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《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：

1．1．教材：机器人学、蔡自兴、清华大学出版社、2000

2．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、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、二、本课程的教学内容和基本要求

1．1．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。

2．2．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

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变换，以及通用旋转变换等。

3．3．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

4．4．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

5．5．机器人的控制

机器人控制与规划

6．6．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、三、对学生能力培养的基本要求

1．1．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必威体育精装版技

术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。

2．2．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、四、实验（上机）的内容和基本要求

无

五、五、课程进度学时分配表

教学教学讲课实验习题讨论上机课外其它

时数环节课课实践

课程内容

2

绪言/中国机器人发展

现状简介

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