機(jī)器人控制技術(shù)教學(xué)大綱

機(jī)器人控制技術(shù)教學(xué)大綱課程中文名稱：機(jī)器人控制技術(shù) 課程英文名稱：RobotControlTechnology課程編號：C1324 應(yīng)開課學(xué)期：7學(xué)時(shí)數(shù)：32 學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：自動(dòng)化課程類型：專業(yè)拓展課/選修先修課程：自動(dòng)控制理論、現(xiàn)代測試技術(shù)與傳感器、電機(jī)與拖動(dòng)等一、課程性質(zhì)《機(jī)器人控制技術(shù)》是自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中具有重要意義的專業(yè)拓展課，它建立在機(jī)械制圖、大學(xué)物理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制理論、現(xiàn)代測試技術(shù)與傳感器、電機(jī)與拖動(dòng)等課程知識的基礎(chǔ)上，為自動(dòng)化專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過對該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)器人的定義和構(gòu)成；掌握機(jī)器人學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；掌握機(jī)器人的傳感器設(shè)計(jì)方法；了解機(jī)器人相關(guān)的高級控制算法；掌握初步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的編程。了解網(wǎng)絡(luò)化、智能化控制要求背景下機(jī)器人領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜問題及未來發(fā)展趨勢，培養(yǎng)工程創(chuàng)新意識。三、支撐的畢業(yè)要求課程對畢業(yè)要求的支撐課程教學(xué)目標(biāo)、達(dá)成途徑和評價(jià)依據(jù)等（1）工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)和物理等自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識、自動(dòng)化及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識用于解決控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問題。教學(xué)目標(biāo)：理解位姿和坐標(biāo)系、平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系、平移和旋轉(zhuǎn)齊次坐標(biāo)變換、物體的變換和變換方程、通用旋轉(zhuǎn)變換；通過課外作業(yè)、專題討論培養(yǎng)學(xué)生將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解。達(dá)成途徑：課堂講解；平時(shí)作業(yè)。評價(jià)依據(jù)：平時(shí)作業(yè)；課外作業(yè)；期末綜合報(bào)告。評價(jià)方式：評估平時(shí)作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；評估課外作業(yè)分析報(bào)告的正確性與完整性，給出成績；評價(jià)期末綜合報(bào)告的質(zhì)量。（4）設(shè)計(jì)與分析：具備設(shè)計(jì)針對自動(dòng)控制問題的解決方案能力，并能使用各種工具對方案進(jìn)行分析與模擬教學(xué)目標(biāo)：掌握機(jī)器人編程要求與語言類型、機(jī)器人語言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能、常用的機(jī)器人編程語言、機(jī)器人的離線編程、基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真。達(dá)成途徑：課堂講解，案例分析。評價(jià)依據(jù)：課外作業(yè)。評價(jià)方式：評估課外作業(yè)分析報(bào)告的正確性與完整性，給出成績。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排及要求緒論（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容機(jī)器人學(xué)的起源與發(fā)展機(jī)器人的定義和特點(diǎn)機(jī)器人的構(gòu)成與分類機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域2.重、難點(diǎn)（1）機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容：位姿和坐標(biāo)系；平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；平移和旋轉(zhuǎn)齊次坐標(biāo)變換；物體的變換和變換方程；通用旋轉(zhuǎn)變換2.重、難點(diǎn)（1）位姿和坐標(biāo)系（2）平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解2.重、難點(diǎn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解第四章、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）剛體的動(dòng)力學(xué)方程；（2）機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的計(jì)算與簡化。2.重、難點(diǎn)（1）拉格朗日方程和牛頓歐拉方程第五章、機(jī)器人位置和力控制（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人控制與傳動(dòng)概述；（2）機(jī)器人的位置控制；（3）機(jī)器人的力和位置混合控制。2.重、難點(diǎn)機(jī)器人的位置控制第六章、機(jī)器人高級控制（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容機(jī)器人變結(jié)構(gòu)控制；機(jī)器人的自適應(yīng)控制；機(jī)器人的智能控制。2.重、難點(diǎn)（1）機(jī)器人自適應(yīng)控制第七章、機(jī)器人傳感器（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容機(jī)器人傳感器概述；內(nèi)傳感器；外傳感器；機(jī)器人視覺裝置。2.重、難點(diǎn)機(jī)器人的視覺裝置第八章、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容機(jī)器人編程要求與語言類型；機(jī)器人語言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能；常用的機(jī)器人編程語言；機(jī)器人的離線編程基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真2.重、難點(diǎn)基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真五、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)六、教學(xué)方法與手段本課程教學(xué)采用講授、多媒體教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法與手段。七、推薦教材和教學(xué)參考資源教材：蔡自興,謝斌.《機(jī)器人原理及其應(yīng)用》第2版.清華大學(xué)出版社.2013