《工业机器人》教学大纲 课程名称（汉）：《工业机器人》 课程名称（英）：Industrial robot 课程代码：232028091 课程类型：专业教育平台专业选修课程模块 适用对象：机器人工程专业本科大三 学时/学分：32学时/2学分 先修课程：《机器人工程专业导论》、《机器人传感技术》、《机器人驱动与控制》 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) 工业机器人课程内容包括工业机器人的基本知识、工业机器人的分类和技术参数、工业 机器人的机械系统、工业机器人的驱动系统、工业机器人的感觉系统、工业机器人的控制系 统及工业机器人的编程、工业机器人运动学、工业机器人典型应用等知识。本课程是机器人 工程专业核心课，是在学习完《机器人传感技术》、《机器人驱动与控制》后，为加强机器人 工程专业学生对工业机器人认知的一门课程。本课程的学习可以使学生对工业机器人的基本 概念和内容体系有较完整的认知，能培养学生掌握工业机器人安装、操作、编程及设计制造 的相应技能，具备初步的智能制造应用能力。 二、课程的教学目标 课程目标1：了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类 机器人有较系统地完整认识。 课程目标2：了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动 分析。 课程目标3：了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行 走机构等。 课程目标4：要求了解速度雅可比矩阵与速度分析方法，学会力雅可比矩阵与静力计算公式， 了解机器人动力学建模和仿真的思路和方法。 课程目标5：理解机器人控制系统的原理和方式，能够进行初步的机器人控制系统硬件设计。 课程目标6：掌握机器人系统常用的传感器用途及其工作原理。 课程目标7：能够进行工业机器人轨迹规划，理解编程特点与掌握编程语言。 课程目标8：对操纵型机器人、智能机器人的系统及应用有一般的了解。 三、课程目标对工业机器人专业毕业要求的支撑关系
《工业机器人》教学大纲 课程名称（汉）：《工业机器人》 课程名称（英）：Industrial robot 课程代码：232028091 课程类型：专业教育平台专业选修课程模块 适用对象：机器人工程专业本科大三 学时/学分：32 学时/2 学分 先修课程：《机器人工程专业导论》、《机器人传感技术》、《机器人驱动与控制》 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） 工业机器人课程内容包括工业机器人的基本知识、工业机器人的分类和技术参数、工业 机器人的机械系统、工业机器人的驱动系统、工业机器人的感觉系统、工业机器人的控制系 统及工业机器人的编程、工业机器人运动学、工业机器人典型应用等知识。本课程是机器人 工程专业核心课，是在学习完《机器人传感技术》、《机器人驱动与控制》后，为加强机器人 工程专业学生对工业机器人认知的一门课程。本课程的学习可以使学生对工业机器人的基本 概念和内容体系有较完整的认知，能培养学生掌握工业机器人安装、操作、编程及设计制造 的相应技能，具备初步的智能制造应用能力。 二、课程的教学目标 课程目标 1：了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类 机器人有较系统地完整认识。 课程目标 2：了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动 分析。 课程目标 3：了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行 走机构等。 课程目标 4：要求了解速度雅可比矩阵与速度分析方法，学会力雅可比矩阵与静力计算公式， 了解机器人动力学建模和仿真的思路和方法。 课程目标 5：理解机器人控制系统的原理和方式，能够进行初步的机器人控制系统硬件设计。 课程目标 6：掌握机器人系统常用的传感器用途及其工作原理。 