《机器人学导论》课程教学大纲

《机器人学导论》课程教学大纲课程名称：机器人学导论课程编号：BF（英文）：IntroductiontoRobotics学时36学分2课程性质选修先修课程：线性代数、机构学、自动控制

适用专业：机械电子、机械工程及自动化

开课系（所）：机械与动力工程学院机器人研究所

教材和教学参考书：1．教材：机器人学、蔡自兴、清华大学出版社、20002．教学参考书:机器人学导论，约翰J.克雷格、西北工业大学出版社、1987注：上述教材和参考书将根据教材课购买情况可互换

一、

本课程的性质、地位、作用和任务面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。世界的明天将更加美好。但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。

二、

本课程的教学内容和基本要求1．绪言简述机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结构与分类。2．机器人学的数学基础空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。3．机器人运动方程的表示与求解机械手运动姿态、方向角、运动位置和坐标的运动方程以及连杆变换矩阵的表示，欧拉变换、滚-仰-偏变换和球面变换等求解方法，机器人微分运动及其雅可比矩阵等4．机器人动力学机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤5．机器人的控制机器人控制与规划6．机器人学的现状、未来包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。不同类型机器人的研究发展状况等。

三、

对学生能力培养的基本要求1．课内教学活动对学生能力培养和安排本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。2．课外教学活动对学生能力培养的安排有机会安排学生参观机器人生产线四、

实验（上机）的内容和基本要求无五、

课程进度学时分配表

教学教学时数环节课程内容

讲课

实验

习题课

讨论课

上机

课外实践

其它绪言/中国机器人发展现状简介2

机器人学的数学基础/工业机器人简介4

机器人运动方程的表示与求解/特种机器人简介8

机器人动力学/类人机器人简介