电气自动化技术专业供配电方向课程标准机器人技术及应用

1、机器人技术及应用学习领域（课程）标准一、学习领域（课程）基本信息1、课程名称：机器人技术及应用2、课程编码：336483、适用专业：电气自动化技术、电气自动化技术（供配电方向）4、课程学时：605、所属教学单位：自动化学院二、学习领域（课程）性质与定位机器人技术及应用课程是三年制电气自动化技术的一门专业必修课，为理论+实践课。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

2、基础理论和专业知识进行创新设计的能力。本课程的先修课程是电路基础、计算机基础、电子产品组装与维修、可编程控制器应用技术、工业信号检测与控制、运动控制系统安装调试与运行、自动化生产线安装与调试、ge智能平台实训。在先修课程的基础上，对本门课程进行学习，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。三、学习领域（课程）目标（一）知识目标1了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，分类与应用。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。3了解机器人机械结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。4了解机

3、器人的驱动方法。5了解机器人控制系统的构成、控制原理及控制方法。6了解机器人位置和位移传感器、视觉传感系统、接近觉传感器、触觉传感器、力觉传感器和压觉传感器的基本型式。（二）能力目标1、专业能力（1）能熟练分析简单机器人的位姿和运动；（2）能熟练查阅技术手册资料；（3）能熟练完成常用机器人机构设计；（4）能熟练设计机器人的控制系统；（5）能熟练编撰和整理相关技术文档及资料。2、方法能力（1）具备独立学习的能力；（2）具备收集获取信息的能力；（3）具备解决问题、分析问题能力；（4）具备制定工作计划的能力；（5）具备工作过程的管理能力；（6）具备对工作过程和成果的评价能力。3、社会能力（1）具备人

4、际交流、表达能力；（2）具备团队协作和沟通能力；（3）具备工作任务的组织管理能力；（4）具备工作责任心；（5）具备环保等社会责任心。（三）素质目标1、在教学过程中通过情景设立与模拟实施，使学生养成规范严谨的职业习惯；2、树立起自我培养良好的职业道德与注重日常职业素质养成的意识；3、在学习和技能实践过程中，培养学生吃苦耐劳、爱岗敬业的精神；四、学习领域（课程）内容及学习任务设计1、课程整体设计序号学习情境学习子情境学时合计学时子序号子情境1机器人技术基础知识1机器人技术的发展262机器人的分类与应用23机器人的组成与技术参数22机器人本体的机械结构1机器人的外形结构与运动2102机身和臂部机构2

5、3腕部及手部结构24机器人的行走机构及传动机构43机器人驱动方法1液压与气压驱动2102直流电动机驱动23步进电动机驱动44交流电动机驱动24机器人运动学1机器人的位姿分析2102机器人正向运动学23机器人逆向运动学24机器人速度分析45机器人控制系统1单关节机器人控制建模与控制系统4142多关节机器人的控制63机器人控制系统的硬件结构及接口46机器人感觉系统1机器人传感器的选择要求2102位置和位移传感器23机器人的视觉传感系统24机器人的触觉、接近觉、力觉和压觉传感器4总学时602、学习情境设计学习情境1机器人技术基础知识学时61、教学内容(1) 机器人的由来与发展。(2) 机器人组成与技

6、术参数。(3) 机器人分类与应用； 2、教学目标：通过老师的讲解，结合学生课前查阅的资料，使学生了解机器人的发展历史，组成与主要技术参数，在不同方式下机器人的分类以及机器人的应用。子学习情境教学设计子学习情境1（2学时）学习任务1、教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机

7、器人的发展1、机器人的由来与发展。2、机器人的定义子学习情境2（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人组成与技术参数1、机器人的基本组成。2、机器人主要技术参数。子学习情境3（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术

8、资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 观看教育录像，组织学生分组完成总结和口头问答。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人分类与应用1、按机器人的发展程度分类 2、按机器人的性能指标分类3、按机器人的结构形式分类 4、按坐标形式分类5、按控制方式分类 6、按驱动方式分类 7、按机器人工作时的机座可动性分类 8、工业机器人的应用 9、操纵型机器人的

9、应用10、智能机器人的应用学习情境2机器人本体的机械结构学时101、教学内容（1）机器人的外形结构与运动（2）机身和臂部机构（3）腕部及手部结构（4）机器人的行走机构及传动机构2、教学目标：通过老师的讲解和结合学生对内容的自学：学生可以理解机器人的概念和分类；掌握机器人本体的机械结构的组成，机器人的外形结构与运动、机身和臂部机构、驱动机构；了解机器人的手部机构、行走机构；理解机器人机械设计的基本要求。子学习情境教学设计子学习情境1（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求；学生分组讨论任务实施工作计划，老

10、师随时指导。3、 上网收集资料。小组完成ppt的制作。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人的外形结构与运动1、机器人本体的基本结构形式2、机器人本体材料的选择子学习情境2（2学时）学习任务1、教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、学生分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、小组间检查总结文档。教师抽查5学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评

11、和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。、机身和臂部机构1、机器人机身结构基本形式和特点2、机器人臂部结构基本形式和特点3、机器人的平稳性和臂杆平衡方法。子学习情境3（2学时）学习任务1、 教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 教师讲解，学生上网查阅资料；实训室教学及实操。4、 小组间完成笔记检查，教师抽查接线。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。腕部及手部结构1、机器人腕部结构基本形式和特点2、

