《机器人技术》课程教学大纲 课程名称：机器人技术(Robotics Technology) 课程编号：GT1606 课程性质：个性化拓展课程 学时：总学时18（理论课学时18、实验课学时0） 学分：1 考核方式：考查 适用对像：机械电子工程、机电技术教育、机械制造设计及其自动化 前修课程：《电工技术》、《电子技术》、《机械设计》 建议开课学期：第6学期 一、课程性质、目的与任务 《机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业 选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论，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。通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及 其发展状况，为今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 二、教学基本要求 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
《机器人技术》课程教学大纲 课程名称：机器人技术（Robotics Technology） 课程编号：GT1606 课程性质：个性化拓展课程 学 时：总学时 18（理论课学时 18、实验课学时 0） 学 分：1 考核方式：考查 适用对象：机械电子工程、机电技术教育、机械制造设计及其自动化 前修课程：《电工技术》、《电子技术》、《机械设计》 建议开课学期：第 6 学期 一、课程性质、目的与任务 《机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业 选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论，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。通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及 其发展状况，为今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 二、教学基本要求 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、课程内容与学时分配 章节 理论教学内容 理论学时 第一章 绪论 2 第二章 工业机器人机构 4 第三章 机器人运动学和动力学 6 第四章 工业机器人的环境感觉技术 4 第五章 机器人控制 合计 18 第一章绪论(2学时) 【教学目标】使学生了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。 【重点难点】介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工 业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数， 工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。 第一节机器人应用和发展(1学时) 机器人的分类，工业机器人的应用和发展 第二节工业机器人的基本组成及技术参数(1学时) 工业机器人的基本组成，工业机器人的技术参数，工业机器人的坐标 本章习题要点：工业机器人的基本组成，主要技术参数。 第二章工业机器人机构(4学时) 【教学目标】本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计 形式。 【重点难点】机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。 第一节机器人末端操作器(1学时) 夹钳式取料手，吸附式取料手，专用操作器及转换器，仿生多指灵巧手 第二节机器人手腕(1学时) 手腕的典型结构，柔顺手腕结构 第三节机器人手臂和机座(1学时) 固定式机器人，移动式机器人 第四节工业机器人的驱动与传动(1学时)
三、课程内容与学时分配 章 节 理论教学内容 理论学时 第一章 绪论 2 第二章 工业机器人机构 4 第三章 机器人运动学和动力学 6 第四章 工业机器人的环境感觉技术 4 第五章 机器人控制 4 合 计 18 第一章 绪论（2 学时） 【教学目标】使学生了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。 【重点难点】介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工 业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数， 工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。 第一节 机器人应用和发展(1 学时) 机器人的分类，工业机器人的应用和发展 第二节工业机器人的基本组成及技术参数(1 学时) 工业机器人的基本组成 ，工业机器人的技术参数 ，工业机器人的坐标 本章习题要点： 工业机器人的基本组成，主要技术参数。 第二章 工业机器人机构(4 学时) 【教学目标】本部分介绍常用机器人机构， 要求学生掌握常用机器人机构设计 形式。 【重点难点】机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。 第一节 机器人末端操作器 （1 学时） 夹钳式取料手 ，吸附式取料手 ，专用操作器及转换器，仿生多指灵巧手 第二节 机器人手腕（1 学时） 手腕的典型结构，柔顺手腕结构 第三节 机器人手臂 和机座 （1 学时） 固定式机器人 ， 移动式机器人 第四节 工业机器人的驱动与传动 （1 学时）
