《机器人建模与控制 》 吴俊 教学大纲

机器人建模与控制课程教学大纲课程代码：CSE3005M课程中文名称：机器人建模与控制课程英文名称：RobotModelingAndControl学分：2.5 周学：2.0-1.0 总学：48课程别专课面向对象：预修要求：一、课程介绍（一）中文简介6（二）英文简介Thiscourseisabasicbranchofrobotics.Inthiscourse,studentswillstudythefundamentalconcepts,theories,andengineeringknow-howmechanicaloperationsinindustrialrobots.Itcoversessentialknowledgeaboutroboticmanipulators,includingkinematics,differentialkinematics,statics,trajectoryplanning,dynamics,motioncontrol,andforcecontrol,etc.Thiscoursefocusontheintegrationoftheoryandpractice.Studentswilldevelop,test,andverifythealgorithmonroboticmodeling,planning,andcontrol,toachievespecifictasks,bothonsimulationenvironmentandanexperimentplatformwith6-DOFarticulatedrobotarms.二、教学目标（一）学习目标（二）育人目标（三）可测量结果1） 三、课程要求（一）授课方式与要求（二）考试评分与建议平时成绩（含课堂表现、课后作业、随堂练习等）40~50%+实验成绩20%+期末卷面成绩40~30%。四、教学安排第一周绪论及坐标系变换理论讲授（2课时）绪论与基础知识理论讲授（2课时）坐标系变换第二周姿态的不同表示方法理论讲授（2课时）欧拉角表示与固定角表示理论讲授（2课时）等效轴角表示与单位四元数表示；Grassmann第三周机器人正运动学与逆运动学理论讲授（2课时）机器人正运动学1N：PUMA560理论讲授（2课时）机器人逆运动学PIEPER第四周机器人微分运动学与静力学理论讲授（2课时）机器人微分运动学（理论讲授（2课时）机器人静力学实验实践（2课时）仿真实验培训CoppeliasimCoppeliasim第五周轨迹规划理论讲授（2课时）关节空间规划方法理论讲授（2课时）笛卡尔空间规划方法Slerp；C实验实践（3.5课时）机械臂正、逆运动学求解与仿真6D-H第六周机器人动力学理论讲授（2课时）牛顿-欧拉方法理论讲授（2课时）拉格朗日方法实验实践（3.5课时）机械臂运动控制仿真5第七周机器人运动控制理论讲授（2课时）机器人独立关节控制（PD）控：PID理论讲授（2课时）机器人集中控制PD实验实践（3.5课时）机械臂物体抓取与放置实验6理论讲授（2课时）力位混合控制位理论讲授（2课时）阻抗控制与导纳控制实验实践（3.5课时）单关节机械臂协作控制实验主要内容：编写导纳控制算法，控制单关节机械臂实现重力补偿和对外力的主动柔顺。附：时间表周次学时教学内容（要点）课程思政融入点和实施方法教学形式12绪论与基础知识理论讲授12坐标系变换理论讲授22欧拉角表示与固定角表示理论讲授22等效轴角表示与单位四元数表示理论讲授32机器人正运动学理论讲授32机器人逆运动学理论讲授42机器人微分运动学理论讲授42机器人静力学理论讲授42仿真实验培训实验培训52关节空间规划方法理论讲授52笛卡尔空间规划方法理论讲授53.5机械臂正、逆运动学求解与仿真实验62牛顿-欧拉方法理论讲授62拉格朗日方法思政融入点：道德修养层面案例：从拉格朗日方程说开理论讲授63.5机械臂运动控制仿真实验72机器人独立关节控制理论讲授72机器人集中控制理论讲授73.5机械臂物体抓取与放置实验思政融入点：家国情怀层面案例：天宫号中国空间站机械臂设计方案实验82力位混合控制思政融入点：家国情怀层面案例：力控工业机器人在装配作业中的应用理论讲授82阻抗控制与导纳控制理论讲授83.5单关节机械臂协作