《機器人建模與仿真》課程教學大綱（智能制造工程專業(yè)）

《機器人建模與仿真》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名機器人建模與仿真課程英文名ModelingandSimulationofRobot雙語授課□是?否課程代碼24122057課程學分2總學時數(shù)32課程類別□通識教育課程□公共基礎課程?專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修?選修□其他課程形態(tài)□線上?線下□線上線下混合式□社會實踐?虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示?報告?課堂表現(xiàn)□階段性測試?平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院機器人工程學院開課系(教研室)智能制造工程系面向?qū)I(yè)機械設計制造及其自動化、智能制造工程、機器人工程開課學期第6/7學期先修課程機械設計基礎計算機基礎控制工程基礎工業(yè)機器人技術(shù)及應用后續(xù)課程無選用教材李艷生.機器人系統(tǒng)建模與仿真.北京郵電大學出版社,2020.06說明：國家新聞出版改革發(fā)展項目庫入庫項目。參考書目李增剛.ADAMS入門詳解與實例（第3版）.清華大學出版社,2021.08課程資源無課程簡介本課程是一門專業(yè)選修課。課程目標是使學生全面了解機器人的建模與仿真的基本原理，掌握Adams和MATLAB軟件在運動學、動力學仿真和數(shù)值計算上的優(yōu)勢，展示機器人機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)建模與仿真的詳細過程，激發(fā)學生的探索意識，提高學生的工程意識和研究意識，在高等工科教育中，對培養(yǎng)高級工程應用型、技能型人才起到極其重要的作用。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標2精研善創(chuàng)。具備研究、分析、解決機械工程、智能制造及機器人工程領域復雜工程問題的能力，能夠從事智能制造、機械制造、機器人工程及相關領域的產(chǎn)品設計、技術(shù)開發(fā)、科學研究、運維管理的工作。課程目標5博聞敏學。具備國際視野和可持續(xù)發(fā)展理念，能夠適應社會經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展的需要，具備繼續(xù)深造或終身學習的能力以及創(chuàng)新精神。表2-1課程目標與畢業(yè)要求對應關系（機械設計制造及自動化）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對機械工程領域復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對機械工程領域復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性?！綡】指標點5.2：能夠熟練運用現(xiàn)代繪圖軟件，表達機械制造工程產(chǎn)品、裝備的設計問題。課程目標1畢業(yè)要求10：溝通：能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，具備國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流?！綧】指標點10.1：能夠使用技術(shù)語言，就機械工程領域復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，能夠進行產(chǎn)品設計、制造、試驗等工程文件的編纂，并可進行說明與闡釋。課程目標2表2-2課程目標與畢業(yè)要求對應關系（智能制造工程）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對復雜智能制造工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，實現(xiàn)對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性?！綡】指標點5.2：能夠選擇與使用恰當?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對復雜的智能制造工程問題進行分析、計算與設計。課程目標1畢業(yè)要求10：溝通：能夠就復雜智能制造工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流?！綧】指標點10.1：能夠使用技術(shù)語言，就智能制造工程領域復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，能夠進行產(chǎn)品設計、制造、試驗等工程文件的編纂，并可進行說明與闡釋。課程目標2表2-3課程目標與畢業(yè)要求對應關系（機器人工程）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對機器人工程領域復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對機器人工程領域復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。【H】指標點5.2：能夠熟練運用現(xiàn)代工具軟件，表達機器人工程產(chǎn)品、裝備及智能裝備的設計問題。課程目標1畢業(yè)要求10：溝通：能夠就復雜機器人工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流?！綧】指標點10.1：具備與業(yè)界同行及社會公眾進行溝通和交流的能力，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令。