《机器人工程专业导论》教学大纲 课程名称（汉）：《机器人工程专业导论》 课程名称（英）：Introduction to robot engineering 课程代码：232028081 课程类型：学科基础平台一专业基础课程模块 适用对象：机器人工程专业本科大一 学时/学分：16学时（理论16学时）1学分 先修课程：无 方案版本：2021版 一、课程简介(150一200字) (包括课程的内容概述、课程的性质、目的、地位、作用等) 本课程讲解了机器人的起源、发展、分类、应用、组成、功能及应用前景， 系统地介绍了机器人技术的基础知识，在介绍了若干机器人应用实例，如特种机 器人、生物生产机器人、足球机器人、仿生机器人等。 本课程是机器人工程专业的专业基础课程。课程包括了机器人学所必要的基 础知识，机器人机械结构、控制技术以及机器人的发展前沿等，可使学生初步掌 握机器人技术，开阔视野，拓宽思路，并激发他们研究机器人的兴趣。 二、课程的教学目标 课程目标1：了解机器人的发展历史和未来发展方向： 课程目标2：理解机器人的分类、构成、特征及应用： 课程目标3：了解机器人用到的驱动器、传感器及各项支撑技术，掌握机器人的 基本相关知识。 三、课程目标对机器人工程专业毕业要求的支撑关系 毕业要求指标点（非认证专业可以 毕业要求 省略本项内容) 课程目标 支撑 权重 问题分析 1-3 0.03 使用现代工具 1-3 0.08 环境和可持续发展 1~3 0.08 终身学习 13 0.13
《机器人工程专业导论》教学大纲 课程名称（汉）：《机器人工程专业导论》 课程名称（英）：Introduction to robot engineering 课程代码：232028081 课程类型：学科基础平台—专业基础课程模块 适用对象：机器人工程专业本科大一 学时/学分：16 学时（理论 16 学时）/1 学分 先修课程：无 方案版本：2021 版 一、课程简介（150—200 字） （包括课程的内容概述、课程的性质、目的、地位、作用等） 本课程讲解了机器人的起源、发展、分类、应用、组成、功能及应用前景， 系统地介绍了机器人技术的基础知识，在介绍了若干机器人应用实例，如特种机 器人、生物生产机器人、足球机器人、仿生机器人等。 本课程是机器人工程专业的专业基础课程。课程包括了机器人学所必要的基 础知识，机器人机械结构、控制技术以及机器人的发展前沿等，可使学生初步掌 握机器人技术，开阔视野，拓宽思路，并激发他们研究机器人的兴趣。 二、课程的教学目标 课程目标 1：了解机器人的发展历史和未来发展方向； 课程目标 2：理解机器人的分类、构成、特征及应用； 课程目标 3：了解机器人用到的驱动器、传感器及各项支撑技术，掌握机器人的 基本相关知识。 三、课程目标对机器人工程专业毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点（非认证专业可以 省略本项内容） 课程目标 支撑 权重 问题分析 1~3 0.03 使用现代工具 1~3 0.08 环境和可持续发展 1~3 0.08 终身学习 1~3 0.13
四、教学内容及其基本要求 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 教学重点与难点 教学重点：1.机器人的概念及分类 2.机器人的基本结构 教学难点：机器人的基本结构 教学方法 第一章机器人概 1 讲授教学法、讨论教学法 述 1 学生掌握的程度 本章主要介绍机器人的基本知识以及发展过 程。要求能够复述机器人的概念。了解机器人的分 类以及发展过程。掌握机器人的基本结构以及研究 内容。 教学重点与难点 教学重点：1.机器人的发展现状 2.机器人的未来发展趋势 教学难点：机器人的发展趋势 教学方法 第二章机器人博 讲授教学法、讨论教学法 2 览 学生掌握的程度 本章主要介绍工业机器人、特种机器人、军用 机器人的相关知识。要求了解工业机器人、特种机 器人、军用机器人的应用场景，以及机器人带来的 优势。了解现有的应用在不同场景下的机器人产 品。了解机器人的最新产品动态及行业发展趋势。 教学重点与难点 教学重点：1.机器人末端执行器的分类及各类型执 行器的结构特点。 第三章机器人机 2.机器人的手臂运动方式 3 械结构 2 教学难点：机器人的传动 教学方法 讲授教学法、讨论教学法、引导教学法 学生掌握的程度
