《工业机器人技术》课程教学简案

工业机器人技术课程教学简案作者：日期：2教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计教学小结工业机器人技术 课程教学简案第一章工业机器人概论教学目的及要求：1. 了解工业机器人定义及其发展。2. 掌握工业机器人基本组成及技术参数。3. 了解工业机器人的分类及典型应用。1. 工业机器人定义及其发展。2. 工业机器人基本组成及技术参数。3. 工业机器人的分类及典型应用。多媒体教学 +板书学时分配4教学步骤及内容：一、工业机器人定义及其发展1.工业机器人定义举例说明2.工业机器人发展举例说明二、工业机器人基本组成及技术参数1.工业机器人基本组成举例说明，基本组成：1）机器人本体含机座、腰部、腕部和手部；2）驱动、传动装置及控制器；3）传感器；4）示教器等2.工业机器人技术参数举例说明并解释技术参数主要有：1）自由度；2）分辨率；3）定位精度和重复定位精度；4）作业范围；5）运动速度；6）承载能力。三、工业机器人的分类及典型应用1.工业机器人分类举例说明2.工业机器人典型应用举例说明3教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计教学小结第二章工业机器机械机构和运动控制教学目的及要求：1. 了解工业机器人的系统组成。2. 掌握工业机器人技术指标。1. 了解工业机器人的系统组成。2. 掌握工业机器人技术指标。多媒体教学+板书课时2教学步骤及内容：一、工业机器人的系统组成1.操作机举例说明2.控制器举例说明3、示教器二、工业机器人基本组成及技术参数1.工业机器人基本组成举例说明，基本组成：1）机器人本体含机座、腰部、腕部和手部；2）驱动、传动装置及控制器；3）传感器；4）示教器等2.工业机器人技术参数举例说明并解释技术参数主要有：1）自由度；2）分辨率；3）定位精度和重复定位精度；4）作业范围；5）运动速度；6）承载能力。4教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计教学小结第二章工业机器机械机构和运动控制教学目的及要求：1. 了解工业机器人的运动控制。2. 掌握工业机器人位置控制。1. 了解工业机器人的运动控制。2. 掌握工业机器人位置控制。多媒体教学 +板书学时分配2教学步骤及内容：一、矩阵及运算1.矩阵举例说明2.特殊矩阵举例说明3.矩阵运算举例说明：矩阵相加/减、重点讲述矩阵相乘、矩阵转置、矩阵求导4.向量特殊矩阵3具体举例讲述向量定义、向量的运算（特别要讲述向量之间的点乘、叉乘及各自代表的几何意义）、用单位向量描述坐标系方向。二、 坐标系及其关系描述1.坐标系分类举例说明笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标等参考坐标；工业机器人用坐标2.不同坐标系关系表述举例说明同一空间里不同坐标系之间描述。分两种情况：1）共原点引入坐标余弦阵，要加深点乘的理解。2）不共原点引入位置向量。最终要描述两坐标系在此情况下在空间描述要采用5教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计教学小结第三章手动操作工业机器人1. 了解工业机器人的运动轴和坐标。2. 掌握工业机器人的认识和使用。1. 了解工业机器人的运动轴和坐标。2. 掌握工业机器人的认识和使用。多媒体教学 +板书学时分配4一、坐标变换因分析需要，需用几何代数观点来描述物理运动，便产生了坐标变化。1.空间运动物体的坐标描述举例讲述：1）固定坐标系；2）物体坐标系；3）空间物体运动种类2.平移变换（物体做直线运动）物体直线运动等价于同一空间下物体坐标系相对某一固定坐标系发生平移，即运动物体坐标系在某一固定坐标系下平移，坐标系姿态不改变。数学描述为物体坐标系左乘一个位置坐标列阵3.坐标旋转物体圆周运动等价于同一空间下物体坐标系相对某一固定坐标系发生转动，即运动物体坐标系在某一固定坐标系绕固定坐标系某一个周或三轴同时旋转，但物体坐标系和固定坐标系是共原点的。数学描述：左乘旋转矩阵即可，具体可参见教材。三、机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算1）讲解直角坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算2）讲解圆柱坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算3）讲解球坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算教学要点：运用矩阵相等定义、逆矩阵、可结合Matlab 讲解。6教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计教学小结第四章初试工业机器人的作业示教1. 了解工业机器人的 示教内容 。2. 掌握工业机器人的简单示教与再现。1. 了解工业机器人的 示教内容 。2. 掌握工业机器人的简单示教与再现。多媒体教学+板书学时分配4教学步骤及内容：一、工业机器人示教的主要内容1、 运动轨迹图片讲解2、作业条件图片讲解3、作业顺序二、工业机器人的简单试教学与再现1 在线示教及其特点图片讲解2 在线示教的基本步骤其特点图片讲解三 工业机器人的离线编程技术1 离线编程及其特点2 离线编程系统的软件架构3 离线编程的基本步骤四、工业机器人的手部即末端执行器1.工业机器人的手部定义6图片讲解2.常见工业机器人的末端执行器图片讲解六、工业机器人的传动机构1.谐波减速器及工作原理讲解2.RV减速器及工作原理讲解思考题：如何使用在线示教方式进行工业机器人任务编程7教学内容第五章 搬运机器人及操作应用教学目的1.了解 搬运机器人 的特点 。2.掌握 搬运机器人 的组成、示教 。重点难点1.了解 搬运机器人 的特点 。2.掌握 搬运机器人 的组成、示教 。教学手段多媒体教学 +板书学时分配4教学步骤及内容 ：一、搬运机器人 的 特点搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，逐渐向第三代智能机器人发展。图片讲解1）龙门式搬运机器人、教学2、摆臂式搬运机器人过程设计3、作业顺序二、搬运机器人的系统组成搬运机器人是一个完整系统。以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）4）安全保护装图片讲解8如何准确移动搬运机器人进行搬运作业？教学小结教学内容第六章 码垛机器人及操作应用教学目的1.了解 码垛机器人 的特点 。2.掌握 码垛机器人 的组成、示教 。重点难点1.了解 码垛机器人特点 。2.掌握 码垛机器人 的组成、示教 。教学手段多媒体教学 +板书学时分配4教学步骤及内容 ：一、 码垛机器人 的特点码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别，通常可认为码垛机人本体较搬运机器人大，在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅助连杆， 连杆主要起到增加力矩和平衡的作用，码垛机器人多不能进行横向纵向移动，安装在物流线末端。1）关节式码垛机器人教学过2）摆臂式码垛机器人程设计3）龙门式码垛机器人。二、码垛机器人 的系统组成 、示教。码垛机器人 是一个完整系统。以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）码垛系统4）安全保护装9教学小结教学内容教学目的重点难点教学手段教学过程设计第七章焊接机器人及操作应用1. 了解 焊接机器人 的特点 。2. 掌握 焊接机器人 的组成、示教 。1. 了解 焊接机器人特点 。2. 掌握 焊接机器人 的组成、示教 。多媒体教学 +板书学时分配4教学步骤及内容：一、焊接机器人 的 特点1）点焊机器人2）弧焊机器人3）激光焊接机器人二、焊接机器人 的系统组成 、示教。焊接机器人 是一个完整系统。以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1）点焊机器人系统组成1、气动焊钳2、伺服焊钳2）弧焊机器系统组成人3）激光焊接机器人系统组成大功率可光纤传输激光器；光纤耦合和传输系统；激光光束变换光学系统；4) 六自由度机器人本体；5) 机器人数字控制系统（控制器、示教器）；6) 激光加工头；10教学小结11