12、机器人手部结构基本形式和特点子学习情境4（4学时）学习任务1、 教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 教师讲解，学生上网查阅资料；实训室教学及实操。4、 小组间完成笔记检查，教师抽查接线。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人的行走机构及传动机构1、机器人传动机构结构基本形式和特点2、机器人行走机构结构基本形式和特点学习情境3 机器人驱动方法学时101、教学内容1.液压与气压驱动2.直流电动机驱动3.步进电动机驱动4.交

13、流电动机驱动2、教学目标：通过老师的讲解和结合学生对内容的自学：使学生掌握机器人的交流电动机驱动、直流电动机驱动、液压驱动和气压驱动方法；子学习情境教学设计子学习情境1（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。液压与气压驱动1、机器人液压驱动方式

14、2、机器人气压驱动方式子学习情境2（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组文档检查及读图练习，文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。直流电动机驱动1、 机器人直流电动机驱动原理2、 直流电动机驱动特点子学习情境3（4学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单

15、，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 由学生根据工作计划进行实际操作，教师对学生的工作情况随时进行检查、指导。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。步进电动机驱动1、 机器人步进电动机驱动原理2、 直流步进电动机驱动特点子学习情境4（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组

16、讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 由学生根据工作计划进行实际操作，教师对学生的工作情况随时进行检查、指导。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。交流电动机驱动1、 机器人交流电动机驱动原理2、 直流交流电动机驱动特点学习情境4机器人运动学学时101、教学内容（1） 机器人的位姿分析（2）机器人正向运动学（3）机器人逆向运动学（4）机器人速度分析2、教学目标：通过老师的讲解和结合学生对内容的自学：使学生掌握机器人的位姿分析方法，机器人正向运动学，机器

17、人逆向运动学，机器人速度分析方法。子学习情境教学设计子学习情境1（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人的位姿分析1、杆件坐标系的建立 2、 连杆坐标系间的变换矩阵子学习情境2（2学时）学习任务1、 学生收集相关技

18、术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人正向运动学1、斯坦福机器人运动方程 2、puma-560机器人运动学方程子学习情境3（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单

19、要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人逆向运动学1、逆向运动学的解2、逆向运动学求解实例子学习情境4（4学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解。2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习

20、。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人速度分析1、 机器人速度分析方法2、 机器人速度方程学习情境5机器人控制系统 学时141、 教学内容（1）单关节机器人控制建模与控制系统（2）多关节机器人的控制（3）机器人控制系统的硬件结构及接口2、教学目标：通过老师的讲解和结合学生对内容的分组讨论学习：学习机器人的控制方式，掌握单关节机器人控制建模与控制原理，理解多关节机器人的控制原理，熟悉控制系统的硬件结构及接口。子学习情境教学设计子学习情境1（4学时）学

21、习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。单关节机器人控制建模与控制系统1、单关节机器人控制系统模型建立。2、单关节机器人控制控制系统的控制算法。子学习情境2（6学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并

22、进行讲解2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导。3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。多关节机器人的控制1、多关节机器人控制系统模型建立。2、多关节机器人控制控制系统的控制算法。子学习情境3（4学时）学习任务1、学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解2、学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划

23、，老师随时指导。3、整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习。4、在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅。5、学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩。机器人控制系统的硬件结构及接口1、机器人控制系统的硬件组成。2、机器人控制系统的通讯。学习情境6机器人感觉系统学时101、 教学内容（1）机器人传感器的选择要求（2）位置和位移传感器（3）机器人的视觉传感系统（4）机器人的接近觉传感器（5）机器人的触觉、力觉和压觉传感器2、 教学目标通过教师讲解和学生分组学习：使得学生了解机器人位置和位移传感器、

24、视觉传感系统、接近觉传感器、触觉传感器、力觉传感器和压觉传感器的基本型式。充分理解机器人传感器的基础知识及常用传感器类型。子学习情境教学设计子学习情境1（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解.2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导.3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习.4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅.5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩.机器人传感器的选择要求1、机

25、器人传感器类型2、机器人传感器选取原则子学习情境2（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解.2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导.3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习.4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅.5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩.位置和位移传感器1、 电位器式位移传感器 2、光电编码器 3、 角速度传感器 子

26、学习情境3（2学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解.2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导.3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习.4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅.5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩.机器人的视觉传感系统1、视觉系统的硬件组成2、机器人视觉的应用 子学习情境4（4学时）学习任务1、 学生收集相关技术资料。教师发放任务单，明确学习任务，并进行讲解.2、 学生听取老师的讲解，分析工作任务单要求，学生分组讨论任务实施工作计划，老师随时指导.3、 整理资料，完成汇报文档（ppt）。小组内完成对资料的学习.4、 在教师的组织下完成各组汇报（演示），文档的审阅.5、 学生对任务完成情况进行汇报、互评，教师进行分组点评和总体评价，并根据任务完成情况和每个同学的具体表现给出综合评价成绩.机器人的触觉、力觉和压觉传感器1、机器人的接触觉 传感器2、机器人的接近觉 传感器3、机器人的压觉传感器 4、 机器人的滑