四、教学内容及其基本要求 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 1 第一章 机器人概 述 教学重点与难点 教学重点：1.机器人的概念及分类 2.机器人的基本结构 教学难点：机器人的基本结构 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍机器人的基本知识以及发展过 程。要求能够复述机器人的概念。了解机器人的分 类以及发展过程。掌握机器人的基本结构以及研究 内容。 1 2 第二章 机器人博 览 教学重点与难点 教学重点：1.机器人的发展现状 2.机器人的未来发展趋势 教学难点：机器人的发展趋势 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍工业机器人、特种机器人、军用 机器人的相关知识。要求了解工业机器人、特种机 器人、军用机器人的应用场景，以及机器人带来的 优势。了解现有的应用在不同场景下的机器人产 品。了解机器人的最新产品动态及行业发展趋势。 1 3 第三章 机器人机 械结构 教学重点与难点 教学重点：1.机器人末端执行器的分类及各类型执 行器的结构特点。 2.机器人的手臂运动方式 教学难点：机器人的传动 教学方法 讲授教学法、讨论教学法、引导教学法 学生掌握的程度 2
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 目标 本章主要介绍机器人机械结构方面的知识，包 括机器人末端执行器、手腕、手臂、机座以及传动 方式。要求了解机器人的机械结构。掌握机器人末 端执行器的分类及各类的结构特特点。了解机器人 手腕的分类。掌握机器人手臂的运动方式。了解机 器人的机座结构及机器人的传动。 教学重点与难点 教学重点：1机器人的控制方式 2.机器人控制系统结构和工作原理 教学难点：1.机器人控制系统结构和工作原理 2.机器人编程系统及方式 教学方法 第四章机器人控 4 讲授教学法、启发教学法 制技术 学生掌握的程度 本章主要介绍机器人控制技术方面的知识，主 要有机器人控制基础、传感器、编程。要求了解机 器人控制系统的特点，掌握机器人控制系统的方 式。了解机器人传感器的分类及各类传感器的特 点。了解机器人编程的环境，编程的语言及特点。 教学重点与难点 教学重点：1.特种机器人共性技术 2.特种机器人应用实例 教学难点：特种机器人重点研究的科学问题 教学方法 第五章特种机器 讲授教学法、讨论教学法 5 人应用 学生掌握的程度 2、3 本章主要介绍特种机器人的相关知识，并介绍 了特种机器人的应用实例，例如水下机器人、地面 移动机器人等。要求了解特种机器人应用的意义， 以及特种机器人共性技术和重点研究的科学问题。 了解特种机器人各种具体的应用实例。 第六章生物生产 教学重点与难点 6 机器人 教学重点：生物生产机器人的基本组成 2、3
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 本章主要介绍机器人机械结构方面的知识，包 括机器人末端执行器、手腕、手臂、机座以及传动 方式。要求了解机器人的机械结构。掌握机器人末 端执行器的分类及各类的结构特特点。了解机器人 手腕的分类。掌握机器人手臂的运动方式。了解机 器人的机座结构及机器人的传动。 4 第四章 机器人控 制技术 教学重点与难点 教学重点：1.机器人的控制方式 2.机器人控制系统结构和工作原理 教学难点：1.机器人控制系统结构和工作原理 2.机器人编程系统及方式 教学方法 讲授教学法、启发教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍机器人控制技术方面的知识，主 要有机器人控制基础、传感器、编程。要求了解机 器人控制系统的特点，掌握机器人控制系统的方 式。了解机器人传感器的分类及各类传感器的特 点。了解机器人编程的环境，编程的语言及特点。 2 5 第五章 特种机器 人应用 教学重点与难点 教学重点：1.特种机器人共性技术 2.特种机器人应用实例 教学难点：特种机器人重点研究的科学问题 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍特种机器人的相关知识，并介绍 了特种机器人的应用实例，例如水下机器人、地面 移动机器人等。要求了解特种机器人应用的意义， 以及特种机器人共性技术和重点研究的科学问题。 了解特种机器人各种具体的应用实例。 2、3 6 第六章 生物生产 机器人 教学重点与难点 教学重点：生物生产机器人的基本组成 2、3
