《机器人技术及应用》教学大纲

第页《机器人技术及应用》教学大纲课程编号：13180338英文名称：RobotTechnologyandApplication学分：3学时：总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时先修课程：电机与电力拖动课程类别：专业方向选修课程授课对象：自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标《机器人技术及应用》是机器人学院的一门专业选修课，本课程是一门融运动、力学分析、机械结构及控制为一体的综合性课程。通过本课程的学习，使学生掌握机器人的基本原理、基本结构、基本控制方式及基本研究方法，通过实验将理论与实践结合，用理论为工程服务。本课程拟达到的课程目标：1.知识与技能目标：通过本课程的学习，使学生建立机器人的基本概念，掌握机器人的结构和运动学分析。了解机器人语言，具备一定的机器人分析和应用能力。2．过程与方法目标：通过对机器人技术的学习使学生的思维和分析方法得到一定的训练，在此基础上提高对机器人技术的认识，并具备一定的机器人分析和应用能力，为以后专业发展打下基础。3．情感、态度与价值观发展目标：通过本课程的学习，培养作为一个工程技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神，勇于探索的科学态度和积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重对应关系3.1能根据用户需求确定自动化工程项目的设计目标和任务。课程目标11M4.3能选用或搭建实验装置，采用科学的实验方法，安全地开展实验。课程目标21M5.3能够使用现代技术和工程工具对自动化领域复杂工程问题进行预测与模拟，并理解其局限性。课程目标31H（H—高，M—中，L—低）三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1绪论了解机器人的定义,分类,组成,理解坐标，技术参数的意义2集中讲授12数理基础理解位置和姿态的表示，能理解和掌握坐标变换、齐次坐标变换、通用旋转变换在机器人中的应用4集中讲授13机器人运动理解和掌握机器人的运动学,机器人的雅可比矩阵分析8集中讲授1、2、34机器人动力学能理解和掌握刚体动力学，机器人动力学方程式8集中讲授、小组讨论1、2、35机器人传感器了解各种传感器原理及传感器在机器人上的应用4集中讲授、小组讨论1、26机器人轨迹规划了解轨迹规划应考虑的问题、掌握关节轨迹的插值计算、笛卡儿路径轨迹规划、规划轨迹的实时生成的方法及应用8集中讲授、小组讨论1、26机器人的应用与发展了解机器人在各种行业中的应用，了解机器人发展现状和趋势及社会问题4小组讨论2、3合计40序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1三菱机机器人的操作与实例学习三菱机器人编程与操作8验证1、22机器人的编程了解在线和离线编程的意义掌握使用MATLAB进行仿真8验证1、2、3合计16四、课程教学方法1、课堂教学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。课堂教学方法：讲授、讨论。实验教学方法：自主练习、个别答疑、集中指导。课外学习方法：预习教材相关章节和课程网站上的教学视频，个体项目与团队项目相结合，课外完成项目设计。2.实验教学在课外学习和作业实施的基础上，通过集中实验，理解有关知识点，掌握常用分析和设计方法。3.课外学习课前预习：要求学生在课前按预习计划完成自主学习内容，即自学教材相关章节，观看课程网站上教学视频。课后作业：要求学生按时完成课后作业。项目设计：要求学生按阶段完成2个项目设计，没有经过课堂讨论的项目，需要集中进行现场验收，要求每个人进行系统演示和口头汇报。五、学业评价和课程考核1．考核方式考试（√）考查（）2．成绩记载百分制（√）五级分制（）3.考核原则强化实践——强化课内外实验突出平时——注重平时作业提前关联——提前与专业学习关联，提高学习的兴趣注重能力——重点考察机器人编程及应用的能力4.成绩总评考核评价构成：平时成绩30%，实验成绩20%，期末闭卷考试50%。5.考核方案（1）平时成绩考核方案平时成绩30%包括课堂表现（课内提问、讨论、纪律）15%，平时作业15%。主要考察点按表5-1。表5-1平时成绩的考核方案序号考察点占比%得分对应课程目标1课内提问、讨论和课堂纪律50课程目标1，22平时作业50课程目标1、21）课堂表现课堂表现包占10%，包括课内提问、讨论和课堂纪律。每次按A、B、C、D四等予以记载，总评时最终折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。不遵守课堂纪律，一次扣1分；扣完为止。2）平时作业平时作业占10%，每次按A、B、C、D四等予以记载,缺交一次扣1分，总评时最终折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。（2）实验成绩考核方案实验成绩占20%，共6个实验。总评时，根据总体表现给定优秀、良好、中等、及格、不及格，期末总评时最终折算成优秀（95分）、良好（85分）、中等（75分）、及格（65分），不及格（50分），并根据按该项总得分×占比20%的方式计算得到实验成绩。表5-3实验的考核方案序号考察点占比%得分对应课程目标1课堂纪律表现10课程目标1课程目标22操作能力，实验功能实现情况403实验报告50（5）期末闭卷考试考核方案期末闭卷考试占50%，其考核方案参见表5-4。期末考试卷面成绩不能低于50分，低于50分者，其课程总评成绩为不及格。表5-4期末闭卷考试的考核方案序号考察点占比%总分得分对应课程目标1了解机器人的定义,分类,组成,理解坐标，技术参数的意义1070课程目标1理解位置和姿态的表示，能理解和掌握坐标变换、齐次坐标变换、通用旋转变换在机器人中的应用30理解和掌握机器人的运动学,机器人的雅可比矩阵分析20能理解和掌握刚体动力学，机器人动力学方程式102了解轨迹规划应考虑的问题、掌握关节轨迹的插值计算、笛卡儿路径轨迹规划、规划轨迹的实时生成的方法及应用3030课程目标2六、教学反馈教学过程中包含3纸质作业和2次项目仿真，所有作业及仿真要求每个同学都完成，并上交批改，作业完成情况在课内集体讲解反馈，仿真项目在课内抽查演示，课外验收答疑。个别反馈采用QQ个别反馈的形式。七、推荐教材与参考资料（一）推荐教材1