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《机器人技术及应用》课程教学大纲

2021-02-02 来源:华佗健康网
《机器人技术及应用》课程教学大纲

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【TV】机器人大擂台 第一届 世界锦标

本大纲是网上下载的(可参考而已)

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 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 2.1 概论 机器人的概念 机器人发展历史 机器人的分类 机器人技术的应用 机器人的结构设计 机器人的基本组成及技术参数 教学内容 学时 4 4 讲课 4 1 1 1 1 4 2 实验 上机 2.2 3 3.1 3.2 3.3 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 5.3 6 6.1 6.2 6.3 7 7.1 7.2 机器人总体设计 机器人的坐标系统 机器人位姿的描述 机器人常用坐标系及变换方程 机器人的连杆参数及D-H坐标变换 机器人的位置运动学 机器人运行位置的描述 机器人位置运动学方程 机器人位置运动学逆解 机器人速度学运动学 机器人运行速度的描述 机器人速度运动学方程 机器人速度运动学逆解 机器人动力学 机器人动力学的简介 机器人动力学方程 机器人动力学逆解 机器人控制学 机器人控制学的简介 机器人控制学的应用 合计 5 5 5 5 4 32 2 5 1 2 2 5 1 2 2 5 1 2 2 5 1 2 2 4 2 2 32 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:

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