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等， 目标 教学难点：生物生产机器人的工作原理 教学方法 讲授教学法、演示教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍生物生产机器人的基本概念和 基本组成，讲解了生物生产机器人几种实际生产的 应用实例。通过本章的学习，要求学生能够复述生 物生产机器人的基本概念，理解基本组成，并且能 够举例具体的应用实例，能够复述其工作原理。 教学重点与难点 教学重点：仿生机械学的概念定义 教学难点：1 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 第七章仿生机械 学生掌握的程度 7 学 本章主要介绍仿生机械学的基础知识，涉及仿 2、3 生机械学的概念定义，发展简史以及研究领域，并 介绍了一系列仿生机器人应用实例。通过本章的学 习，要求学生能够复述仿生机械学的概念定义，了 解其发展的过程，知道仿生机械学研究哪些领域， 并了解仿生机器人的应用实例。 教学重点与难点 教学重点：1智能足球机器人系统组成 2.智能足球机器人的本体结构 3.智能足球机器人系统的软体结构 教学难点：1.智能足球机器人的本体结构 第八章机器人大 2.智能足球机器人系统的软体结构 8 赛 教学方法 1、2、3 讲授教学法、讨论教学法、引导教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍智能足球机器人系统的概述、组 成及其应用。并以智能小型、中型足球机器人为例， 介绍其软硬件系统的组成及功能。通过本章的学
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 教学难点：生物生产机器人的工作原理 教学方法 讲授教学法、演示教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍生物生产机器人的基本概念和 基本组成，讲解了生物生产机器人几种实际生产的 应用实例。通过本章的学习，要求学生能够复述生 物生产机器人的基本概念，理解基本组成，并且能 够举例具体的应用实例，能够复述其工作原理。 7 第七章 仿生机械 学 教学重点与难点 教学重点：仿生机械学的概念定义 教学难点：/ 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍仿生机械学的基础知识，涉及仿 生机械学的概念定义，发展简史以及研究领域，并 介绍了一系列仿生机器人应用实例。通过本章的学 习，要求学生能够复述仿生机械学的概念定义，了 解其发展的过程，知道仿生机械学研究哪些领域， 并了解仿生机器人的应用实例。 2、3 8 第八章 机器人大 赛 教学重点与难点 教学重点：1.智能足球机器人系统组成 2.智能足球机器人的本体结构 3.智能足球机器人系统的软体结构 教学难点：1.智能足球机器人的本体结构 2.智能足球机器人系统的软体结构 教学方法 讲授教学法、讨论教学法、引导教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍智能足球机器人系统的概述、组 成及其应用。并以智能小型、中型足球机器人为例， 介绍其软硬件系统的组成及功能。通过本章的学 1、2、3
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等 目标 习，要求学生了解智能足球机器人系统的概述、组 成及应用。掌握智能中、小型足球机器人的软硬件 系统。 教学重点与难点 教学重点：1.仿生机器人的研究现状 2.仿生机器人各系统的工作原理 3.仿生机器人的发展方向 教学难点：仿生机器人各系统的工作原理 教学方法 第九章前沿机器 讲授教学法、讨论教学法 9 人 学生掌握的程度 1、2 本章主要介绍仿人机器人和微型机器人的基 础知识。通过本章的学习，要求学生了解仿人机器 人的发展历史和研究现状，理解各系统的工作原 理。了解仿生机器人的发展方向。了解微型机器人 的概念及发展现状。了解微型机器人和微操作机器 人。 五、各教学环节及学时分配 教学环节及学时 知识棋 块 教学内容 讲授 习题课 论课 实验（实践） 合计