直线驱动机构，旋转驱动机构，工业机器人的传动，驱动传动方式的应用 本章习题要点：工业机器人的手腕运动方式设计，驱动方式选择。 第三章机器人运动学(6学时) 【教学目标】本章介绍机器人的微移动和微转动概念、两坐标系间的微分运动关 系、变换式（方程）中的微分关系、机器人雅可比矩阵的概念、求 法—微分变换法：了解逆雅可比矩阵的概念和求解。 【重点难点】通过介绍连杆参数和关节变量的设定、杆件坐标系的建立原则、相 邻杆件运动学关系一A矩阵，掌握机器人运动方程的建立、机器人 运动方程的求解过程。 第一节工业机器人的运动学(2学时) 工业机器人位姿描述，齐次变换及运算，工业机器人的连杆参数和齐次变 换矩阵，工业机器人的运动学方程 第二节工业机器人的动力学(2学时) 工业机器人速度分析，工业机器人静力分析，工业机器人动力学分析 第三节工业机器人的运动轨迹规划(2学时) 路径和轨迹，轨迹规划，关节空间的轨迹规划 本章习题要点：机器人动力学模型建立和分析。 第四章工业机器人的环境感觉技术(2学时) 【教学目标】掌握机器人传感器的基础知识及常用传感器类型。 【重点难点】机器人多传感器融合技术。 第一节工业机器人的视觉(0.5学时) 视觉系统的硬件组成，机器人视觉的应用。 第二节工业机器人的触觉(1.5学时) 机器人的接触觉，机器人的接近觉，机器人的压觉，机器人的滑觉，机 器人的力觉 本章习题要点：机器人触觉系统的构成及其应用。 第五章机器人控制(2学时) 【教学目标】掌握机器人的基本控制方法，工业机器人控制的特点及分类、工业 机器人位置控制、工业机器人力控制。 【重点难点】掌握机器人基本控制原理、点位控制方式、连续轨迹控制方式原理
直线驱动机构 ，旋转驱动机构 ，工业机器人的传动 ，驱动传动方式的应用 本章习题要点： 工业机器人的手腕运动方式设计，驱动方式选择。 第三章 机器人运动学（6 学时） 【教学目标】本章介绍机器人的微移动和微转动概念、两坐标系间的微分运动关 系、变换式（方程）中的微分关系、机器人雅可比矩阵的概念、求 法——微分变换法；了解逆雅可比矩阵的概念和求解。 【重点难点】通过介绍连杆参数和关节变量的设定、杆件坐标系的建立原则、相 邻杆件运动学关系—A 矩阵，掌握机器人运动方程的建立、机器人 运动方程的求解过程。 第一节 工业机器人的运动学 （2 学时） 工业机器人位姿描述 ，齐次变换及运算，工业机器人的连杆参数和齐次变 换矩阵，工业机器人的运动学方程 第二节 工业机器人的动力学 （2 学时） 工业机器人速度分析 ，工业机器人静力分析 ，工业机器人动力学分析 第三节 工业机器人的运动轨迹规划 （2 学时） 路径和轨迹 ，轨迹规划 ，关节空间的轨迹规划 本章习题要点：机器人动力学模型建立和分析。 第四章 工业机器人的环境感觉技术（2 学时） 【教学目标】掌握机器人传感器的基础知识及常用传感器类型。 【重点难点】机器人多传感器融合技术。 第一节 工业机器人的视觉 （0.5 学时） 视觉系统的硬件组成，机器人视觉的应用 。 第二节 工业机器人的触觉（1.5 学时） 机器人的接触觉 ，机器人的接近觉 ，机器人的压觉 ，机器人的滑觉 ， 机 器人的力觉 本章习题要点：机器人触觉系统的构成及其应用。 第五章 机器人控制（2 学时） 【教学目标】掌握机器人的基本控制方法，工业机器人控制的特点及分类、工业 机器人位置控制、工业机器人力控制。 【重点难点】掌握机器人基本控制原理、点位控制方式、连续轨迹控制方式原理
第一节工业机器人控制系统的特点和主要功能(1学时) 特点及主要功能，示教再现控制，工业机器人的运动控制。 第二节工业机器人的控制方式(1学时) 5.3.1点位控制方式(PTP)》 5.3.2连续轨迹控制方式(CP) 本章习题要点：机器人的控制方式的确定。 四、考核方式及要求 根据学生所完成的作业考查评分。 五、教材及教学主要参考书 [1]《工业机器人技术》.郭洪红主编.西安电子科技大学出版社.2006 [2]《机器人技术基础》.熊有伦主编.华中理工大学出版社.。1996 [3】《工业机械手设计》.李允文主编.机械工业出版社.1996 大纲制定人： 曾其良 大纲审定人： 制定时间：2011-11-10
第一节 工业机器人控制系统的特点 和主要功能（1 学时） 特点及主要功能， 示教再现控制，工业机器人的运动控制 。 第二节 工业机器人的控制方式 （1 学时） 5.3.1 点位控制方式（PTP） 5.3.2 连续轨迹控制方式（CP） 本章习题要点：机器人的控制方式的确定。 四、考核方式及要求 根据学生所完成的作业考查评分。 五、教材及教学主要参考书 [1]《工业机器人技术》．郭洪红主编．西安电子科技大学出版社．2006 [2]《机器人技术基础》．熊有伦主编．华中理工大学出版社．1996 [3] 《工业机械手设计》．李允文主编．机械工业出版社．1996 大 纲 制 定 人 ： 曾其良 大 纲 审 定 人 ： 制定时间： 2011-11-10