《工业机器人技术基础+++》教学大纲

第一篇：《工业机器人技术基础+++》教学大纲

《工业机器人技术基础》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称:工业机器人技术基础 学时:48 适用对象: 工业机器人技术专业、电气自动化技术专业、机电一体化技术专业 考核方式:考查

二、课程简介

机器人学是一门高度交叉的前沿学科,机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成,是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习,使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况,为今后从事工业机器人的操作管理、维护维修、系统安装调试和集成设计的工作打下基础。

三、课程性质与教学目的

本课程是专业基础课,通过本课程的学习,使学生了解机器人及其应用,掌握机器人系统组成、机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置,它不是机械、电子的简单组合,而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合,通过这门课的学习,使学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识分析问题解决问题的能力。第1章概述

机器人的基本概念,机器人的组成原理、机器人应用与外部的关系、机器人应用技术的现状 第2章机器人的基础知识

机器人的分类、机器人的基本术语与图形符号、机器人的技术参数、机器人的运动学基础、机器人的动力学基础

第3章机器人的机械结构系统

机器人的机械结构系统、机器人的腕部机构、机器人的手部机构、机器人的行走机构 第4章机器人的驱动系统

机器人的驱动系统概述、电动机及其特性、液压驱动系统及其特性 第5章机器人的控制系统

机器人的控制系统、伺服控制系统及其参数、交流伺服电动机的调速、机器人控制系统结构、机器人控制的示教再现、机器人控制系统举例第6章机器人的感觉系统

机器人的传感技术、机器人的内部传感器、机器人的外部传感器、机器人的视觉系统、机器人传感器的选择

第7章机器人的语言系统

机器人的语言系统概述、常用的机器人语言简介、机器人的离线编程、机器人的编程示例 第8章工业机器人及其应用

工业机器人概述、焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人

五、需要说明的问题

1.本大纲适用于工业机器人技术、电气自动化技术、机电一体化技术专业;2.本大纲的学时为参考学时,学时如有变化,任课教师可在此大纲的基础上增减一些内容。3.选用教材时要尽量选用新版教材,或最新获奖教材。

4.习题和实验内容着重加深基本概念的理解,基本方法的运用和创新能力的培养,从而巩固课堂教学效果。2017年8月24日

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第二篇：机器人基础教学大纲A

《机器人基础》教学大纲A 课程的基本描述

课程名称： 机器人基础 课程编号： 0102E07W 课程性质： 专业方向课

适用专业： 机械电子工程、机械设计制造及其自动化

The Basic of Robot Technology

教材选用： 机器人技术基础，柳洪义编著，冶金工业出版社，2002 总 学 时： 30 实验学时： 6 学

分： 2

理论学时： 24 课程设计： 无 开课学期： 7 前导课程： 高等数学、电工技术、电子技术、C语言程序设计、工程测试与信息处理、计算机控制技术

后续课程： 计算机集成制造技术 教学定位

2.1 能力培养目标

《机器人基础》是机械、控制、电气和电子工程、计算机科学等领域相互交叉渗透的一门学科。主要内容包括：机器人相关主要部件及子系统简介；物体空间位置的表示；机器人的运动学正、逆解；机器人及作业的静力学分析及力控制技术；机器人作业路径规划及驱动控制系统的规划设计等。

本课程的教学目的是使学生对机器人技术有一个明确的概念。掌握机器人运动学、静力学、动力学计算及运动规划设计方法，对工业机器人的机械结构及驱动系统的运动控制设计有一般性的了解。了解机器人传感器、机器人控制、机器人编程、机器人的应用等，建立机器人系统的完整概念。

本课程注重理论联系实际，在讲清基本概念的同时，以适当的机器人系统实例，结合在工程应用中的实际，通过学生自己动手编制程序、操作和实验，掌握必要的知识，为学生将来运用机器人技术的理论和知识解决工程实际问题打下坚实的基础。

2.2 课程的主要特点

本课程是机械设计制造及其自动化专业的选修课。机器人技术融合了机械、电子技术、计算机及控制技术等多门学科，但由于教学对象是机械设计制造及自动化专业的学生，学时较少，教学内容的取舍上应尽可能结合机电控制的特点。故本课程是一门重要的专业方向课，所涉及的知识面非常广，要求学生对在此前所学知识有较综合的理解及应用能力，所以，学生对本课程应予以足够重视。

本课程具有较强的实践性，教学过程中，要注意理论联系实际，重视实验课的内容和安排。在时间允许的情况下，可以安排观看机器人教学录像片、到工厂或者实验室进行现场参观，了解工业机器人和智能机器人的真实使用情况，建立直观的感性认识。

