工业机器人应用基础

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

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

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

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

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

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

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。