2019年《机器人控制技术》课程教学大纲

1/4《机器人控制技术》课程教学大纲课程名称：机器人控制技术课程类别（必修/选修）：选修课程英文名称：RobotControlTechnology总学时/周学时/学分：48/3/3其中实验学时：12先修课程：高等数学、线性代数、大学物理等授课时间：周二5-7节授课地点：7B—303授课对象：2015级自动化1、2班开课学院：电子工程与智能化学院任课教师姓名/职称：张瑞/讲师联系电话：[phone]Email:[e-mail]答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；课程考核方式：开卷（√）闭卷（）课程论文（）其它（）使用教材：《机器人学基础》，蔡自兴等编著，机械工业出版社，2015，第2版教学参考资料：1.《机器人技术及其应用》，谢存禧主编，机械工业出版社，2012，第1版；2.《机器人技术基础》，柳洪编，冶金工业出版社，2002第1版；3.《工业机器人技术》，郭洪红编，西安电子科大出版社，2008第3版。课程简介:《机器人控制技术》是自动化专业的一门专业选修课，本课程是一门融运动、力学分析、机械结构及控制为一体的综合性课程。通过本课程的学习，使学生掌握机器人的基本原理、基本结构、基本控制方式及基本研究方法，通过实验将理论与实践结合，用理论为工程服务。课程教学目标1．通过本课程的学习，使学生逐步理解机器人的基本概念，理解和掌握机器人的结构和运动学分析；理解PID控制在机器人领域的应用，并能够运用PID控制解决伺服机器人系统的相关问题；灵活运用MatlabRobotics工具箱对臂型机器人和轮式机器人进行仿真，并具备一定的机器人分析和应用能力，为以后专业发展打下基础；2．通过对机器人技术的学习使学生的思维和分析方法得到一定的训练，在此基础上提高对机器人技术的认识；本课程与学生核心能力培养之间的关联：□c1.具有较强的思想品德素质，文化素质和身心素质，热爱祖国，树立正确的人生观和价值观，具有较高的道德修养，遵守学术道德；□c2.具有较扎实的自然科学基础，掌握高等数学、线性代数、大学物理等基础性课程的基本理论和应用方法；□c3.掌握本专业领域的基础技术知识，主要包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、电力电子技术、可编程逻辑控制器等；■c4.掌握运动控制和数控技术2个研究方向的专业知识，主要包括计算机控制系统、传感器与检测技术、控制电机、机器人控制技术、过程控制、智能控制系统等；□c5.掌握与自动化专业相关的设备与系统的使用方法，熟练使用自动化设备进行实验设计、科技开发与工程实践，具备分析和解决实际工程问题的能力；□c6.具有较强的自学能力和创新意识，具有对新产品、新工2/43．通过本课程的学习，培养作为一个工程技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神，勇于探索的科学态度和积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力；■c7.了解自动化专业前沿和发展趋势，了解国家对于自动化专业相关领域生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法规；□c8.熟练掌握一门外语，能熟练阅读本专业外文文献资料。理论教学进程周次教学主题教学时长教学的重点与难点教学方式作业安排1绪论3机器人的定义、特点和分类；机器人系统的结构、自由度课堂讲授P14:42-4机器人数理基础9机器人的位置和姿态的表示；坐标变换、齐次坐标变换、通用旋转变换在机器人中的应用课堂讲授P29：35机器人运动学3机器人的运动方程表示；轮式机器人局部坐标系、全局坐标系位姿变换关系课堂讲授其它参考书1习题6机器人动力学3刚体动力学，机器人动力学方程式课堂讲授其它参考书1习题7机器人控制3机器人的位置控制、机器人的智能控制的方法及应用；PID控制在机器人领域的应用课堂讲授P111：108机器人传感器3各类传感器在机器人上的应用课堂讲授P138:29机器人轨迹规划3臂型机器人关节轨迹规划方法课堂讲授其它参考书1习题10机器人的编程3机器人编程的要求和常用的机器人编程语言；灵活使用MatlabRobotics进行仿真课堂讲授P176：211机器人应用与展望3机器人在各种行业中的应用；机器人发展现状和趋势及社会问题课堂讲授P193:412复习3课堂讲授P14:4合计：36实践教学进程表周次实验项目名称学时重点与难点项目类型（验证/综合/设计）教学方式分散进行实验1：路径规划（选做）0利用RobotStudio机器人仿真软件创建目标点、生成轨迹、仿真运行并录制视频验证实验3/4分散进行实验2：构建多连杆机器人模型（选做）利用MatlabRobotics工具箱函数构建三连杆机器人模型，使得末端执行器到达指定位置验证实验分散进行实验3：ABB仿真软件的安装和工作站的建立（必做）2RobotStudio机器人仿真软件的安装方法和工作站的建立方法验证实验分散进行实验4：臂型机器人的轨迹规划（必做）2利用MatlabRobotics工具箱函数对臂型机器人PUMA560进行轨迹规划综合实验分散进行实验5：构建四足机器人模型（必做）2利用MatlabRobotics工具箱函数构建四足机器人，并通过相应的函数驱使机器人运动验证实验分散进行实验6：广数工业机器人的机械拆装（必做）3工业机器人的机械结构、组成特点、整体结构布局、安装调整方法；工业机器人的装配顺序流程及要求；通过机器人各部件的安装和整机拆装实训，调试机器人手臂的平衡系统及精度调整技巧验证实验分散进行实验7：基于广数工业机器人的搬运系统设计（必做）3利用广数工业机器人平台编程设计搬运系统，实现循环搬运作业综合实验合计：12成绩评定方法及标准考核形式评价标准权重实验1.评价标准：实验的完成情况。2.考核成绩=必做实验*0.5+实验考核*0.5。20%考勤抽查5次,缺勤1次扣5分,缺课3次及以上按教务处要求执行。10%期末考试（开卷）1.评价标准：试卷参考解答。2.要求：灵活运用本课程所学知识和方法进行求解，独立、按时完成考试。70%大纲编写时间：系（部）审查意见：系（部）主任签名：日期：年月日4/4注：1、课程教学目标：请精炼概括3-5条目标，并注明每条目标所要求的学习目标层次（理解、运用、分析、综合和评价）。本课程教学目标须与授课对象的专业培养目标有一定的对应关系2、学生核心能力即毕业要求或培养要求，请任课教师从授课对象人才培养方案中对应部分复制（）b5E2RGbCAP3、教学方式可选：课堂讲授/小组讨论/实验/实训4、若课程无理论教学环节或无实践教学环节，可将相应的教学进度表删掉。