课程目标 7：能够进行工业机器人轨迹规划，理解编程特点与掌握编程语言。 课程目标 8：对操纵型机器人、智能机器人的系统及应用有一般的了解。 三、课程目标对工业机器人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 工程知识 1-3,5-8 0.05 问题分析 2-3,5-8 0.06 设计/开发解 2-8 0.03 决方案 四、教学内容及其基本要求 序号 教学内容 对应课程 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 目标 要求能够了解机器人的概念，了解机器人的分类以 及发展，掌握机器人的基本结构、分类、应用、组 1 机器人概述 1 成与技术参数等研究内容。采用讲授教学法、讨论 教学法教学。 理解工业机器人总体设计，掌握驱动机构机理，掌 握机身和臂部、腕部、手部及行走机构设计的思路 工业机器人机械 和方法。采用讲授教学法、讨论教学法教学。教学 2 系统设计 重点在于驱动机构的分类、机身和臂部的设计。教 学难点是腕部和手部的设计和行走机构的设计。 主要介绍机器人运动学求解过程，要求了解机器人 工业机器人运动 齐次坐标变换、方程的建立、D一H参数及坐标变换 3 必 3 的方法，并能求解机器人的逆运动。主要采用讲授 教学法、讨论教学法、引导教学法教学。 要求掌握速度雅可比矩阵与速度分析方法，学会力 雅可比矩阵与静力计算公式，了解机器人动力学建 工业机器人静力 模和仿真的思路和方法。采用讲授教学法和启发教 4 学计算和动力学 4 学法教学。教学重点是速度雅可比矩阵与速度分 分析 析、工业机器人动力学分析。教学难点是力雅可比 矩阵与静力计算、机器人动力学建模和仿真。 要求掌握工业机器人的控制系统与控制方式，包括 单关节机器人模型和控制、基于关节坐标的控制、 基于作业空间的伺服控制和机器人末端操作器的 5 工业机器人控制 5 力/力矩控制。重点是机器人控制系统与控制方式、 基于关节坐标的控制。难点是机器人末端操作器的 力/力矩控制。采用讲授教学法和讨论教学法教学
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 工程知识 1—3，5—8 0.05 问题分析 2—3，5—8 0.06 设 计 / 开发解 决方案 2—8 0.03 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 机器人概述 要求能够了解机器人的概念，了解机器人的分类以 及发展，掌握机器人的基本结构、分类、应用、组 成与技术参数等研究内容。采用讲授教学法、讨论 教学法教学。 1 2 工业机器人机械 系统设计 理解工业机器人总体设计，掌握驱动机构机理，掌 握机身和臂部、腕部、手部及行走机构设计的思路 和方法。采用讲授教学法、讨论教学法教学。教学 重点在于驱动机构的分类、机身和臂部的设计。教 学难点是腕部和手部的设计和行走机构的设计。 2 3 工业机器人运动 学 主要介绍机器人运动学求解过程，要求了解机器人 齐次坐标变换、方程的建立、D—H 参数及坐标变换 的方法，并能求解机器人的逆运动。主要采用讲授 教学法、讨论教学法、引导教学法教学。 3 4 工业机器人静力 学计算和动力学 分析 要求掌握速度雅可比矩阵与速度分析方法，学会力 雅可比矩阵与静力计算公式，了解机器人动力学建 模和仿真的思路和方法。采用讲授教学法和启发教 学法教学。教学重点是速度雅可比矩阵与速度分 析、工业机器人动力学分析。教学难点是力雅可比 矩阵与静力计算、机器人动力学建模和仿真。 4 5 工业机器人控制 要求掌握工业机器人的控制系统与控制方式，包括 单关节机器人模型和控制、基于关节坐标的控制、 基于作业空间的伺服控制和机器人末端操作器的 力/力矩控制。重点是机器人控制系统与控制方式、 基于关节坐标的控制。难点是机器人末端操作器的 力/力矩控制。采用讲授教学法和讨论教学法教学。 5