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 习，要求学生了解智能足球机器人系统的概述、组 成及应用。掌握智能中、小型足球机器人的软硬件 系统。 9 第九章 前沿机器 人 教学重点与难点 教学重点：1.仿生机器人的研究现状 2.仿生机器人各系统的工作原理 3.仿生机器人的发展方向 教学难点：仿生机器人各系统的工作原理 教学方法 讲授教学法、讨论教学法 学生掌握的程度 本章主要介绍仿人机器人和微型机器人的基 础知识。通过本章的学习，要求学生了解仿人机器 人的发展历史和研究现状，理解各系统的工作原 理。了解仿生机器人的发展方向。了解微型机器人 的概念及发展现状。了解微型机器人和微操作机器 人。 1、2 五、各教学环节及学时分配 知识模 块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 实 验 （ 实 践 ） 合 计
教学环节及学时 知识模 块 教学内容 讲授课 习题课 讨论课 实验（实践） 合计 11机器人的概念和分类 1.1.1机器人的概念 1.1.2机器人的分类 1.2机器人发展史 第一章 1.2.1古代机器人一 机器人 0.5 0.5 1.2.2现代机器人二 概述 1.2.3中国机器人的发展 1.3机器人的基本结构 1.4机器人与人 1.5机器人的研究内容
知识模块 教学内容 教学环节及学时 讲授课 习题课 讨论课 实验（实践） 合计 第一章 机器人 概述 1.1 机器人的概念和分类 1.1.1 机器人的概念 1.1.2 机器人的分类 1.2 机器人发展史 1.2.1 古代机器人一 1.2.2 现代机器人二 1.2.3 中国机器人的发展 1.3 机器人的基本结构 1.4 机器人与人 1.5 机器人的研究内容 0.5 0.5
教学环节及学时 知识模 块 教学内容 讲授课 习题课 论课 实验（实践） 弃 2.1工业机器人 2.1.1概述 2.1.2工业机器人在工业生产中的应用 2.1.3工业大国的机器人国家战略 2.1.4工业机器人产业发展模式 2.1.5全球著名工业机器人新产品 2.1.6工业机器人的发展趋势 2.2特种机器人 2.2.1护士助手 2.2.2口腔修复机器人 第二章 2.2.3进入血管的机器人 机器人 2.2.4高楼擦窗和壁面清洗机器人 0.5 0.5 博览 2.2.5清洗巨人 2.2.6汽车加油机器人 2.2.7康复机器人 2.2.8微创外科手术机器人 2.3军用机器人 2.3.1机器警察 2.3.2机器工兵 2.3.3机器保安 2.3.4水下机器人 2.3.5未来奇兵 2.3.6太空机器人
知识模 块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 实 验 （ 实 践 ） 合 计 第二章 机器人 博览 2.1 工业机器人 2.1.1 概述 2.1.2 工业机器人在工业生产中的应用 2.1.3 工业大国的机器人国家战略 2.1.4 工业机器人产业发展模式 2.1.5 全球著名工业机器人新产品 2.1.6 工业机器人的发展趋势 2.2 特种机器人 2.2.1 护士助手 2.2.2 口腔修复机器人 2.2.3 进入血管的机器人 2.2.4 高楼擦窗和壁面清洗机器人 2.2.5 清洗巨人 2.2.6 汽车加油机器人 2.2.7 康复机器人 2.2.8 微创外科手术机器人 2.3 军用机器人 2.3.1 机器警察 2.3.2 机器工兵 2.3.3 机器保安 2.3.4 水下机器人 2.3.5 未来奇兵 2.3.6 太空机器人 0.5 0.5
教学环节及学时 知识模 块 教学内容 讲授课 习题课 论课 实验（实践） 弃 3.1机器人末端执行器 3.1.1夹钳式取料手 3.1.2吸附式取料手 3.1.3专用末端操作器及换接器 3.1.4仿生多指灵巧手 3.2机器人手腕 3.2.1概述 3.2.2手腕的分类 3.3机器人手臂 3.3.1手臂直线运动机构 第三章 3.3.2手臂回转运动机构 机器人 3.3.3手臂俯仰运动机构 2 机械结 3.3.4手臂复合运动机构 构 3.3.5新型的蛇形机械手臂 3.4机器人机座 3.4.1固定式机器人 3.4.2行走式机器人 3.5机器人的传动 3.5.1移动关节导轨及转动关节轴承 3.5.2传动件的定位及消隙 3.5.3谐波传动 3.5.4丝杠螺母副及滚珠丝杠传动 3.5.5其他传动
