工业机器人技术基础 课程大纲

Page1Page5《工业机器人技术基础》课程大纲一、课程定位《工业机器人技术基础》是工业机器人技术专业一门专业基本能力课程。学习本课程之前，学生已经具备了电路分析能力，掌握了机械样图的识读与绘制的能力。在本课程中，掌握常见工业机器人的坐标系概念为后续《工业机器人现场编程》等课程做知识准备；学习典型的机构类型、常用的传动元件为后续《工业机器人系统维护》等课程服务；认识传感技术与控制技术等，为后续《工业机器人工作站系统集成》等课程中技术的综合应用奠定良好的基础。先修课程：《机电工程技术基础》、《工程制图》。后续课程：《工业机器人现场编程》、《工业机器人工作站系统集成》、《工业机器人系统维护》。二、课程目标1．知识目标掌握工业机器人的定义；了解工业机器人的种类及发展趋势；掌握工业机器人坐标系的建立与变换知识；掌握工业机器人机械结构基本概念；掌握工业机器人中常用传感技术的基本概念；掌握工业机器人常用的控制方式；了解工业机器人编程方式；全面、系统的认识工业机器人应用系统；2.能力目标具有看懂工业机器人技术参数的能力；具有绘制工业机器人运动简图的能力；具有按坐标系计算工业机器人运动的能力；具有识别与应用工业机器人常用传动机构的能力；具有识别与应用工业机器人常用传感器的能力；3．素质目标提高分析与解决问题的能力；提高团队协作能力；提高组织管理能力；培养学生具备相应岗位职业素养和创新意识。课程内容与要求序号课程单元知识能力点学习内容学习目标参考学时编号内容1工业机器人概述1-1机器人的由来及定义机器人神话传说及作品；世界各组织结构对机器人的定义了解机器人的由来、定义；了解国内外工业机器人的发展概况及应用。掌握工业机器人的基本组成；掌握工业机器人的技术参数；掌握工业机器人的运动简图。81-2国内外工业机器人发展概况及趋势美日中等国工业机器人技术及其产业发展及趋势1-3工业机器人的基本组成机器人三大部分6个子系统简介1-4工业机器人的技术参数工业机器人的技术参数的定义及例子分析（--连杆、关节、自由度、刚度、定位精度、重复性、工作空间）1-5绘制运动简图各类运动副图形符号及典型结构运动简图画法2工业机器人运动学基础2-1工业机器人各轴与各类坐标系工业机器人的轴、直角坐标系、机座坐标系、绝对坐标系、关节坐标系、机械接口坐标系、工具坐标系（TCS）其他类型坐标系（用户坐标系、工件坐标系、安川工业机器人中的坐标系）掌握工业机器人的坐标系分类、定义及特点；掌握工业机器人的坐标描述。理解工业机器人的坐标变换，会进行工业机器人的正向运动学计算、反向运动学计算与机器人的速度计算。122-2位姿的直角坐标描述与变换点的直角坐标、刚体位姿的直角坐标描述、坐标变换（坐标平移、旋转、复合变换）2-3位姿的齐次坐标与变换点的齐次坐标、物体的齐次坐标、手爪位姿的齐次坐标描述及其变换2-4工业机器人运动学计算平面中正向运动学计算；平面中反向运动学计算2-5工业机器人运动速度计算各关节运动速度与末端操作器运动速度的关系（雅可比矩阵）3工业机器人机械结构3-1五大类机构特征、特点工业机器人的机械结构分类了解工业机器人机构的类型；熟悉工业机器人典型机构特点。掌握工业机器人末端执行器分类及典型结构；掌握工业机器人手腕、手臂的典型结构；掌握工业机器人机座的结构；掌握工业机器人传动元件及其传动方式。143-2手部特点、要求、分类工业机器人末端执行器简介、夹钳式取料手、吸附式取料手、专用末端操作器及转接器、其他多指灵巧手3-3手腕、手臂与机座的特点、分类手腕的特点、分类及柔顺手腕介绍；手臂的特点及分类；固定式机器人机座与移动式机器人机座3-4识别工业机器人中常用轴承、齿轮、减速器等传动机构工业机器人的转动关节轴承介绍；齿轮传动分类、基本知识与应用；行星齿轮结构、传动原理、特点；谐波齿轮结构、传动原理、特点；滚珠丝杠与同步带传动特点3-5识别手部与臂部的传动机构类别、特点手部与臂部的传动机构分类分析4工业机器人感觉系统4-1识别选用位置、位移与测距传感器电位器式位移传感器类型、结构原理、光电编码器结构、分类及原理等了解工业机器人中常用传感器种类。掌握工业机器人位置和位移传感器、速度传感器和视觉技术。理解工业机器人触觉传感器、接近觉传感器和其他外部传感器。124-2识别选用角速度传感器旋转编码器、测速发电机4-3视觉系统的硬件组成与应用视觉传感器、计算机、图像处理机4-4识别工业机器人触觉、接近觉和其他传感器霍尔式、电磁式、电感式与电容式传感器、超声波传感器等5工业机器人控制系统5-1工业机器人控制系统认知工业人控制系统的硬件与软件、控制特点与功能掌握工业机器人控制系统的组成及特点、功能，能选用合适的控制方式完成任务。了解工业机器人电动机类型及控制方式。65-2工业机器人控制方式点位控制与连续轨迹控制方式等5-3电动机控制的认识电动机、变换器的介绍，电动机的控制6工业机器人编程6-1工业机器人编程方式工业机器人顺序控制的编程、示教方式编程、脱机编程熟悉工业机器人编程方式、编程语言。了解工业机器人编程要求。掌握工业机器人简单的离线编程仿真。66-2工业机器人编程语言国外常用机器人编程语言6-3仿真软件介绍在仿真软件中离线编程仿真模拟7工业机器人典型应用7-1行业中机器人应用实例食品生产、物流运输、机械加工等行业中机器人应用实例熟悉工业机器人的典型应用。掌握工业机器人系统组成。6合计64四、教学条件1.师资队伍担任本课程的主讲教师需要对工业机器人的种类、应用、发展、基本结构与传感系统等非常了解，具备工业机器人控制编程的能力。在教学组织能力方面，本课程的主讲教师应具备基本的设计能力，即根据本课程大纲制定详细的授课计划，对每一堂课的教学过程精心设计；还应具备较强的施教能力、课堂掌控能力和应变能力。2.实训条件建议（1）校内实训条件序号主要实验实训项目名称所需主要设备名称1机器人的认识.工业机器人典型应用系统2机器人的机械系统认知工业机器人典型结构模型3机器人示教编程与再现控制带有示教功能的机器人系统4机器人的离线编程仿真离线编程软件、计算机（2）校外实训条件序号校外实训基地名称条件要求承担的教学内容1工业机器人生产企业具备生产工业机器人的技术与能力工业机器人的机械结构认知2工业机器人典型应用企业工业机器人各种典型生产线工业机器人应用的认知3.课程教学资源序号资源网站名称网址主要内容1课程学习网站微课、动画、习题等2“ABB中国网站/cn3安川电机（中国）有限公司网站/五、课程教学建议1.教材选用和编写建议许文稼，张飞.工业机器人技术基础校本教材2015.6许文稼，张飞.工业机器人技术基础实验指导书校本教材2015.62.教学方法与手段本课程作为入门课程，以理论学习为主，动手操作较少，主要采用讲授法，以案例教学法、情境教学法等为辅展开教学。课上借助多媒体教学手段，播放企业访问视频、博览会录像，仿真动画等，同时使用P