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机器人课程教学大纲课程名称机器人英文名称Robotics课程编号2学时数32其中实验(实训I)学时数0课外学时数0学分数2适用专业电气工程及其自动化、自动化
一、课程的性质和任务本课程是电气工程及其自动化、自动化专业的选修课机器人学是一门高度交叉的学科,它涉及力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与技术、控制科学与工程、电力电子与电力传动、测绘与传感器等多学科知识了解机器人的发展历史,机器人学中的基本概念,机器人各相关子系统的功能及其作用;在熟练掌握三维空间中点、物体及坐标系变换的基础上,熟练地对物体进行三维空间的解析表示;熟练应用D-H方法确定机器人各杆件坐标系及D-H矩阵,熟练掌握齐次变换和正、逆运动学的解法;能够掌握应用在机器人上的各种传感器的原理和机器人的驱动原理;了解移动机器人学中的一些基本知识,包括移动机构、移动机器人的运动控制与路径规划等技术提高学生的认知和理解能力、逻辑思维能力,以及算法设计与分析能力,程序设计和实现能力;建立多学科综合应用技术的基本概念
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点知识点1:机器人学中的基本概念与知识基本要求使学生了解机器人的定义及发展历史;掌握机器人的结构与分类;了解机器人的应用等基本问题;了解国内外机器人技术的现状与发展趋势重点机器人的结构、特点和分类难点典型机器人的结构及其特点,机器人与其它自动机的区别及其联系知识点2机器人位置运动学基本要求掌握机器人坐标系的建立方法;掌握机器人正向运动学求解方法及逆向运动学求解方法(运用,核心)重点机器人正、逆运动学难点如何表示多自由度机器人在空间的运动,以及如何用D-H表示法导出机器人的正逆运动学方程知识点3微分运动与速度基本要求在已知机器人的关节速度的前提下,可以计算出机器人的手在空间的运动速度(理解,核心)重点雅克比矩阵难点在已知机器人关节速度的前提下,如何计算出机器人的手在空间的运动速度知识点4机器人传感器基本要求掌握位置传感器,速度传感器,力传感器,视觉传感器的原理;了解接近觉传感器,触觉传感器的基本原理(理解,核心)重点常用传感器的应用,如位置传感器、速度传感器、加速度传感器和压力传感器等难点智能型传感器的应用知识点5机器人驱动系统基本要求了解用于机器人上的多种不同的驱动系统如液压系统、气动系统、伺服电机和步进电机等,并掌握每种驱动系统自身的优点和缺点(理解,核心)重点机器人上的各种驱动系统的性能比较难点大部分工业机器人都采用的伺服电机和步进电机的工作原理知识点6移动机器人技术基本要求了解移动机器人的应用;理解机器人的移动机构及其驱动方法;了解移动机器人的运动控制与路径规划的一些常见方法重点移动机器人的运动控制与路径规划的一些常见方法难点常见运动控制与路径规划方法的一般原理及其优缺点
三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例■机器人简介讲授,课件211机器人位置运动学讲授81:2―*微分运动与速度讲授61:2四机器人传感器讲授,课件41:2五机器人驱动系统讲授,课件41:2六移动机器人技术讲授,课件41:2七总结与复习讲授41:2
四、课程其他教学环节要求完成老师布置作业的70%以上可参加期末考试
五、本课程与其他课程的联系先修课程自动控制理论、自动控制原理、现代控制理论、单片机原理与应用、电机拖动基础、电力电子技术
六、教学参考书目
[1]《工业机器人技术及应用》郑笑红唐道武主编煤炭工业出版社2004
[2]《机器人技术基础》熊有伦主编华中科技大学出版社1996
[3]《机器人学》蔡自兴编著清华大学出版社2000。