《機(jī)器人建模與控制 》 吳俊 教學(xué)大綱

機(jī)器人建模與控制課程教學(xué)大綱課程代碼：CSE3005M課程中文名稱：機(jī)器人建模與控制課程英文名稱：RobotModelingAndControl學(xué)分：2.5 周學(xué)：2.0-1.0 總學(xué)：48課程別專課面向?qū)ο螅侯A(yù)修要求：一、課程介紹（一）中文簡介6（二）英文簡介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、教學(xué)目標(biāo)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）育人目標(biāo)（三）可測量結(jié)果1） 三、課程要求（一）授課方式與要求（二）考試評分與建議平時成績（含課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、隨堂練習(xí)等）40~50%+實驗成績20%+期末卷面成績40~30%。四、教學(xué)安排第一周緒論及坐標(biāo)系變換理論講授（2課時）緒論與基礎(chǔ)知識理論講授（2課時）坐標(biāo)系變換第二周姿態(tài)的不同表示方法理論講授（2課時）歐拉角表示與固定角表示理論講授（2課時）等效軸角表示與單位四元數(shù)表示；Grassmann第三周機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)與逆運(yùn)動學(xué)理論講授（2課時）機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)1N：PUMA560理論講授（2課時）機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)PIEPER第四周機(jī)器人微分運(yùn)動學(xué)與靜力學(xué)理論講授（2課時）機(jī)器人微分運(yùn)動學(xué)（理論講授（2課時）機(jī)器人靜力學(xué)實驗實踐（2課時）仿真實驗培訓(xùn)CoppeliasimCoppeliasim第五周軌跡規(guī)劃理論講授（2課時）關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法理論講授（2課時）笛卡爾空間規(guī)劃方法Slerp；C實驗實踐（3.5課時）機(jī)械臂正、逆運(yùn)動學(xué)求解與仿真6D-H第六周機(jī)器人動力學(xué)理論講授（2課時）牛頓-歐拉方法理論講授（2課時）拉格朗日方法實驗實踐（3.5課時）機(jī)械臂運(yùn)動控制仿真5第七周機(jī)器人運(yùn)動控制理論講授（2課時）機(jī)器人獨立關(guān)節(jié)控制（PD）控：PID理論講授（2課時）機(jī)器人集中控制PD實驗實踐（3.5課時）機(jī)械臂物體抓取與放置實驗6理論講授（2課時）力位混合控制位理論講授（2課時）阻抗控制與導(dǎo)納控制實驗實踐（3.5課時）單關(guān)節(jié)機(jī)械臂協(xié)作控制實驗主要內(nèi)容：編寫導(dǎo)納控制算法，控制單關(guān)節(jié)機(jī)械臂實現(xiàn)重力補(bǔ)償和對外力的主動柔順。附：時間表周次學(xué)時教學(xué)內(nèi)容（要點）課程思政融入點和實施方法教學(xué)形式12緒論與基礎(chǔ)知識理論講授12坐標(biāo)系變換理論講授22歐拉角表示與固定角表示理論講授22等效軸角表示與單位四元數(shù)表示理論講授32機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)理論講授32機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)理論講授42機(jī)器人微分運(yùn)動學(xué)理論講授42機(jī)器人靜力學(xué)理論講授42仿真實驗培訓(xùn)實驗培訓(xùn)52關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法理論講授52笛卡爾空間規(guī)劃方法理論講授53.5機(jī)械臂正、逆運(yùn)動學(xué)求解與仿真實驗62牛頓-歐拉方法理論講授62拉格朗日方法思政融入點：道德修養(yǎng)層面案例：從拉格朗日方程說開理論講授63.5機(jī)械臂運(yùn)動控制仿真實驗72機(jī)器人獨立關(guān)節(jié)控制理論講授72機(jī)器人集中控制理論講授73.5機(jī)械臂物體抓取與放置實驗思政融入點：家國情懷層面案例：天宮號中國空間站機(jī)械臂設(shè)計方案實驗82力位混合控制思政融入點：家國情懷層面案例：力控工業(yè)機(jī)器人在裝配作業(yè)中的應(yīng)用理論講授82阻抗控制與導(dǎo)納控制理論講授83.5單關(guān)節(jié)機(jī)械臂協(xié)作