工业机器人技术基础-教学大纲

工业机器人技术基础-教学大纲

本课程是工业机器人技术专业学生的必修课，旨在让学生掌握生产一线技术和运行人员所必须掌握的机器人技术应用的基本知识和基本技能。工业机器人应用岗位已成为众多行业特别是电子制造、汽车制造、半导体工业、机械制造、造船工业、机床加工等行业最关键最核心的工作岗位。本课程介绍了工业机器人的机械结构、驱动系统、控制系统和感觉系统，通过典型案例对工业机器人示教和操作的相关基础共性问题进行详细图解，内容涵盖机器人搬运、码垛、焊接、涂装和装配五大典型应用任务。通过本课程的研究，学生掌握工业机器人技术的基础知识，为后续的研究打下基础。本课程是工业机器人技术专业基础课程，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。通过该课程的研究，学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，为今后从事工业机器人技术安装、应用、设计等工作打下基础。学生将了解机器人的发展状况、发展前景及工业机器人将对未来工业创造的巨大潜在价值。同时，学生将掌握机器人机械机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论，以及实际操作工业机器人的方法。本课程的目的是让学生了解机器人的部件、结构、特性、应用技术的现状及发展趋势，机器人的语言系统的作用及内容。学生将掌握机器人的各种分类方式、不同类型机器人的性能、机器人的基本术语、各类图形符号和主要技术参数，以及机器人的机身、臂部、腕部、手部、行走机构等的结构特点、驱动方式、驱动机构、传动机构、控制系统及控制方式、基本单元、控制系统的基本组成。此外，学生还将熟悉搬运、码垛、焊接、涂装和装配五大典型机器人的系统组成及功能，以及这些机器人作业示教的基本流程。通过本课程的研究，学生将了解机器人的发展状况、前景和工业机器人的潜在价值。学生将理解工业机器人的基本原理和基础知识，掌握机器人机械机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论，同时也将实际操作机器人。机器人是机电一体化装置的典型代表，它不是简单的机械、电子组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合。通过本课程的研究，学生将对机器人有一个全面、深入的认识，并掌握相关的实用工业机器人控制、规划和编程方法。本课程面向专业是工业机器人技术，先修课程包括高等数学、计算机应用技术、机械制图与CAD、电工电子技术、机械基础和电机与电控控制技术。由于工业机器人技术是一门融运动、力学分析、机械结构及控制为一体的综合性课程，它涉及机械、自动控制、计算机、传感器、人工智能、电工电子技术等多学科的内容。因此，本课程的教学必须在完成先修课程之后进行，要求学生能够综合运用所学知识，解决机器人方面的问题，为后续的工业机器人工作站维护、工业机器人工作站程序调试做准备。本课程的教学内容安排包括第1章机器人应用技术概述，其中第一节是机器人的基本概念，第二节是机器人的组成原理与应用技术。第一节的教学目的是让学生了解机器人的定义与特性，理解机器人的历史与发展过程。教学重点是计算机系统的组成，教学难点是计算机的工作原理。第二节的教学目的是让学生了解机器人的应用领域与应用研究内容，了解同内和国际机器人应用技术的现状，掌握机器人的组成部分和工作原理。教学重点是机器人的组成和工作原理，教学难点是机器人的工作原理。为了更好地教学，采用多媒体教学手段，利用PPT课件和机器人工作的视频，注重基本理论和基本概念的讲授。主要考核内容是机器人的发展历程。作业要求是课后复机器人的定义与发展历程。1.2执行器；1.3传感器；1.4控制器；1.5末端执行器；1.6工作空间。2.机器人的图形符号与简图绘制（B）2.1机器人的图形符号；2.2机器人的简图绘制。3.机器人的技术参数（C）3.1负载能力；3.2工作范围；3.3精度；3.4速度；3.5可靠性。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，利用PPT课件和机器人图形符号的实际演示，注重基本理论和基本概念的讲授。五）主要考核内容机器人的基本术语、图形符号与技术参数的掌握程度。六）作业要求绘制机器人的简图，并标注机器人的各项技术参数。2.2腕部的组成；2.3手爪的结构。3.