课程介绍
课程编号:MACH3451
学时:48 (理论学时:16 实验学时:32 课外学时:16)
学分:2
适用对象:机械、能动类本科生
先修课程:高等数学、机械设计、理论力学、自动控制理论(机械控制理论基础)
一、 课程性质和目的
性质:专业课
目的:
1. 培养学生对于工业机器人的基本组成、原理及分类的认识;
2. 培养学生对工业机器人结构设计以及运动学和动力学分析的能力;
3. 培养学生对机器人传感器选择应用的能力;
4. 培养学生对机器人运动控制的方案选择及设计能力;
5. 培养学生对典型工业机器人系统分析、设计和控制的综合能力。
二、 课程内容简介(200字左右)
机器人学是当今世界最活跃的研究领域之一,它涉及机械学、电子学、自动控制、计算机科学以及人工智能等多个学科。工业机器人是一种典型的机电一体化产品,代替人类去完成许多艰巨而又复杂的极限工作任务。
本课程主要介绍工业机器人的基本机械结构设计、运动学与动力学分析,以及其内外部传感器和控制技术等基础理论和技术基础知识,并以实际工程应用为背景,介绍如何对典型工业机器人系统进行设计、建模及控制。
三、 教学基本要求
1.了解工业机器人的基本概念和工作原理;
2.掌握工业机器人结构设计及其运动学和动力学分析基础知识;
3.掌握机器人传感器基础及熟悉传感器的选用;
4.掌握机器人的一般控制技术,学会对机器人进行有效控制;
5.初步学会工程应用背景下工业机器人系统的设计、分析及控制
方法。
四、 教学内容及安排
第一章:绪论
1.了解工业机器人的基本概念、组成、特点以及分类;
2.了解工业机器人技术的发展与应用。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
1.1-1.3 | 2 |
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| √ |
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第二章:工业机器人的机械结构设计基础
1.了解工业机器人的总体设计原则;
2.掌握工业机器人的手部、腕部和臂部的设计要点及结构形式;
3. 掌握工业机器人的机身及行走机构的设计原则及型式。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
2.1-2.5 | 4 | 4 |
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| √ | √ |
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第三章:工业机器人运动学分析
1. 理解并掌握齐次坐标与齐次变换表达;
2. 理解并掌握机器人运动学方程的建立及其求解方法;
3. 理解雅克比矩阵的概念及其特点。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
3.1-3.6 | 4 | 4 |
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| √ | √ |
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第四章:工业机器人动力学分析
1. 理解机器人动力学分析基础;
2. 掌握牛顿-欧拉法和拉格朗日法建立机器人动力学方程的方
法。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
4.1-4.3 | 2 | 4 |
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| √ | √ |
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第五章:工业机器人的感觉
1. 了解机器人传感器系统;
2. 掌握机器人内在感知传感器的种类、原理及特点;
3. 掌握机器人外部感知传感器的种类、原理及特点。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
5.1-5.4 | 2 | 6 |
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| √ | √ |
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第六章:工业机器人的控制
1. 了解工业机器人控制系统结构及分类;
2.掌握工业机器人独立关节驱动的控制方法;
3. 掌握工业机器人位置控制和力方法;
4. 掌握机器人的轨迹规划概念及方法。
教学安排及教学方式
| 教学环节学时分配 | 课后环节(请打“√”) | ||||||
章节数 | 授课 | 实验 | 上机 | 讨论 | 作业 | 自学 | 综合 大作业 | 其他 |
6.1-6.5 | 2 | 6 |
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| √ | √ |
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第七章:工业机器人应用实例分析
1. 理解典型工业机器人系统的设计、建模及控制方法;
2. 掌握焊接机器人、装配机器人、搬运及码垛机器人以及轮式
移动机器人的工作特点、系统构成及控制方法。