機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)大綱

機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：09151750課程名稱(chēng)：機(jī)器人技術(shù)（RobotTechnology）學(xué)時(shí)：16學(xué)分：1.5適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化開(kāi)課學(xué)期：第7學(xué)期開(kāi)課部門(mén)：物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院先修課程：線(xiàn)性代數(shù)，電工與電子技術(shù)，機(jī)械原理，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)，傳感器與檢測(cè)技術(shù)，電器控制與PLC控制技術(shù)考核要求：考查使用教材及主要參考書(shū)：陳萬(wàn)米主編，《機(jī)器人控制技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社出版社，2017年；徐振平主編，《機(jī)器人控制技術(shù)基礎(chǔ)》，國(guó)防工業(yè)出版社，2017年；丁學(xué)恭主編，《機(jī)器人控制研究》，浙江大學(xué)出版社，2006年；（美）尼庫(kù)主編，《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論——分析、控制及應(yīng)用（第二版）》，電子工業(yè)出版社，2013年。一、課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程屬于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用能力培養(yǎng)課程模塊的選修課，課程任務(wù)是開(kāi)闊眼界、熟悉前沿技術(shù)。二、教學(xué)目的與要求機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，涉及到控制原理、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能、電子技術(shù)等多種學(xué)科的內(nèi)容，具有理論性、設(shè)計(jì)性和實(shí)踐性的特點(diǎn)。本課程主要介紹機(jī)器人的基礎(chǔ)技術(shù)，包括機(jī)器人本體相關(guān)的技術(shù)、信息獲取處理的技術(shù)以及控制技術(shù)，課程的學(xué)習(xí)目的是使學(xué)生擴(kuò)大眼界、豐富知識(shí)、了解前沿技術(shù)，熟悉機(jī)器人的本體、傳感器和驅(qū)動(dòng)器的基本原理，并且在此基礎(chǔ)上，掌握機(jī)器人控制的基本技能。三、學(xué)時(shí)分配章節(jié)課程內(nèi)容學(xué)時(shí)1緒論——機(jī)器人的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和控制要求22機(jī)器人本體——機(jī)械部分、硬件和電源系統(tǒng)43機(jī)器人的信息獲取——傳感器、信息處理、機(jī)器視覺(jué)44機(jī)器人的控制技術(shù)——運(yùn)動(dòng)分析、驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制和PID；上層控制6四、教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題本課程有理論性、設(shè)計(jì)性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，并且需要的先驗(yàn)知識(shí)較多，在教學(xué)中要注意引導(dǎo)式教學(xué)、和實(shí)際的應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，多使用實(shí)例來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，并積極和實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外的機(jī)器人控制實(shí)踐。五、教學(xué)內(nèi)容第一章緒論1．基本內(nèi)容機(jī)器人的定義及發(fā)展歷史，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)、機(jī)器人控制的基本要求。2．教學(xué)基本要求要求學(xué)生了解機(jī)器人的定義及發(fā)展歷史、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)，充分理解機(jī)器人控制的基本要求，并且對(duì)課程的內(nèi)容體系有概貌性的認(rèn)識(shí)。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是機(jī)器人技術(shù)的基本要求。4．教學(xué)建議概述性?xún)?nèi)容為主，建議以一些實(shí)際的例子增強(qiáng)同學(xué)們的印象。第二章機(jī)器人的本體1．基本內(nèi)容機(jī)器人的機(jī)械，包括上肢、下肢（移動(dòng)機(jī)構(gòu)）、軀干（機(jī)身）和關(guān)節(jié)（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）；機(jī)器人的硬件，包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器和傳感器系統(tǒng)；機(jī)器人的電源系統(tǒng)。2．教學(xué)基本要求要求學(xué)生充分認(rèn)識(shí)機(jī)器人的機(jī)械部分、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器和傳感器系統(tǒng)的硬件以及機(jī)器人的電源系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)機(jī)器人的本體充分了解。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是機(jī)器人的控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器和傳感器系統(tǒng)的硬件部分，教學(xué)的難點(diǎn)是機(jī)器人的機(jī)械部分。4．教學(xué)建議硬件部分會(huì)涉及許多的機(jī)械原理圖和電路原理圖，注意圍繞圖紙講解基本的知識(shí)點(diǎn)，從各個(gè)部分的功能出發(fā)加深理解。第三章機(jī)器人的信息獲取1．基本內(nèi)容機(jī)器人的傳感器、常用的數(shù)字濾波方法、機(jī)器視覺(jué)的組成和工作原理。2．教學(xué)基本要求要求學(xué)生充分認(rèn)識(shí)機(jī)器人中用到的各類(lèi)傳感器及其輸出信號(hào)，理解常用的數(shù)字濾波方法和機(jī)器視覺(jué)的工作原理。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是常用的和特殊的傳感器、數(shù)字濾波方法以及機(jī)器視覺(jué)的工作原理，教學(xué)難點(diǎn)是機(jī)器視覺(jué)的工作原理。4．教學(xué)建議原理性的內(nèi)容要注意引導(dǎo)式教學(xué)。第四章機(jī)器人的控制技術(shù)1．基本內(nèi)容機(jī)器人的底層和上層控制技術(shù)，底層控制技術(shù)包括運(yùn)動(dòng)分析（主要是路徑規(guī)劃和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）、運(yùn)動(dòng)控制和PID、智能PID參數(shù)整定方法；上層控制技術(shù)主要指機(jī)器人操作系統(tǒng)概述。2．教學(xué)基本要求要求學(xué)生理解機(jī)器人路徑規(guī)劃的基本方法，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、舵機(jī)和轉(zhuǎn)向控制、PWM驅(qū)動(dòng)原理和PID控制，通過(guò)實(shí)例應(yīng)用各類(lèi)底層控制技術(shù)并了解典型的機(jī)器人操作系統(tǒng)。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是