机器人控制技术教学大纲

机器人控制技术教学大纲课程中文名称：机器人控制技术 课程英文名称：RobotControlTechnology课程编号：C1324 应开课学期：7学时数：32 学分数：2适用专业：自动化课程类型：专业拓展课/选修先修课程：自动控制理论、现代测试技术与传感器、电机与拖动等一、课程性质《机器人控制技术》是自动化相关专业教学计划中具有重要意义的专业拓展课，它建立在机械制图、大学物理、电子技术基础、自动控制理论、现代测试技术与传感器、电机与拖动等课程知识的基础上，为自动化专业课程的学习打好坚实的基础。二、课程目标通过对该课程的学习，使学生掌握机器人的定义和构成；掌握机器人学的数学基础、运动学、动力学基础；掌握机器人的传感器设计方法；了解机器人相关的高级控制算法；掌握初步实现机器人的编程。了解网络化、智能化控制要求背景下机器人领域所面临的复杂问题及未来发展趋势，培养工程创新意识。三、支撑的毕业要求课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等（1）工程知识：能够将数学和物理等自然科学、工程基础知识、自动化及相关领域专业知识用于解决控制系统复杂工程问题。教学目标：理解位姿和坐标系、平移和旋转坐标系、平移和旋转齐次坐标变换、物体的变换和变换方程、通用旋转变换；通过课外作业、专题讨论培养学生将机器人运动方程的表示、机器人运动方程的求解。达成途径：课堂讲解；平时作业。评价依据：平时作业；课外作业；期末综合报告。评价方式：评估平时作业的正确性与完整性，给出成绩；评估课外作业分析报告的正确性与完整性，给出成绩；评价期末综合报告的质量。（4）设计与分析：具备设计针对自动控制问题的解决方案能力，并能使用各种工具对方案进行分析与模拟教学目标：掌握机器人编程要求与语言类型、机器人语言系统结构和基本功能、常用的机器人编程语言、机器人的离线编程、基于Matlab的机器人学仿真。达成途径：课堂讲解，案例分析。评价依据：课外作业。评价方式：评估课外作业分析报告的正确性与完整性，给出成绩。四、教学内容、学时安排及要求绪论（2学时）1.教学内容机器人学的起源与发展机器人的定义和特点机器人的构成与分类机器人学的研究领域2.重、难点（1）机器人系统的构成数学基础（4学时）1．教学内容：位姿和坐标系；平移和旋转坐标系；平移和旋转齐次坐标变换；物体的变换和变换方程；通用旋转变换2.重、难点（1）位姿和坐标系（2）平移和旋转坐标系机器人运动学（4学时）1．教学内容：机器人运动方程的表示；机器人运动方程的求解2.重、难点机器人运动方程的表示；机器人运动方程的求解第四章、机器人动力学（4学时）1．教学内容（1）刚体的动力学方程；（2）机械手动力学方程的计算与简化。2.重、难点（1）拉格朗日方程和牛顿欧拉方程第五章、机器人位置和力控制（4学时）1．教学内容（1）机器人控制与传动概述；（2）机器人的位置控制；（3）机器人的力和位置混合控制。2.重、难点机器人的位置控制第六章、机器人高级控制（6学时）1．教学内容机器人变结构控制；机器人的自适应控制；机器人的智能控制。2.重、难点（1）机器人自适应控制第七章、机器人传感器（4学时）1．教学内容机器人传感器概述；内传感器；外传感器；机器人视觉装置。2.重、难点机器人的视觉装置第八章、机器人程序设计（4学时）1．教学内容机器人编程要求与语言类型；机器人语言系统结构和基本功能；常用的机器人编程语言；机器人的离线编程基于Matlab的机器人学仿真2.重、难点基于Matlab的机器人学仿真五、课程的其它教学环节六、教学方法与手段本课程教学采用讲授、多媒体教学、案例教学等教学方法与手段。七、推荐教材和教学参考资源教材：蔡自兴,谢斌.《机器人原理及其应用》第2版.清华大学出版社.2013