“工业机器人概述”课程教学大纲.doc

“工业机器人概述”课程教学大纲 英文名称：Introduction to Industrial Robotics 课程编号：MACH3451 学时：48 （理论学时：16 实验学时：32 课外学时：16） 学分：2 适用对象：机械、能动类本科生 先修课程：高等数学、机械设计、理论力学、自动控制理论（机械控制理论基础） 使用教材及参考书： [1] 王孙安，董霞.工业机器人概述.自编教材. [2] 吴振彪，王正家.工业机器人（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2006. [3] 孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006. 课程性质和目的 性质：专业课 目的： 培养学生对于工业机器人的基本组成、原理及分类的认识； 培养学生对工业机器人结构设计以及运动学和动力学分析的能力； 培养学生对机器人传感器选择应用的能力； 培养学生对机器人运动控制的方案选择及设计能力； 培养学生对典型工业机器人系统分析、设计和控制的综合能力。 课程内容简介（200字左右） 机器人学是当今世界最活跃的研究领域之一，它涉及机械学、电子学、自动控制、计算机科学以及人工智能等多个学科。工业机器人是一种典型的机电一体化产品，代替人类去完成许多艰巨而又复杂的极限工作任务。 本课程主要介绍工业机器人的基本机械结构设计、运动学与动力学分析，以及其内外部传感器和控制技术等基础理论和技术基础知识，并以实际工程应用为背景，介绍如何对典型工业机器人系统进行设计、建模及控制。 教学基本要求 1．了解工业机器人的基本概念和工作原理； 2．掌握工业机器人结构设计及其运动学和动力学分析基础知识； 3.掌握机器人传感器基础及熟悉传感器的选用； 4.掌握机器人的一般控制技术，学会对机器人进行有效控制； 5.初步学会工程应用背景下工业机器人系统的设计、分析及控制 方法。 教学内容及安排 第一章：绪论 1．了解工业机器人的基本概念、组成、特点以及分类； 2．了解工业机器人技术的发展与应用。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 1.1-1.3 2 √ 第二章：工业机器人的机械结构设计基础 1．了解工业机器人的总体设计原则； 2．掌握工业机器人的手部、腕部和臂部的设计要点及结构形式； 3. 掌握工业机器人的机身及行走机构的设计原则及型式。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 2.1-2.5 4 4 √ √ 第三章：工业机器人运动学分析 1. 理解并掌握齐次坐标与齐次变换表达； 2. 理解并掌握机器人运动学方程的建立及其求解方法； 3. 理解雅克比矩阵的概念及其特点。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 3.1-3.6 4 4 √ √ 第四章：工业机器人动力学分析 1. 理解机器人动力学分析基础； 2. 掌握牛顿-欧拉法和拉格朗日法建立机器人动力学方程的方 法。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 4.1-4.3 2 4 √ √ 第五章：工业机器人的感觉 1. 了解机器人传感器系统； 2. 掌握机器人内在感知传感器的种类、原理及特点； 3. 掌握机器人外部感知传感器的种类、原理及特点。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 5.1-5.4 2 6 √ √ 第六章：工业机器人的控制 1. 了解工业机器人控制系统结构及分类； 2．掌握工业机器人独立关节驱动的控制方法； 3. 掌握工业机器人位置控制和力方法； 4. 掌握机器人的轨迹规划概念及方法。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 6.1-6.5 2 6 √ √ 第七章：工业机器人应用实例分析 1. 理解典型工业机器人系统的设计、建模及控制方法； 2. 掌握焊接机器人、装配机器人、搬运及码垛机器人以及轮式 移动机器人的工作特点、系统构成及控制方法。 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 7.1-7.4 2 6 √ √ 实践环节 实验：多自由度（5或6自由度）搬运工业机器人系统控制，32学时 内容