《机器人技术及应用》教学大纲
课程名称： 英文名称： 机械电子工程教研室 机器人技术及应用 课程编号： DB0304072 Robot Technology and its Application 理论 实验上机总学时/30/2 4 0 课外学时：0 学分： 学时： 26 学时： 学时： 高等数学、工程力学、线性代数、电工电子技术、机械设计、微型机先修课程： 开课学期： 第7学期 及单片机应用技术、可编程控制器应用 一、教学目标和基本要求： 1． 教学目标 在高等数学、线性代数、工程力学、机械设计、可编程控制器应用等课程的基础上，主要讲授机器人的机械结构、运动学与动力学、机器人控制基础、机器人感觉与视觉、机器人的智能控制、机器人语言和机器人的应用等内容。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力，为学生后续生产实习、课程设计、毕业设计和未来工作打下基础。 2． 基本要求 通过本课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，正确理解机器人学的基本内容，掌握开发机器人的基本理论知识；通过自学方式，了解机器人不同领域的应用等相关内容，为今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 二、课程简要说明： 本课程是高等学校机械电子工程专业和仪器仪表专业的一门重要的专业必修课，它是一门高度交叉的前沿学科。它要求学生首先要学习高等数学、线性代数、工程力学、机械设计、微型机及单片机应用技术、可编程控制器应用等基础课程，又要经过机械设计、电工技术等实验环节的锻炼，在此基础上学习本课程。通过本课程的学习，使得学生正确理解机器人学的基本内容，掌握开发机器人的基本理论知识；通过自学方式，了解机器人不同领域的应用等相关内容。本课程主要为机械电子工程专业的学生后续课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等内容的顺利进行打下良好的基础，同时也为其今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 本课程的主要内容包括：绪论，主要讲授机器人的发展史、研究领域和内容；机器人的机械结构，主要讲授机器人的基本机械结构，包括机器人的组成和分类、主要技术参数、机械结构与运动、驱动机构；机器人运动学，主要讲授机器人运动学的基本问题和雅可比矩阵；机器人的动力学初步，主要讲授机器人的静力学和动力学方程；机器人的控制基础，主要讲授伺服电动机的原理与特性、伺服电动机调速的基本原理、电动机驱动、其传递函数、单关节机器人的伺服系统建模与控制、交流伺服电动机的调速、控制系统的硬件结构及接口；机器人的感觉，主要讲授振动量及其检测系统、机械阻抗测量、振动信号频谱分析；温度量测量- 22 - 技术，主要讲授机器人传感技术、内部传感器和外部传感器；机器人的视觉及其应用，主要讲授机器人的视觉组成及其原理、视觉信息处理以及数字图像编码；智能机器人与智能控制，主要讲授智能机器人的体系结构和控制系统、智能控制机械电子工程教研室
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《机器人技术及其应用》实验教学大纲
《机器人技术及其应用》实验教学大纲
课程名称： 英文名称： 总学时/学分： 45/3 适用专业： 机械电子工程 机器人技术及其应用 课程编号： Robotic Technology and its application 理论学时： 36 实验学时： 8 开课学期： 第7学期
一、实验教学的性质和任务 本课程是高等学校机械电子工程专业和仪器仪表专业的一门重要的专业必修课，它是一门高度交叉的前沿学科。它要求学生首先要学习高等数学、线性代数、工程力学、机械设计、微型机及单片机应用技术、可编程控制器应用等基础课程，又要经过机械设计、电工技术等实验环节的锻炼，在此基础上学习本课程。通过本课程的学习，使得学生正确理解机器人学的基本内容，掌握开发机器人的基本理论知识；通过自学方式，了解机器人不同领域的应用等相关内容。本课程主要为机械电子工程专业的学生后续课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等内容的顺利进行打下良好的基础，同时也为其今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。 机器人技术及其应用，这门课主要研究机器人的机械结构、运动学、动力学、机器人控制基础、机器人感觉与视觉、机器人智能控制及其编程语言，包括研究机器人的各种机械机构与驱动机构，机器人运动学的基本问题与雅可比矩阵，机器人的动力学方程式，机器人伺服电机调速、机器人的感觉、机器人视觉、机器人智能控制、机器人语言及其应用领域。机器人实验是本课程重要的实践教学环节之一。通过实验教学和学生的亲手实践环节，可以使学生在知识、能力、素质等方面得到全面的锻炼。掌握与本课程有关的最基本的机器人工作方法、实验方法，培养和实验操作技能；培养创新意识和创新能力；提高观察问题,分析问题和解决问题的能力。并对本课程的基本理论,基本知识起到巩固和加深概念的作用。 1.通过实验学习，使学生能认识、了解和掌握机器人，分析机器人的基本方法； 2.培养学生的动手能力、创新精神和机器人系统的分析和设计的能力。 二、实验教学的主要内容和基本要求 - 24 -
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1． 实验教学的主要内容及知识、能力、素质的基本要求: 实验一 机器人机械机构 要求学生了解机器人机构的组成与运动，学会将外形复杂的实际机器抽象成为便于结构分析、运动分析、动力分析的工程语言，绘制机构运动简图并对机构进行自由度分析。 实验二 机器人运动学 了解机器人位置变量与关节变量的关系，知道机器手末端的变换矩阵。 实验三 机器人感觉 了解机器人的内外部传感器的作用及其工作原理。 实验四 机器人视觉 了解机器人对周围环境信息的获取、处理与转换。 2． 实验教学手段的基本要求 实验应分组进行,每组人数10-15人为宜(实验三、实验四最好10-20人),要求实验前学生必须根据实验指导书做好预习,并复习与实验有关的教学内容。课上,由指导教师结合实验设备讲解其工作原理,测试方法以及相应的操作规程。 3． 实验教学考核方法的基本要求 实验完成后,学生必须按要求写出实验报告,交指导教师批阅并评定成绩,此成绩应为本课程总成绩的一部分。无故缺勤者本门课无成绩。 三、实验教学的设置及学时分配 序号 1 2 3 4 实验项名称 机器人械结构 机器人动学 机器人觉 机器人觉 目实验内容摘要 机运感视学时 每组人实验属性 数 2 13-15 观察机器人机械结构验证性 运动及其驱动方式 2 13-15 测定和理解机器人变验证性 换矩阵 2 13-15 观察和了解传感器在验证性 机器人身上的作用 2 13-15 理解机器人对周围信验证性 息的获取、编码与转换 四、推荐实验教材及教学参考书 - 25 -
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1. 实验教材名称： 周高峰.《机器人技术及其应用》实验指导书[M].郑州：中原工学院， 2014 2. 主要参考书： ***** 崔陆军 尚会超 实验大纲制定 委员会主任： 撰写人： 周高峰 审订人： 制订日期：2014.09.13
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