2.3 教学定位

学生在进入本课程学习之前，应学过下列课程： 线性代数；

• 理论力学； • 机械原理； • 机械零件； • 数字电子技术； • 微机原理及应用； • 机电传动控制。

这些课程的学习将为本课程数学模型、力学模型、机构及机器理论分析设计、接口电路及其控制以及驱动电气元器件传动控制等提供基础。故本课程所涉及的知识面非常广，要求学生对在此前所学知识有较综合的理解及应用能力，所以，学生对本课程应予以足够重视。

由于本课程是选修课，不属于骨干课程，因此应该以掌握概念和介绍应用、拓宽视野和知识面为主。知识点与学时分配

3.1 机器人技术的基本概念

主要介绍机器人的基本概念、机器人的发展历史、机器人的主要技术参数、机器人的主要研究领域和发展趋势。（理解和掌握，核心内容）

共4学时

3.2工业机器人的结构

主要讲述机器人的基本组成、工业机器人的运动副、工业机器人的结构型式、并联机器人、机器人的腕、机器人末端执行器。（理解和掌握，核心内容）

共4学时

3.3 机器人运动学

首先介绍机器人位置与姿态的描述，然后重点讲述机器人运动学正问题、机器人运动学逆问题，最后对机器人的Jacobian矩阵进行介绍。（理解和掌握，核心内容）

共4学时

3.4机器人控制技术 主要讲述机器人的基本控制方法，介绍自适应控制、变结构控制、学习控制等。重点讲述自适应控制和变结构控制。（了解，重要内容）

共2学时

3.5 机器人传感器与信息处理

主要讲述传感器的基本原理与分类，重点介绍机器人内部传感器、外部传感器、传感器与计算机的接口设计、触觉和视觉信息的处理。简单介绍机器人的语音信息的处理。（了解，重要内容）

共2学时

3.6 机器人与人工智能

主要讲授人工智能的基本概念、发展历史和特点，人工智能的基本问题，包括专家系统、神经网络、遗传算法、自学习等。（了解，重要内容）

共2学时

3.7 机器人编程

主要介绍机器人语言的特点与功能、机器人编程语言的结构、机器人的控制器、机器人的手持编程器，重点介绍机器人编程语言的结构。最后介绍机器人离线编程。（重点掌握，核心内容）

