1423D06034-智能机械及工业机器人-2023版人才培养方案课程教学大纲 .docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《智能机械及工业机器人》课程教学大纲

（理论课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

1423D06034

开课单位

建筑工程学院

课程名称

智能机械及工业机器人

IntelligentMachineryandRobotse

课程性质

选修

考核类型

考查

课程学分

2.5

课程学时

34+17

课程类别

学科拓展课

先修课程

大学数学（高等数学、线性代数）、工程制图、理论力学

适用专业（类）

智能建造

二、课程描述及目标

（一）课程简介

本课程是智能建造专业的一门学科拓展课，属于学科基础课程之一。它研究的对象是机器人，而机器人技术是最具代表性的现代多种高新技术的综合体，它可以从某个角度折射出一个国家的科技水平和综合国力。对于智能建造专业的学生，至关重要。它将为准备涉足智能机器人行业的学生提供机器人技术的基础知识和实践能力，为毕业后从事相关专业工作打下必要的理论基础，同时对于培养学生的工程实践能力以及使学生形成较强的创新意识和职业能力奠定坚实的基础。

（二）教学目标

课程目标1：了解机器人技术发展的概况；认识机器人的基本构造特征及状态描述；掌握机器人坐标系统，掌握坐标系的相互转化；

课程目标2：掌握机器人位置运动学、速度运动学和动力学的相关知识；

课程目标3：具有运用计算机相关理论，综合解决问题的能力。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

1.1掌握数学及物理、化学等自然科学的基本理论。

课程目标1

1.2掌握系统的力学基本原理。

课程目标2

4.2能够运用自然科学、力学、智能技术、土木工程等知识对复杂问题进行理论分析。

课程目标3

四、教学方式与方法

教学方法包括理论知识、课堂讨论、自学、上机课、答疑。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

机器人的分类方法，机器人正向运动学问题的求解，雅可比矩阵与静力计算，传动部件设计与手腕设计，关节传感器的结构特点，定点位置控制，工业机器人的轨迹规划。

（二）教学难点

工业机器人的自由度的计算，连杆坐标系的建立，逆向运动学问题的求解，工业机器人速度雅可比矩阵的建立，工业机器人动部件设计，加速度传感器，轨迹跟踪的位置控制，工业机器人的编程语言。

六、教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

基本要求

学时

教学

方式

对应课程目标

1

第1章绪论

1.1机器人概述

1.2机器人分类

1.3工业机器人系统组成与技术参数概述

4

讲授

课程目标1-3

2

第2章工业机器人机械系统设计

2.1工业机器人总体设计2.2传动机构

2.3机身和臂部设计2.4腕部设计

2.5手部设计

2.6行走机构设计

4

讲授

课程目标1-3

3

第3章工业机器人运动学

3.1概述

3.2刚体在空间中的位姿描述

3.3齐次坐标与齐次坐标变换

3.4变换方程的建立

3.5RPY角与欧拉角

3.6机器人连杆D-H参数及其坐标变换

3.7建立机器人运动学方程实例

3.8机器人逆运动学

4

讲授

课程目标1-3

4

第4章工业机器人静力计算及动力学分析

4.1速度雅可比矩阵与速度分析

4.2力雅可比矩阵与静力计算

4.3.工业机器人动力学分析

4.4机器人动力学建模和仿真

4

讲授

课程目标1-3

5

第5章工业机器人控制

5.1机器人控制系统与控制方式

5.2单关节机器人模型和控制

5.3基于关节坐标的伺服控制

5.4机器人末端操作器的力/力矩控制

5.5抓动示教的零力控制5.6工业机器人控制系统硬件设计

4

讲授

课程目标1-3

6

第6章工业机器人感觉系统

6.1工业机器人传感器概述

6.2位置和位移传感器

6.3速度传感器

6.4接近觉传感器

6.5触觉传感器

6.6工业机器人视觉技术6.7其他外部传感器

4

讲授

课程目标1-3

7

第7章工业机器人轨迹规划与编程

7.1工业机器人轨迹规划7.2关节空间法

7.3直角坐标空间法7.4轨迹的实时生成

7.5工业机器人编程

7.6工业机器人离线编程

4

讲授

课程目标1-3

8

第8章工业机器人的应用

8.1工业机器人的应用准则、步骤和安全实施规范8.2焊接机器人系统及其应用

8.3喷涂机器人系统组成及应用

4

讲授

课程目标1-3

9

总复习

复习并讲解习题

2

讲授

课程目标1-3

合计

34

七、实验内容、基本要求与学时分配

序号

实验项目名称

实验内容与要求

学时

类型

对应课程目标

1

机器人认知实验

演示实验室机器人

4

演示性

课程目标1-3

2

机器人在线编程练习实验

用已有设备进行设计研究