机械结构的典型机构（B）3.1串联结构；3.2并联结构；3.3混合结构。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，结合实物展示和PPT课件进行教学，注重理论与实践相结合。五）主要考核内容1.机器人机身和臂部结构的组成原理；2.机械结构的特点与工作原理。六）作业要求绘制不同类型机器人的机身和臂部结构图，并分析其特点和工作原理。2.2车轮的驱动方式；2.3车轮式行走机构的优缺点。3.履带式行走机构（A）3.1履带的形式；3.2履带的驱动方式；3.3履带式行走机构的优缺点。4.足式行走机构（B）4.1足式机器人的特点；4.2足式机器人的优势；4.3足式行走机构的分类。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，利用PPT课件、实物展示相结合的方式进行教学，注重基本理论和基本概念的讲授。五）主要考核内容1.机器人行走机构的特点；2.车轮式和履带式行走机构；3.足式行走机构。六）作业要求复机器人的行走机构。1.液压驱动系统（A）1.1液压传动系统的构成；1.2液压泵和液压马达的工作原理；1.3液压缸的工作原理。2.气压驱动系统（B）2.1气源装置；2.2气动控制元件；2.3气动执行元件。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，利用PPT课件、实物展示相结合的方式进行教学，注重基本理论和基本概念的讲授。五）主要考核内容1.液压驱动系统和气压驱动系统的工作原理和应用。六）作业要求1.液压驱动系统和气压驱动系统的比较；2.气动控制元件的种类和特点。教学重点：交流伺服电动机的调速原理和方法，机器人控制系统的基本结构。教学难点：机器人控制系统的基本结构。三）教学内容1.交流伺服电动机的调速原理和方法（B）1.1交流伺服电动机的特点；1.2电动机调速的方法；1.3伺服电机调速的原理。2.机器人控制系统的基本功能（C）2.1机器人控制系统的基本功能；2.2机器人控制系统的基本结构。3.机器人控制系统的基本结构（A）3.1机器人控制系统的硬件结构；3.2机器人控制系统的软件结构。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，利用PPT课件、实物展示相结合的方式进行教学，注重基本理论和基本概念的讲授。五）主要考核内容1.机器人控制系统的基本结构。六）作业要求1.交流伺服电动机的调速方法；2.机器人控制系统的基本功能和结构。3.掌握机器人外部传感器和视觉系统的基本原理和应用。二）教学重点、难点教学重点：机器人的外部传感器和视觉系统的基本原理和应用。教学难点：机器人视觉系统的基本原理和应用。三）教学内容1.机器人的力觉、听觉传感器（C）1.1力觉传感器的原理和应用；1.2听觉传感器的原理和应用。2.机器人的视觉系统（A）2.1视觉传感器的分类；2.2机器人视觉系统的基本原理；2.3机器人视觉系统的应用。3.机器人的外部传感器（C）3.1机器人的激光测距传感器；3.2机器人的超声波传感器；3.3机器人的红外线传感器。四）教学方法与教学手段采用多媒体教学手段，利用PPT课件、实物展示相结合的方式进行教学，注重基本理论和基本概念的讲授。五）主要考核内容1.机器人外部传感器和视觉系统的基本原理和应用。六）作业要求1.复本节所讲的内容。本节课的重点是让学生理解机器人触觉传感器和视觉系统的工作原理，同时掌握视觉系统的原理。其中，机器人视觉系统的原理是难点。教学内容包括机器人的触觉传感器和距离传感器，力觉传感器，听觉传感器以及视觉系统的组成和原理。为了更好地教学，采用多媒体教学手段，结合PPT课件和实物展示。学生需要复本节所讲的内容，并完成相应的作业。此外，课程还安排了28学时的实验实训，包括工业机器人图形的绘制和认识。1.了解工业机器人的组成部分、工作原理和工作过程。2.掌握各种传感器的功能，学会选择适合工业机器人的传感器。3.研究机器人的语言系统，特别是MOTOMAN机器人的示教再现编程。4.掌握机器人离线编程技术，学会编程直线和圆弧程序。5.研究焊接机器人的组成，编写焊接程序并进行焊接操作。6.了解搬运机器人工作站，学会编写搬运机器的应用程序。7.研究码垛机器人的组成，编写并操作码垛机器人。8.掌握机器人对原料进行分拣的程序。以上是研究工业机器人需要掌握的基本知识和技能。了解机器人的组成部分、工作原理和工作过程是研究机器人的基础。掌握各种传