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 要求掌握工业机器人传感器的基本概念，了解各种 常用传感器的组成、用途及其工作原理，掌握工业 工业机器人感觉 6 机器人感觉系统几种常见传感器。教学重点是各种 6 系统 常用传感器用途及其工作原理。采用讲授教学法、 演示教学法教学。 要求理解工业机器人的轨迹规划概念，掌握编程语 工业机器人轨迹 言和方法，能够进行初步编程。教学重点是工业机 7 规划与编程 器人轨迹规划的方法。教学难点在于工业机器人编 程实现。采用讲授教学法、讨论教学法教学。 要求了解工业机器人的应用准则和步骤、掌握典型 工业机器人的应 工业机器人的应用。教学重点和难点是工业机器人 8 8 用 的应用准则和步骤。采用讲授教学法、讨论教学法、 引导教学法教学。 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 习 实验（实践） 课 课 课 计 机器人概述 2 1 3 工业机器人机械系统设计 4 4 理论 工业机器人运动学 4 4 工业机器人静力学计算和动力学分析 4 4 工业机器人控制 4 4 工业机器人感觉系统 4 4 应用 工业机器人轨迹规划与编程 4 4 工业机器人的应用 2 1 3 总复习 2 2 合计 32 六、成绩考核及基本要求 考核 对应课程 建议分值 考核/评价细则 环节 目标
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 6 工业机器人感觉 系统 要求掌握工业机器人传感器的基本概念，了解各种 常用传感器的组成、用途及其工作原理，掌握工业 机器人感觉系统几种常见传感器。教学重点是各种 常用传感器用途及其工作原理。采用讲授教学法、 演示教学法教学。 6 7 工业机器人轨迹 规划与编程 要求理解工业机器人的轨迹规划概念，掌握编程语 言和方法，能够进行初步编程。教学重点是工业机 器人轨迹规划的方法。教学难点在于工业机器人编 程实现。采用讲授教学法、讨论教学法教学。 7 8 工业机器人的应 用 要求了解工业机器人的应用准则和步骤、掌握典型 工业机器人的应用。教学重点和难点是工业机器人 的应用准则和步骤。采用讲授教学法、讨论教学法、 引导教学法教学。 8 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 理论 机器人概述 2 1 3 工业机器人机械系统设计 4 4 工业机器人运动学 4 4 工业机器人静力学计算和动力学分析 4 4 应用 工业机器人控制 4 4 工业机器人感觉系统 4 4 工业机器人轨迹规划与编程 4 4 工业机器人的应用 2 1 3 总复习 2 2 合计 32 六、成绩考核及基本要求 考核 环节 建议分值 考核/评价细则 对应课程 目标
考核 对应课程 环节 建议分值 考核/评价细则 目标 出勤(20%) 平时成绩 30% 课堂表现(10%，主要依据回答问题，参与讨论情况， 1-8 由任课教师灵活掌握) 作业情况(20%，主要依据书面作业情况由任课教师 作业成绩 20% 1-8 灵活掌握) 闭卷考试卷面成绩，满分为100分，占总评成绩的 期末成绩 50% 1-8 50% 七、教材与主要教学参考资源 推荐教材：韩建海.《工业机器人（第四版）》：华中科技大学出版社，2020。 参考书：郭洪红.《工业机器人技术（第三版）》：西安电子科技大学出版社出版，2016。 林燕文.《工业机器人技术基础》：人民邮电出版社，2019。 编写者：薛鲁强 审核者：周艳华 批准者：邓建球 编写时间：2012年6月
考核 环节 建议分值 考核/评价细则 对应课程 目标 平时成绩 30% 出勤（20%） 课堂表现（10%，主要依据回答问题，参与讨论情况， 由任课教师灵活掌握） 1—8 作业成绩 20% 作业情况（20%，主要依据书面作业情况由任课教师 灵活掌握） 1—8 期末成绩 50% 闭卷考试卷面成绩，满分为 100 分，占总评成绩的 50% 1—8 七、教材与主要教学参考资源 推荐教材：韩建海.《工业机器人（第四版）》：华中科技大学出版社,2020。 参考书：郭洪红.《工业机器人技术（第三版）》：西安电子科技大学出版社出版，2016。 林燕文.《工业机器人技术基础》：人民邮电出版社，2019。 编写者：薛鲁强 审核者：周艳华 批准者：邓建球 编写时间：2012年6月