共4学时

3.8 机器人在工程实际中的应用

主要介绍七自由度搬运机器人、医用排牙机器人、汽车加油机器人和仿人机器人的研究和应用实例。（了解，重要内容）

共2学时

3.9其它学时

实验课(学时：6学时)讲授提示及方法

4.1机器人技术的基本概念

重点：机器人的基本概念、机器人的主要研究领域和发展趋势、机器人的主要技术参数。

难点：机器人的主要技术参数。

讲授提示与方法：结合机器人的工程实际应用讲解。

主要介绍、机器人的发展历史、、。（理解和掌握，核心内容）

4.2工业机器人的结构

重点：机器人的基本组成、工业机器人的运动副、工业机器人的结构型式、机器人末端执行器。

难点：并联机器人的结构。

讲授提示与方法：结合具体的机器人实际结构讲解。4.3机器人运动学

重点：机器人位置与姿态的描述、机器人运动学正问题、机器人运动学逆问题、机器人的Jacobian矩阵。

难点：机器人的Jacobian矩阵。

讲授提示与方法：结合PUMA机器人等典型机器人的运动学实例讲解，并通过一定数量的习题进行练习。

4.4机器人控制技术

重点：机器人的自适应控制、变结构控制、学习控制。难点：机器人的变结构控制。

讲授提示与方法：结合图形和具体的控制实例讲解。

4.5机器人传感器与信息处理

重点：传感器的基本原理与分类、机器人内部传感器和外部传感器、传感器与计算机的接口设计、触觉和视觉信息的处理。

难点：触觉和视觉信息的处理。

讲授提示与方法：结合仿人智能机器人的传感器的类型、功能和特点进行讲解和介绍，使学生获得直观的理解，并建立系统的概念。

4.6 机器人与人工智能

重点：人工智能的基本概念、发展历史和特点、人工智能的基本问题（包括专家系统、神经网络、遗传算法、自学习等）。

难点：神经网络、遗传算法、自学习。

讲授提示与方法：结合仿人智能机器人的传感器的类型、功能和特点进行讲解和介绍，使学生获得直观的理解，并建立系统的概念。

4.7 机器人编程

重点：机器人语言的特点与功能、机器人编程语言的结构、机器人离线编程。

机器人的控制器、机器人的手持编程器，重点介绍机器人编程语言的结构。最后介绍专家系统的结构与工作原理。

难点：机器人编程语言的结构和机器人离线编程。讲授提示与方法：结合具体的控制程序，逐条介绍编程语言的结构。具体介绍Motoman机器人的离线编程软件。

4.8 机器人在工程实际中的应用

重点：七自由度搬运机器人、医用排牙机器人、汽车加油机器人和仿人机器人。难点：七自由度搬运机器人的运动学。

讲授提示与方法： 用PPT及机器人录像，实现形象化的立体式教学效果。习题与实验设计

5.1习题设计

由于本课程的内容理论性和实践性都比较强，因此在各部分内容的学习过程中，需要学生做一定数量的习题。除课堂讲解各部分的典型例题外，根据学习指导教材，对应每一部分重点内容来布置习题，目的是让学生巩固和加深理解课堂授课的重点内容。

1、重点在机器人运动学的正、逆问题和机器人编程语言，这几部分内容要重点留习题，并安排一定的课堂时间讲解比较难的典型习题。

2、安排一定数量的上机计算习题，使学生真正理解和掌握机器人运动学等数学公式的意义和使用方法。

通过学生完成作业的情况以及学生对作业的难易程度等的反馈，了解学生对课程的理解和学习情况，针对存在的问题做进一步的讲解和启发，使学生对所学知识能够达到融会贯通的理解和掌握。

5.2 实验设计

实验共计6学时。

1、惠鱼机器人装配实验（2学时）；

2、惠鱼机器人控制实验（2学时）；

3、用C语言进行机器人坐标变换计算上机实验（2学时）； 考核与成绩记载

6.1 考核的方式及成绩的评定。

1． 学生成绩的构成：平时成绩（30%）、期末成绩（70%）

2．平时成绩的构成：实验成绩10分、出勤率10分、作业成绩10分。3． 期末成绩：闭卷笔试70分。

6.2 考题的设计

考试题大体上可以分为三种类型，重点考察学生对机器人技术的基础知识和基本概念，以及机器人运动学算法和机器人编程语言的理解和掌握。

1、概念题型：

（1）基本形式有选择、填空。约占20%。（2）简答题，约占20%。

2、计算和解释题型：

机器人的运动学正、逆问题求解计算。约占40%。

3、程序编制：

用机器人语言，编制简单的机器人控制程序，实现机器人的操作和控制。约占20%。

第三篇：工业机器人技术基础及应用-讲座报告

工业机器人技术基础及应用

—《工业过程的智能检测与控制》讲座学习报告

电信1239班

3212005154号

韩荣

2014年4月中旬，于在职工硕集中返校期间，有幸听了曹建福教授关于“工业过程的智能检测与控制的”的学术讲座。曹教授详细讲述了工业自动化的发展、主要技术、应用及发展方向等知识点，期间曹教授讲的关于工业机器人技术让我产生较浓厚的兴趣，讲座后翻阅了一些课外的报告资料并归纳整理，形成了一篇简单的学习报告，分享我对机器人技术的了解情况。

机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。一．工业机器人的技术概念

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。二．工业机器人技术发展现状

作为人类２０世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。

机器人从面世到进入本世纪，发展可以不可以不谓之快，各国对其的研究与投产从未间断。据国际机器人联盟调查，2004年，全球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将能推动这个新兴行业进入临界状态。三．工业机器人技术发展趋势

随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化以及在系统（FMS、CIMS）中的群体应用，工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。

（1）感觉功能：感觉功能方面将实现多传感器信息的融合，以检测多变的外部环境，做出判断和决策，其实质类似于人的五官和身体的综合感觉功能，包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、臭觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传感器与驱动器一体化技术、感觉功能继承模块等。

（2）控制智能化：由引导教向NC，离线编程发展，进而发展到进一步应用。随着系统化、集成化生产的发展，基于PC的开放式控制系统将机器人控制和车间一级控制的发展方向，国外专家预测，2007年它将占30％。

（3）移动功能的智能化：为解决长距离搬运作业、大作业对象、多作业对象及极限作业等问题，需开发自主移动系统（包括滑动、滚动、行走、爬行、跳跃、飞行等）。（4）系统应用与集成化：支持以人为核心的生产系统，实现生产系统中机器人群体协调功能、群智能和多机通讯协议，开发能理解人的意志的“同事机器人”。国外专家预测，2000你后有可能IMS要走向MA(R)S（多智能体系统），而该系统中的“同事机器人”（Cobot）将成为操作人员不可或缺的伙伴。围绕着各种机器人与人共存的诸多课题，正在兴起一门新学科“软机器人学”。