知识模 块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 实 验 （ 实 践 ） 合 计 第三章 机器人 机械结 构 3.1 机器人末端执行器 3.1.1 夹钳式取料手 3.1.2 吸附式取料手 3.1.3 专用末端操作器及换接器 3.1.4 仿生多指灵巧手 3.2 机器人手腕 3.2.1 概述 3.2.2 手腕的分类 3.3 机器人手臂 3.3.1 手臂直线运动机构 3.3.2 手臂回转运动机构 3.3.3 手臂俯仰运动机构 3.3.4 手臂复合运动机构 3.3.5 新型的蛇形机械手臂 3.4 机器人机座 3.4.1 固定式机器人 3.4.2 行走式机器人 3.5 机器人的传动 3.5.1 移动关节导轨及转动关节轴承 3.5.2 传动件的定位及消隙 3.5.3 谐波传动 3.5.4 丝杠螺母副及滚珠丝杠传动 3.5.5 其他传动 2
教学环节及学时 知识模 块 教学内容 讲 课 习题课 论课 实验（实践） 弃 4.1机器人控制基础 4.1.1机器人控制系统的特点 4.1.2机器人的控制方式 4.1.3机器人控制系统结构和工作原理 4.1.4机器人单关节位置伺服控制 4.1.5机器人的力控制 4.1.6机器人智能控制 第四章 4.2机器人传感器 机器人 4.2.1机器人传感器概述 2 控制技 4.2.2内部传感器 术 4.2.3外部传感器 4.2.4多传感器融合 4.3机器人编程 4.3.1机器人编程系统及方式 4.3.2对机器人的编程要求 4.3.3机器人编程语言的类型 4.3.4动作级语言 4.3.5对象级语言 5.1特种机器人应用的意义 5.2特种机器人系统 5.2.1特种机器人的共性技术 第五章 5.2.2基于行为的特种机器人体系结构 特种机 5.2.3特种机器人重点研究的科学问题 1.5 0.5 器人应 5.3特种机器人应用实例 用 5.3.1水下机器人 5.3.2地面移动机器人 5.3.3空中机器人（无人机） 5.3.4空间机器人
知识模 块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 实 验 （ 实 践 ） 合 计 第四章 机器人 控制技 术 4.1 机器人控制基础 4.1.1 机器人控制系统的特点 4.1.2 机器人的控制方式 4.1.3 机器人控制系统结构和工作原理 4.1.4 机器人单关节位置伺服控制 4.1.5 机器人的力控制 4.1.6 机器人智能控制 4.2 机器人传感器 4.2.1 机器人传感器概述 4.2.2 内部传感器 4.2.3 外部传感器 4.2.4 多传感器融合 4.3 机器人编程 4.3.1 机器人编程系统及方式 4.3.2 对机器人的编程要求 4.3.3 机器人编程语言的类型 4.3.4 动作级语言 4.3.5 对象级语言 2 第五章 特种机 器人应 用 5.1 特种机器人应用的意义 5.2 特种机器人系统 5.2.1 特种机器人的共性技术 5.2.2 基于行为的特种机器人体系结构 5.2.3 特种机器人重点研究的科学问题 5.3 特种机器人应用实例 5.3.1 水下机器人 5.3.2 地面移动机器人 5.3.3 空中机器人(无人机) 5.3.4 空间机器人 1.5 0.5
教学环节及学时 知识模 块 教学内容 讲 习题课 课 论课 实验（实践） 弃 6.1生物生产机器人概述 6.1.1生物生产机器人的独特性 6.1.2生物生产机器人的作业对象 6.2生物生产机器人的基本组成 第六章 6.3生物生产机器人的应用实例 生物生 6.3.1番茄收获机器人 2 产机器 6.3.2黄瓜收获机器人 人 6.3.3草莓收获和拣选机器人 6.3.4多功能机器人 6.3.5植物保护机器人 6.3.6肉品加工机器人
知识模 块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 实 验 （ 实 践 ） 合 计 第六章 生物生 产机器 人 6.1 生物生产机器人概述 6.1.1 生物生产机器人的独特性 6.1.2 生物生产机器人的作业对象 6.2 生物生产机器人的基本组成 6.3 生物生产机器人的应用实例 6.3.1 番茄收获机器人 6.3.2 黄瓜收获机器人 6.3.3 草莓收获和拣选机器人 6.3.4 多功能机器人 6.3.5 植物保护机器人 6.3.6 肉品加工机器人 2
