《工业机器人技术》课程教学大纲-2009版.doc

工业机器人技术课程教学大纲课程名称：工业机器人技术英文名称：Industry Robot Technology 课程编码：学时/学分：18/1课程性质：选修适用专业：机械设计制造及其自动化先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论一、课程的目的与任务工业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。通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。其主要任务是培养学生：1、 掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；2、 掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法； 3、 掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；4、 了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。二、教学内容及基本要求第一章 绪论教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。教学重点和难点：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。教学方法与手段：课堂教学第一节 机器人的分类第二节 工业机器人的应用和发展1.2.1工业机器人的应用1.2.2工业机器人的发展第三节 工业机器人的基本组成及技术参数1.3.1工业机器人的基本组成1.3.2工业机器人的技术参数1.3.3工业机器人的坐标1.3.4工业机器人的参考坐标系习题第二章 工业机器人机构教学目的和要求：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。教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。教学方法与手段：课堂教学第一节 机器人末端操作器2.1.1夹钳式取料手2.1.2吸附式取料手2.1.3专用操作器及转换器2.1.4仿生多指灵巧手2.1.5其它手第二节 机器人手腕2.2.1手腕的分类2.2.2手腕的典型结构2.2.3柔顺手腕结构第三节 机器人手臂第四节 机器人机座2.4.1固定式机器人2.4.2移动式机器人第五节 工业机器人的驱动与传动2.5.1直线驱动机构2.5.2旋转驱动机构2.5.3直线驱动和旋转驱动的选用和制动2.5.4工业机器人的传动2.5.5新型的驱动方式2.5.6驱动传动方式的应用习题第三章 机器人运动学教学目的和要求：机器人运动学主要研究两个问题：一个是运动学问题，即给定机器人手臂、腕部等各个构件的几何参数及各个关节变量求机器人手部对参考坐标系的位置和姿态；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。本部分是该课程的重中之重。教学重点和难点：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。教学方法与手段：课堂教学第一节 工业机器人的运动学3.1.1工业机器人位姿描述3.1.2齐次变换及运算3.1.3工业机器人的连杆参数和齐次变换矩阵3.1.4工业机器人的运动学方程第二节 工业机器人的动力学3.2.1工业机器人速度分析3.2.2工业机器人静力分析3.2.3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3.3.1路径和轨迹3.3.2轨迹规划3.3.3关节空间的轨迹规划习题第四章 工业机器人的环境感觉技术教学目的和要求：机器人传感器的基础知识及常用传感器类型。教学重点和难点：机器人多传感器融合技术。教学方法与手段：课堂教学第一节 工业机器人的视觉4.1.1视觉系统的硬件组成4.1.2机器人视觉的应用第二节 工业机器人的触觉4.2.1机器人的接触觉4.2.2机器人的接近觉4.2.3机器人的压觉4.2.4机器人的滑觉4.2.5机器人的力觉第三节 工业机器人的位置及位移4.3.1电位器式位移传感器4.3.2光电编码器4.3.3角速度传感器第四节 多感觉智能机器人习题第五章 机器人控制教学目的和要求：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。教学重点和难点：机器人的基本控制原理、点位控制方式、连续轨迹控制方式原理。教学方法与手段：课堂教学第一节 工业机器人控制系统的特点第二节 工业机器人控制系统的主要功能5.2.1示教再现控制5.2.2工业机器人的运动控制第三节 工业机器人的控制方式5.3.1点位控制方式（PTP）5.3.2连续轨迹控制方式（CP）习题三、课程教学的特色说明四、考试大纲1考试的目的与作用检查学生对该课程内容的掌握程度。2考核内容与考核目标机器人的定义和分类；机器人的应用；机器人的坐标形式及其各自的优缺点；机器人外形结构；机器人内部机构及原理和设计要求；机器人机身和臂部的作用及设计应注意的问题；机器人的驱动方式及特点；机器人手爪设计的注意事项及夹钳式手部传动机构的设计内容；机器人关节的驱动、传动和减速器的特点、结构、工作原理；机器人常用的几种直流电机及其优缺点；步进电机的工作原理；齐次坐标；齐次变换及其几何意义；向量的平移、旋转变换；构件空间位置与姿态的描述；构件坐标系的确定；机器人坐标系的建立；机器人机构运动学；机器人的控制特点和策略；伺服系统的基本概念；机器人控制的硬件系统；、单自由度机器人的控制；机器人示教的三种方式；机器人传感器的选择要求；机器人常用的几种主要的传感器及其工作原理；机器人视觉系统；滑觉传感器和握力自适应控制；3主要参考书工业机器人技术郭洪红主编西安电子科技大学出版社2006机器人技术基础熊有伦主编华中理工大学出版社1996工业机械手设计李允文主编机械工业出版社1996机器人与控制技术孙迪生王炎主编.机械工业出版社19974课程考试内容与教材的关系考试内容以教材为主。5分章节的考核知识点6题目类型与考核方式 大作业或学术论文。7成绩评定办法 根据大作业或学术论文，结合平时出勤及课堂提问情况给出最终成绩。五、学时分配学时分配表教学环节教学时数课程内容讲课实验习题课其它小计第一章 绪论22第二章 工业机器人机构22第三章 机器人运动学和动力学66第四章 工业机器人的环境感觉技术44第五章 机器人控制44总 计1818六、课程主要参考书1.工业机器人技术郭洪红主编西安电子科