《机器人技术及应用》课程教学大纲.doc

机器人技术及应用课程教学大纲课程代码：030142006课程英文名称：Robotic Technology and Its Applications课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：自动化各专业大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标机器人技术及应用是一门综合性较强的学科，主要讲授机器人技术及应用的基本知识、基本理论和基本方法。在自动化专业培养计划中，它起着至关重要的作用，使学生对已学知识有了更好的掌握，培养学生综合应用的能力。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1 了解机器人技术发展的概况；2 了解机器人的基本构造特征及状态描述； 3了解机器人坐标系统，掌握坐标系的相互转化； 4掌握机器人位置运动学、速度运动学和动力学的相关知识；5具有运用自动化相关理论，综合解决问题的能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握机器人的一般特征，坐标系统、位置运动学、速度运动学和动力学等。2.基本能力及技能：掌握机器人世界坐标系统和手坐标系统的转化，根据位置运动学、速度运动学、动力学及自动控制理论的相关知识解决问题的能力。（三）实施说明1.教学方法：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。2.教学手册：本课程属于技术综合性较强的专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课有线性代数、自动控制原理、机电学、运动控制基础、电力拖动直流自动控制系统、现代控制理论、控制电机、自动检测技术、电气控制与PLC技术。本课程要求能够综合运用所学知识，来解决在机器人方面的有关问题。（五）对习题课、实验环节的要求 课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。（六）课程考核方式1.考核方式：考查2.考核目标：在考核学生对机器人技术及应用基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、根据所学知识解决问题的能力。3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%，实验成绩占10%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。（七）参考书目机器人技术及应用，朱世强、王宣银 编著，浙江大学出版社，2001工业机器人，韩建海 主编，华中科技大学出版社，2009 工业机器人（第二版），吴振彪、王正家 主编，华中科技大学出版社，2006机器人学基础，蔡自兴 编著，机械工业出版社，2009 机器人导论，萨哈 著，机械工业出版社，2010二、中文摘要本课程是自动化专业学生选修的一门综合性很强的专业课程。课程通过对机器人技术及应用内容的讲授，使学生掌握机器人的基本知识、基本原理和基本方法。课程主要内容包括机器人的基本结构，坐标系统、位置运动学、速度运动学和动力学等。本课程能够培养学生综合运用所学知识，来解决在机器人方面的有关问题能力。三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实验上机1概论441.1机器人的概念11.2机器人发展历史11.3机器人的分类11.4机器人技术的应用12机器人的结构设计442.1机器人的基本组成及技术参数22.2机器人总体设计23机器人的坐标系统553.1机器人位姿的描述13.2机器人常用坐标系及变换方程23.3机器人的连杆参数及D-H坐标变换24机器人的位置运动学554.1机器人运行位置的描述14.2机器人位置运动学方程24.3机器人位置运动学逆解25机器人速度学运动学555.1机器人运行速度的描述15.2机器人速度运动学方程25.3机器人速度运动学逆解26机器人动力学556.1机器人动力学的简介16.2机器人动力学方程26.3机器人动力学逆解27机器人控制学447.1机器人控制学的简介27.2机器人控制学的应用2合计3232四、教学内容及基本要求第1部分 概论总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第1.1部分 机器人的概念（讲课1学时）具体内容:了解机器人的基本概念，对机器人有个整体认识。第1.2部分 机器人发展历史（讲课1学时）具体内容:了解机器人的发展概况，中国研制机器人的情况，机器人技术的发展方向。第1.3部分 机器人的分类（讲课1学时）具体内容:了解机器人的分类，知道机器人可分为轮式、多足式、双足式等。第1.4部分 机器人技术的应用（讲课1学时）具体内容:了解机器人技术在诸多领域的应用，如军事、医疗、地质勘测等。第2部分 机器人的结构设计总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第2.1部分 机器人的基本组成及技术参数（讲课2学时）具体内容:1) 掌握机器人的基本结构组成。2) 了解相关的参数含义及设置。重 点: 机器人的基本结构组成，关节、自由度等概念。第2.2部分 机器人总体设计（讲课2学时）具体内容:了解机器人设计的基本原理，基本方法。第3部分 机器人的坐标系统总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第3.1部分 机器人位姿的描述（讲课1学时）具体内容:掌握世界坐标系和手爪坐标系的建立。重 点:建立世界坐标系和手爪坐标系。难 点: 不同坐标系的选择、创建。习 题:选择适当的参考物建立世界坐标系和手爪坐标系。第3.2部分 机器人常用坐标系及变换方程（讲课2学时）具体内容:1） 了解机器人常用的坐标系。2） 掌握坐标系的变换方程 。重 点:掌握坐标系的变换。难 点: 掌握变换矩阵、平移矩阵、旋转矩阵计算。习 题: 计算机器人的两个坐标系间的变换矩阵、平移矩阵和旋转矩阵。第3.3部分 机器人的连杆参数及D-H坐标变换（讲课2学时）具体内容:1） 了解机器人的连杆参数。2） 掌握D-H坐标的变换计算重 点:D-H坐标的变换计算。难 点: D-H坐标的变换计算。习 题: 计算的两个坐标系间的D-H变换第4部分 机器人的位置运动学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第4.1部分 机器人运行位置的描述（讲课1学时）具体内容:了解机器人的位置信息概念。第4.2部分 机器人位置运动学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人位置运动学的知识；2） 掌握机器人位置运动方程的建立。3） 掌握机器人位置运动方程的求解。重 点:建立机器人位置运动学方程，并对方程进行求解。难 点: 建立机器人位置运动学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人位置运动学方程，并对方程进行求解。第4.3部分 机器人位置运动学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人位置运动方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人位置运动方程的逆解。难 点: 求机器人位置运动方程的逆解。习 题:求机器人位置运动方程的逆解。第5部分 机器人的速度运动学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第5.1部分 机器人运行速度的描述（讲课1学时）具体内容:了解机器人的速度信息概念。第5.2部分 机器人速度运动学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人速度运动学的知识；2） 掌握机器人速度运动方程的建立。3） 掌握机器人速度运动方程的求解。重 点:建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。难 点: 建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人速度运动学方程，并对方程进行求解。第5.3部分 机器人速度运动学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人速度运动方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人速度运动方程的逆解。难 点: 求机器人速度运动方程的逆解。习 题:求机器人速度运动方程的逆解。第6部分 机器人的动力学总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0第6.1部分 机器人动力学的简介（讲课1学时）具体内容:了解机器人的动力学概念。第6.2部分 机器人动力学方程（讲课2学时）具体内容:1） 掌握运用机器人动力学的知识；2） 掌握机器人动力学方程的建立。3） 掌握机器人动力学方程的求解。重 点:建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。难 点: 建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。习 题:建立机器人动力学方程，并对方程进行求解。第6.3部分 机器人动力学逆解（讲课2学时）具体内容:掌握机器人动力学方程的逆解，求得机器人的相关参数。重 点:求机器人动力学方程的逆解。难 点: 求机器人动力学方程的逆解。习 题:求机器人动力学方程的逆解。第7部分 机器人控制学总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第7.1部分 机器人控制学的简介（讲课2学时）具体内容:了解机器人控制学的相关概念及基本知识。第7.2部分 机器人控制学的应用（讲课2学时）具体内容:了解如何控制机器人进行工作。了解在工业中控制机器人的完成流水作业的应用。编写人：董慧颖姜 静张艳珠审核人： 批准人：