課程目標2三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1機器人建模技術(shù)基礎1.機器人系統(tǒng)仿真技術(shù)概論2.ADAMS/View使用基礎軟件特點、工作環(huán)境、操作方法和三維建模注意事項3.剛形體建模案例1：創(chuàng)建發(fā)動機外殼模型案例2：創(chuàng)建焊接機器人的模型課程目標2重點：1.機器人建模技術(shù)基礎難點：2.創(chuàng)建焊接機器人的模型講授教學法案例教學法82機器人系統(tǒng)參數(shù)設置及仿真1.定義系統(tǒng)運動副與添加驅(qū)動2.施加載荷、定義接觸與摩擦力3.剛性體轉(zhuǎn)換成柔性體方式建模4.創(chuàng)建虛擬樣機模型及仿真仿真案例1：焊接機器人運動副與驅(qū)動案例2：焊接機器人的柔性化處理課程目標2重點：1.定義系統(tǒng)運動副與添加驅(qū)動難點：2.創(chuàng)建虛擬樣機模型及仿真講授教學法案例教學法83機器人的參數(shù)化建模與優(yōu)化設計1.機器人的參數(shù)化建模2.設計變量研究3.機構(gòu)的優(yōu)化設計4.函數(shù)的定義及其應用案例1：單腿機器人的參數(shù)化案例2：單腿機器人的優(yōu)化計算課程目標5重點：1.函數(shù)的定義及其應用難點：2.設計變量研究講授教學法案例教學法84機器人控制仿真1.傳感器的創(chuàng)建與應用2.在ADAMS/View中建立控制方案3.ADAMS與MATLAB的聯(lián)合仿真案例1：伺服跟蹤機構(gòu)控制仿真案例2：機器人系統(tǒng)的聯(lián)合仿真課程目標5重點：1.建立控制方案難點：2.聯(lián)合仿真講授教學法案例教學法8四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標21.機器人系統(tǒng)仿真技術(shù)概論150×%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)設計報告2.ADAMS/View使用基礎13.軟件工作環(huán)境、操作方法和三維建模注意事項14.剛形體建模15.定義系統(tǒng)運動副與添加驅(qū)動26.施加載荷、定義接觸與摩擦力27.剛性體轉(zhuǎn)換成柔性體方式建模28.創(chuàng)建虛擬樣機模型及仿真仿真2課程目標51.機器人的參數(shù)化建模350×%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)設計報告2.設計變量研究33.機構(gòu)的優(yōu)化設計34.函數(shù)的定義及其應用35.傳感器的創(chuàng)建與應用56.在ADAMS/View中建立控制方案57.ADAMS與MATLAB的聯(lián)合仿真5評分依據(jù)：課堂回答問題表現(xiàn)、作業(yè)、考試試卷評分細則。-表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比課堂表現(xiàn)成績比例10%作業(yè)完成情況成績比例40%課程報告成績比例50%課程目標160%55%60%58%課程目標240%45%40%42%（二）成績評定1.平時成績評定（50%）（1）課堂表現(xiàn)（20分）：通過學生的考勤情況和在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關的能力；（2）作業(yè)完成情況（80分）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計，根據(jù)學生作業(yè)完成情況來評價學生對所學知識的掌握情況。2.期末成績評定（50%）機器人建模與仿真的期末成績主要采用提交設計報告的形式，根據(jù)提交報告中內(nèi)容的專業(yè)性、創(chuàng)新性及文檔書寫的規(guī)范性等因素作為主要評分依據(jù)等。3.總成績評定總成績由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，總成績（100%）=平時成績（50%）+期末成績（50%）（三）評分標準表5評分標準考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)報告（1）報告選題符合課程性質(zhì)，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結(jié)論清晰，具有相當?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語規(guī)范。（5）報告符合學術(shù)規(guī)范。（1）報告選題恰當合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）報告基本符合學術(shù)規(guī)范，無明顯錯誤。（1）報告選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）報告基本符合學術(shù)規(guī)范，有部分錯誤。（1）報告主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結(jié)論基本清晰。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織具有一定的嚴密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達基本清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語基本規(guī)范。（5）報告基本符合學術(shù)規(guī)范，有部分錯誤。（1）報告選題不符合課程性質(zhì)，或