器人技术的应用12机器人的结构设计442.1机器人的基本组成及技术参数22.2机器人总体设计23机器人的坐标系统553.1机器人位姿的描述13.2机器人常用坐标系及变换方程23.3机器人的连杆参数及D-H坐标变换24机器人的位置

7、运动学554.1机器人运行位置的描述14.2机器人位置运动学方程24.3机器人位置运动学逆解25机器人速度学运动学555.1机器人运行速度的描述15.2机器人速度运动学方程25.3机器人速度运动学逆解26机器人动力学556.1机器人动力学的简介16.2机器人动力学方程26.3机器人动力学逆解27机器人控制学447.1机器人控制学的简介27.2机器人控制学的应用2合计3232四、教学内容及基本要求第1部分 概论总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第1.1部分 机器人的概念（讲课1学时）具体内容:了解机器人的基本概念，对机器人有个整体认识。第1.2部分 机器人发展历史（讲课1学时

8、）具体内容:了解机器人的发展概况，中国研制机器人的情况，机器人技术的发展方向。第1.3部分 机器人的分类（讲课1学时）具体内容:了解机器人的分类，知道机器人可分为轮式、多足式、双足式等。第1.4部分 机器人技术的应用（讲课1学时）具体内容:了解机器人技术在诸多领域的应用，如军事、医疗、地质勘测等。第2部分 机器人的结构设计总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第2.1部分 机器人的基本组成及技术参数（讲课2学时）具体内容:1) 掌握机器人的基本结构组成。2) 了解相关的参数含义及设置。重 点: 机器人的基本结构组成，关节、自由度等概念。第2.2部分 机器人总体设计（讲课2学时）

9、具体内容:了解机器人设计的基本原理，基本方法。第3部分 机器人的坐标系统总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第3.1部分 机器人位姿的描述（讲课1学时）具体内容:掌握世界坐标系和手爪坐标系的建立。重 点:建立世界坐标系和手爪坐标系。难 点: 不同坐标系的选择、创建。习 题:选择适当的参考物建立世界坐标系和手爪坐标系。第3.2部分 机器人常用坐标系及变换方程（讲课2学时）具体内容:1） 了解机器人常用的坐标系。2） 掌握坐标系的变换方程 。重 点:掌握坐标系的变换。难 点: 掌握变换矩阵、平移矩阵、旋转矩阵计算。习 题: 计算机器人的两个坐标系间的变换矩阵、平移矩阵和旋转矩阵。

10、第3.3部分 机器人的连杆参数及D-H坐标变换（讲课2学时）具体内容:1） 了解机器人的连杆参数。2） 掌握D-H坐标的变换计算重 点:D-H坐标的变换计算。难 点: D-H坐标的变换计算。习 题: 计算的两个坐标系间的D-H变换第4部分 机器人的位置运动学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第4.1部分 机器人运行位置的描述（讲课1学时）具体内容:了解机器人的位置信息概念。第4.2部分 机器人位置运动学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人位置运动学的知识；2） 掌握机器人位置运动方程的建立。3） 掌握机器人位置运动方程的求解。重 点:建立机器人位置运动学方程，并

11、对方程进行求解。难 点: 建立机器人位置运动学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人位置运动学方程，并对方程进行求解。第4.3部分 机器人位置运动学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人位置运动方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人位置运动方程的逆解。难 点: 求机器人位置运动方程的逆解。习 题:求机器人位置运动方程的逆解。第5部分 机器人的速度运动学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第5.1部分 机器人运行速度的描述（讲课1学时）具体内容:了解机器人的速度信息概念。第5.2部分 机器人速度运动学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人速度运动学的知

12、识；2） 掌握机器人速度运动方程的建立。3） 掌握机器人速度运动方程的求解。重 点:建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。难 点: 建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。第5.3部分 机器人速度运动学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人速度运动方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人速度运动方程的逆解。难 点: 求机器人速度运动方程的逆解。习 题:求机器人速度运动方程的逆解。第6部分 机器人的动力学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第6.1部分 机器人动力学的简介（讲课1学时）具体内容:了解机器人的动力学概念。第6.2部分 机器人动力学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人动力学的知识；2） 掌握机器人动力学方程的建立。3） 掌握机器人动力学方程的求解。重 点:建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。难 点: 建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。第6.3部分 机器人动力学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人动力学方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人动力学方程的逆解。难 点: