《工業(yè)機(jī)器人》課程教學(xué)大綱

1、工業(yè)機(jī)器器人課程程教學(xué)大綱綱課程編號：080337010002課程名稱：工業(yè)機(jī)器器人 英文名稱：Induustriial Roboot 課程類型：專業(yè)任選選課總 學(xué) 時時：32 講課學(xué)學(xué)時：244 實(shí)驗驗學(xué)時：88學(xué)分：2適用對象：四年制機(jī)機(jī)械設(shè)計制制造及其自自動化專業(yè)業(yè)、四年制機(jī)械械電子工程程專業(yè)。先修課程：高等數(shù)學(xué)學(xué)、線性代代數(shù)、工程程制圖、機(jī)機(jī)械工程材材料、理論論力學(xué)、材材料力學(xué)、機(jī)械原理理、機(jī)械設(shè)設(shè)計、電子子技術(shù)、電電工技術(shù)、機(jī)械制造造基礎(chǔ)、互互換性與技技術(shù)測量、液壓與氣氣壓傳動、機(jī)電傳動動控制、單單片機(jī)原理理及應(yīng)用、自動控制制原理等。一、課程性性質(zhì)、目的的和任務(wù) 工業(yè)機(jī)器人人課程是機(jī)

2、械械設(shè)計制造造及其自動動化專業(yè)各各專業(yè)方向向的一門主主要專業(yè)技技術(shù)課，是是一門多學(xué)學(xué)科的綜合合性技術(shù)，它它涉及自動動控制、計計算機(jī)、傳傳感器、人人工智能、電子技術(shù)術(shù)和機(jī)械工工程等多學(xué)學(xué)科的內(nèi)容容。其目的的是使學(xué)生生了解工業(yè)業(yè)機(jī)器人的的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)，了解和和掌握工業(yè)業(yè)機(jī)器人的的基本知識識，使學(xué)生生對機(jī)器人人及其控制制系統(tǒng)有一一個完整的的理解。培培養(yǎng)學(xué)生在在機(jī)器人技技術(shù)方面分分析與解決決問題的能能力，培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生在機(jī)機(jī)器人技術(shù)術(shù)方面具有有一定的動動手能力，為為畢業(yè)后從從事專業(yè)工工作打下必必要的機(jī)器器人技術(shù)基基礎(chǔ)。二、教學(xué)基基本要求 本課程以機(jī)機(jī)器人為研研究對象，以以工業(yè)機(jī)器器人為重點(diǎn)點(diǎn)。學(xué)完本本課程應(yīng)

3、達(dá)達(dá)到以下基基本要求： 1了解機(jī)機(jī)器人的由來與發(fā)發(fā)展、組成成與技術(shù)參參數(shù)，掌握握機(jī)器人分分類與應(yīng)用用，對各類類機(jī)器人有有較系統(tǒng)地地完整認(rèn)識識。2了解機(jī)機(jī)器人運(yùn)動動學(xué)、動力力學(xué)的基本本概念，能能進(jìn)行簡單單機(jī)器人的的位姿分析析和運(yùn)動分分析。3了解機(jī)機(jī)器人本體體基本結(jié)構(gòu)構(gòu)，包括機(jī)機(jī)身及臂部部結(jié)構(gòu)、腕部部及手部結(jié)構(gòu)、傳動及行行走機(jī)構(gòu)等等。4了解機(jī)機(jī)器人軌跡跡規(guī)劃和關(guān)關(guān)節(jié)插補(bǔ)的的基本概念念和特點(diǎn)。5了解機(jī)機(jī)器人控制制系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成、編程程語言與編編程特點(diǎn)。6了解工工業(yè)機(jī)器人人工作站及及生產(chǎn)線的的基本組成成和特點(diǎn)。7對操縱縱型機(jī)器人人、智能機(jī)機(jī)器人有一一般的了解解。三、教學(xué)內(nèi)內(nèi)容及要求求 緒 論 0.1 概

4、述0.1.11 機(jī)器人的的由來與發(fā)發(fā)展0.1.22 機(jī)器人的的定義0.1.33 機(jī)器人技技術(shù)的研究究領(lǐng)域與學(xué)學(xué)科范圍0.2 機(jī)器人的的分類0.2.11 按機(jī)器器人的開發(fā)發(fā)內(nèi)容與應(yīng)應(yīng)用分類0.2.22 按機(jī)器器人的發(fā)展展程度分類類 0.2.33 按機(jī)器器人的性能能指標(biāo)分類類0.2.44 按機(jī)器器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式分類類 0.2.55 按坐標(biāo)標(biāo)形式分類類0.2.66 按控制制方式分類類 0.2.77 按驅(qū)動動方式分類類 0.2.88 按機(jī)器器人工作時時的機(jī)座可可動性分類類 0.3 機(jī)器人的的應(yīng)用 0.3.11 工業(yè)機(jī)機(jī)器人的應(yīng)應(yīng)用 0.3.22 操縱型型機(jī)器人的的應(yīng)用0.3.33 智能機(jī)器器人的應(yīng)用用

5、0.4 機(jī)器人的的組成與技技術(shù)參數(shù) 0.4.11 機(jī)器人的的基本組成成0.4.22 機(jī)器人主主要技術(shù)參參數(shù)0.4.33 MOTOOMAN UP66型通用工工業(yè)機(jī)器人人技術(shù)參數(shù)數(shù) 0.4.44 MOTOOMAN EA11400型型弧焊機(jī)器器人技術(shù)參參數(shù)第一章 機(jī)器人運(yùn)運(yùn)動學(xué) 1.1 齊次坐標(biāo)標(biāo)與動系位位姿矩陣1.1.11 齊次坐坐標(biāo)1.1.22 動系的的位姿表示示1.2 齊次變換換1.2.11 旋轉(zhuǎn)的的齊次變換換1.2.22 平移的的齊次變換換1.2.33 復(fù)合變變換 1.3 機(jī)器人的的位姿分析析1.3.11桿件坐標(biāo)標(biāo)系的建立立 1.3.22 連桿坐標(biāo)標(biāo)系間的變變換矩陣 1.4 機(jī)器人正正向運(yùn)動

6、學(xué)學(xué)1.4.11 斯坦福機(jī)機(jī)器人運(yùn)動動方程 1.4.22 PUMMA-5660機(jī)器人人運(yùn)動學(xué)方方程1.5 機(jī)器人逆逆向運(yùn)動學(xué)學(xué)1.5.11 逆向運(yùn)動動學(xué)的解1.5.22 逆向運(yùn)動動學(xué)求解實(shí)實(shí)例第二章 機(jī)器人動動力學(xué) 2.1 機(jī)器人雅雅可比的定定義2.2 機(jī)器人速速度分析 第三章 機(jī)器人軌軌跡規(guī)劃3.1 機(jī)器人軌軌跡規(guī)劃概概述3.1.11 機(jī)器人人軌跡的概概念3.1.22 軌跡規(guī)劃劃的一般性性問題3.1.33 軌跡的的生成方式式3.1.44 軌跡規(guī)規(guī)劃涉及的的主要問題題3.2 插補(bǔ)方式式分類與軌軌跡控制 3.2.11 插補(bǔ)方方式分類3.2.22 機(jī)器人人軌跡控制制過程3.3 機(jī)器人軌軌跡插值計計

7、算3.3.11 直線插補(bǔ)補(bǔ) 3.3.22 圓弧插插補(bǔ) 3.3.33 定時插補(bǔ)補(bǔ)與定距插插補(bǔ)3.3.44 關(guān)節(jié)空空間插補(bǔ)3.4 機(jī)器人手手部路徑的的軌跡規(guī)劃劃3.4.11 操作對象象的描述3.4.22 作業(yè)的描描述 第四章 機(jī)器人本本體基本結(jié)結(jié)構(gòu) 4.1 概述4.1.11 機(jī)器人本本體的基本本結(jié)構(gòu)形式式4.1.22 機(jī)器人本本體材料的的選擇4.2 機(jī)身及臂部部結(jié)構(gòu)4.2.11 機(jī)器人機(jī)身身結(jié)構(gòu)基本本形式和特特點(diǎn)4.2.22 機(jī)器人臂臂部結(jié)構(gòu)基基本形式和和特點(diǎn)4.2.33 機(jī)器人的的平穩(wěn)性和和臂桿平衡衡方法4.3 腕部及手部結(jié)構(gòu)4.3.11 機(jī)器人腕腕部結(jié)構(gòu)基基本形式和和特點(diǎn)4.3.22 機(jī)器人手

8、部結(jié)構(gòu)基基本形式和和特點(diǎn)4.4 傳動及行行走機(jī)構(gòu)4.4.11 機(jī)器人傳動動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本形式式和特點(diǎn)4.4.22 機(jī)器人行走走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本形式式和特點(diǎn)第五章 機(jī)器人控控制系統(tǒng) 5.1 機(jī)器人傳傳感器5.2 驅(qū)動與運(yùn)運(yùn)動控制系系統(tǒng)5.3 控制理論論與算法第六章 機(jī)器人編編程語言與與離線編程程 第七章 工業(yè)機(jī)器器人工作站站及生產(chǎn)線線 77.1 焊接機(jī)器器人7.2 搬運(yùn)碼垛垛機(jī)器人7.3 噴涂機(jī)器器人7.4 裝配機(jī)器器人第八章 操縱型機(jī)機(jī)器人簡介介 第九章 智能機(jī)器器人簡介 四、實(shí)踐環(huán)環(huán)節(jié) （一）課內(nèi)內(nèi)實(shí)驗工業(yè)機(jī)器人人實(shí)驗安排排在課程內(nèi)內(nèi)，開設(shè)33個實(shí)驗：1慧魚機(jī)機(jī)器人模型型組裝綜合合實(shí)驗 2學(xué)時

9、時2焊接機(jī)機(jī)器人自動動跟蹤系統(tǒng)統(tǒng)認(rèn)知實(shí)驗驗 22學(xué)時3MOTTOMANN機(jī)器人焊焊槍動作與與編程實(shí)驗驗 4學(xué)時（二）選作作實(shí)驗1機(jī)器人人關(guān)節(jié)控制制與循環(huán)實(shí)實(shí)驗；2慧魚機(jī)機(jī)器人創(chuàng)新新實(shí)驗。五、課外習(xí)習(xí)題及課程程討論 為達(dá)到本課課程的教學(xué)學(xué)基本要求求，課外習(xí)習(xí)題不應(yīng)少少于8題。六、教學(xué)方方法與手段段 本課程采用用板書與多多媒體課件件結(jié)合的方方式進(jìn)行課課堂教學(xué)。七、各教學(xué)學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時時分配 章節(jié)（或內(nèi)內(nèi)容）講課習(xí)題課討論課實(shí)驗其它合計緒論4機(jī)器人運(yùn)動動學(xué)、動力力學(xué)5機(jī)器人本體體結(jié)構(gòu)6機(jī)器人軌跡跡規(guī)劃32 控制系統(tǒng)與與編程語言言32工業(yè)機(jī)器人人、操縱型型、智能機(jī)機(jī)器人簡介介34合 計 =SUM(ABOV

10、E) 24832八、考核方方式 本課程為考考核課程，期期末考試可可為閉卷筆筆試，也可可為課程大大作業(yè)。學(xué)學(xué)生的課程程總評成績績由平時成成績（占110%）、實(shí)驗成績績占（占220%）和和期末考試試成績（占占70%）三三部分構(gòu)成成，平時成成績?yōu)槌銮谇?、作業(yè)、課堂測驗驗、學(xué)習(xí)主主動性等。九、推薦教教材和教學(xué)學(xué)參考書 教 材：機(jī)器人人技術(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ)，劉極極峰主編，高高等教育出出版社，22006參考書：1.機(jī)器器人技術(shù)基基礎(chǔ). 熊有倫編編.武漢：華中理工工大學(xué)出版版社,199962.工業(yè)業(yè)機(jī)器人應(yīng)應(yīng)用工程，余達(dá)太太，馬香峰峰等著.北北京：冶金金工業(yè)出版版社,199993.關(guān)節(jié)節(jié)型機(jī)器人人. 殷殷際英，何何廣

11、平編著著.北京： 化工工工業(yè)出版社社,19994十、說明 任課課教師應(yīng)根根據(jù)教學(xué)大大綱的要求求，認(rèn)真研研究和精選選教學(xué)內(nèi)容容，組織好好課堂教學(xué)學(xué)及實(shí)踐環(huán)環(huán)節(jié),確保保教學(xué)大綱綱得以貫徹徹執(zhí)行。大綱制訂人人：肖增文文大綱審定人人：劉極峰峰制訂日期：20100年5月工業(yè)機(jī)器器人課程程實(shí)驗教學(xué)學(xué)大綱一、實(shí)驗教教學(xué)目標(biāo)與與基本要求求工業(yè)機(jī)器器人課程程實(shí)驗是工業(yè)機(jī)器器人課程程的實(shí)踐環(huán)環(huán)節(jié)。它涉涉及自動控控制、計算算機(jī)、傳感感器、人工工智能、電電子技術(shù)和和機(jī)械工程程等多種學(xué)學(xué)科的內(nèi)容容，是機(jī)電電專業(yè)本科科生的一門門專業(yè)必修修課程。通通過該實(shí)驗驗課程使學(xué)學(xué)生能更好好地理解機(jī)機(jī)器人運(yùn)動動控制的過過程，對計計算機(jī)

12、控制制系統(tǒng)和機(jī)機(jī)器人技術(shù)術(shù)系統(tǒng)有完完整的理解解。旨在培培養(yǎng)學(xué)生在在工業(yè)機(jī)器器人方面分分析與解決決問題的能能力及學(xué)生生在工業(yè)控控制領(lǐng)域應(yīng)應(yīng)用機(jī)器人人的能力。二、本實(shí)驗驗課程的基基本理論與與實(shí)驗技術(shù)術(shù)知識通過現(xiàn)場講講解機(jī)器人人的動力,傳動,機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu),傳感器,伺服機(jī)構(gòu)構(gòu)的部分的的作用,進(jìn)進(jìn)行機(jī)器人人關(guān)節(jié)坐標(biāo)標(biāo)系及直角角坐標(biāo)系下下的運(yùn)動演演示。通過使用MMOTOMMAN-UUP6型機(jī)機(jī)器人的示示教編程掌掌握機(jī)器人人焊接和搬搬運(yùn)的應(yīng)用用。在編程程處理機(jī)器器人運(yùn)動過過程中,分分析機(jī)器人人按預(yù)定的的軌跡行走走的控制原原理。三、實(shí)驗方方法、特點(diǎn)點(diǎn)與基本要要求在MOTOOMAN-UP6型型工業(yè)機(jī)器器人上進(jìn)行行

13、機(jī)器人的的結(jié)構(gòu)的了了解，利用用所學(xué)知識識進(jìn)行運(yùn)動動及軌跡控控制，掌握握工業(yè)機(jī)器器人的示教教編程方法法。四、實(shí)驗主主要儀器設(shè)設(shè)備MOTOMMAM-UUP6機(jī)器器人、慧魚魚機(jī)器人五、實(shí)驗項項目的設(shè)置置與內(nèi)容提提要序號實(shí)驗項目內(nèi) 容 提 要實(shí)驗學(xué)時實(shí)驗類型每組人數(shù)實(shí)驗要求1焊接機(jī)器人人自動跟蹤蹤系統(tǒng)認(rèn)知知實(shí)驗熟悉并了解解焊接機(jī)器器人自動跟跟蹤系統(tǒng)組組成及其及及其原理。2驗證20必做2MOTOMMAN機(jī)器器人焊槍動動作與編程程實(shí)驗在機(jī)器人上上進(jìn)行板材材的自動焊焊接實(shí)驗4驗證10必做3慧魚機(jī)器人人模型組裝裝綜合實(shí)驗驗熟悉并了解解慧魚機(jī)器器人實(shí)驗環(huán)環(huán)境，掌握握I/O接接口的應(yīng)用用及編程方方法。2綜合6必做六、實(shí)驗報報告要求實(shí)驗報告中中要求寫出出完整的操操作步驟七、考核方方式與成績績評定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)每次實(shí)驗成成績根據(jù)學(xué)學(xué)生預(yù)習(xí)、實(shí)驗操作作、實(shí)驗報報告的完成成情況進(jìn)行行評定。實(shí)驗成績：預(yù)習(xí)與考考勤20%、操作44