《机器人机器控制》教学大纲 .pdfVIP

机器人及其控制课程教学大纲

一、课程的基本信息

适应对象：本科，自动化专业

课程代码：21E01627

学时分配：32=26理论+6实验

赋予学分：2

先修课程：线性代数，电路分析，PLC原理与应用，自动控制原理

二、课程性质与任务

是自动化专业选修课，通过本课程的学习，使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控

制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简

单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使

学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创

新设计的能力。

三、教学目的与要求

本课程系统的介绍了机器人设计、控制、编程和使用的理论基础和技术要点，包括工业

机器人的一般概论，机器人运动学，静力/动力学分析，工业机器人机械系统设计，工业机器

人的控制和工业机器人的应用等内容。通过课程学习，使学生掌握工业机器人的基本原理、

基础知识，对工业机器人机械系统的总体设计方法有初步了解，并相应的掌握一些实用工业

机器人控制及规划和编程方法。

四、教学内容与安排

（一）理论教学内容

第1章绪论

【教学内容】

工业机器人的定义、应用领域与发展；工业机器人的组成、分类及技术参数。

【教学重点与难点】

教学重点：工业机器人的定义、应用领域与发展

教学难点：工业机器人的组成、分类及技术参数

【基本要求】

了解机器人的发展历史，工业机器人的组成

第2章机器人本体的机械结构

【教学内容】

1.机器人的外形结构与运动

2.机身和臂部机构

3.驱动机构

4.手部机构

5.机器人的行走机构

6.机器人机械设计的基本要求

【教学重点及难点】

教学重点：机器人机械设计的基本要求；

教学难点：机器人的外形结构与运动；

【基本要求】

理解机器人的概念和分类

掌握机器人本体的机械结构的组成，机器人的外形结构与运动、机身和臂部机构、驱动机构

了解机器人的手部机构、行走机构；理解机器人机械设计的基本要求。

第3章驱动方法

【教学内容】

1.液压驱动

2.气压驱动

3.直流电动机驱动

4.步进电动机驱动

5.交流电动机驱动

【教学重点及难点】

教学重点：步进电动机驱动；

教学难点：步进电动机驱动；

【基本要求】

学习机器人的交流电动机驱动、直流电动机驱动、液压驱动和气压驱动方法。

第4章机器人位置与姿态描述

【教学内容】

1.齐次坐标、齐次(H)变换

2.变换方程的建立

3.机器人位置与姿态矩阵

【教学重点及难点】

教学重点：机器人位置与姿态矩阵的定义；

教学难点：变换方程的建立；

【基本要求】

理解齐次坐标、齐次变换的概念，学会变换方程的建立方法

重点掌握机器人位置与姿态矩阵的定义、几何意义。

第5章机器人运动学

【教学内容】

1.连杆坐标系和连杆参数

2.机器人连杆坐标系变换矩阵

3.典型机器人运动学正问题解

4.机器人运动学逆解

5.雅可比矩阵定义、物理意义、矢量积法构造

【教学重点及难点】

教学重点：连杆坐标系和连杆参数、典型机器人运动学正问题解、雅可比矩阵定义、物理意

义、矢量积法构造；

教学难点：连杆原理

【基本要求】

理解连杆坐标系、连杆参数、机器人连杆坐标系变换矩阵、雅可比矩阵的概念。

学会典型机器人的运动学正问题求解方法

掌握机器人运动学分析的D-H方法。

掌握雅可比矩阵的定义、物理意义、学习矢量积法构造雅可比矩阵的基本原理。

了解机器人运动学逆解的基本方法。

第6章机器人的控制

【教学内容】

1.概述

2.单关节机器人控制建模与控制系统

3.多关节机器人的控制

4.机器人控制系统的硬件结构及接口

【教学重点及难点】

教学重点：单关节机器人控制建模与控制系统。

【基本要求】