（5）安全可靠性：由于大量不确定因素的存在，要实现智能化的安全可靠性，机器人必须具有对各种意外情况的应变能力，及时采取预防措施和安全对策，包括硬件级、软件级、应用级和人机系统级的自诊断和自修复故障。

（6）微型化：向微型化发展，开发毫米级机器人，用于微加工、医学、宇宙和海洋开发等领域。就使用性和成本来看，毫米级最可行。

（7）多传感器信息融合与配置技术：①机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型传感器研制。②机电一体化智能传感器：包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动；调节控制系统；机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用。

四.工业机器人产业未来发展

目前国际、国内机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面：

1．机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。

2．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式 控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。

3．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。

4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。

6．虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。

7．多智能体（multi-agent）调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。

8．微型和微小机器人技术（micro/miniaturerobotics）:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。

9．软机器人技术（softrobotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。

10．仿人和仿生技术：这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础研究。

第四篇：《工业机器人基础》课程简介

《工业机器人基础》课程简介

课程名称：工业机器人基础

英文名称：INDUSTRYROBOTINTRODUCTION

开课学期：第7学期

学时/学分：32学时2学分

课程类型：学科专业选修课

开课专业：机械设计制造及其自动化

选用教材：《工业机器人技术》 郭洪红主编西安电子科技大学出版社，2006 主要参考书：1.《机器人技术基础》熊有伦主编 华中理工大学出版社，1996

2.《机器人技术基础》孟庆鑫、王晓东主编 哈尔滨工业大学出版社，2006

3.《机器人与控制技术》孙迪生，王炎主编 机械工业出版社，1997

4.《工业机器人》 吴振彪主编华中理工大学出版社，1997

主讲教师：机电工程系 王丽

一、课程性质、目的与任务

《工业机器人基础》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的性能分析与控制方法。通过本课程的学习，使学生初步掌握工业机器人的基本原理和应用技术，具备必要理论知识和一定的分析计算能力，为实际从事相关领域的工作奠定基础。其主要任务是培养学生：

1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；

2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；

3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；

4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。

二、课程的主要内容

1． 通过“绪论”使学生了解工业机器人的定义、应用与发展；了解工业机器人的组成、分类；了解工业机器人的主要技术参数；掌握工业机器人运动系统设计方法。

2． 通过“工业机器人机构” 的学习使学生了解工业机器人末端操作器、手腕、臂部、机座、驱动与传动部件设计。

3． 通过“工业机器人运动学和动力学”使学生掌握齐次坐标及齐次变换；掌握工业机器人连杆参数及其齐次变换矩阵；掌握工业机器人运动学方程；掌握工业机器人速度雅可比与速度分析；掌握工业机器人力雅可比与静力计算；掌握工业机器人动力学分析；掌握工业机器人轨迹规划的主要内容和方法。

4． 通过“工业机器人的环境感觉技术”使学生掌握工业机器人的视觉、触觉、位置及位移技术。

5． 通过“工业机器人控制”使学生掌握工业机器人控制的特点及主要功能、工业机器人控制方式、电动机控制。

第五篇：《工业机器人技术》课程教学改革

《工业机器人技术》课程教学改革

摘要：《工业机器人技术》是一门多学科交叉的、理论与实践结合紧密的课程。本文结合《工业机器人技术》课程特点和教学中存在的若干问题，提出建立贯穿教学内容的主线，改善实践条件和鼓励自我探索的改革措施。实践表明这些改革措施是合理的，并在教学中取得了良好的效果。

关键词：工业机器人；教学改革；应用型本科

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0074-02

当前，世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，国家实施创新驱动发展、“中国制造2025”、“互联网+”等重大战略，机器人技术专业领域的人才需求愈趋旺盛，因此培养具有创新性，符合社会实践岗位的人才是当前应用型本科院校进行《工业机器人技术》课程教学改革的核心。

一、《工业机器人技术》课程教学现状

《工业机器人技术》是机电一体化、自动化等相关专业的专业方向课之一，涵盖机器人结构、机器人运动学、动力学、轨迹规划、机器人控制等内容[1][2]，涉及机械原理、机械设计、电子电路技术、自动控制原理、传感器技术等知识，是一门多学科交叉、理论与实践紧密结合的课程，对培养学生机电一体化、自动控制技术的综合实践能力具有重要意义。

目前我院的机械设计及其自动化专业和自动化专业均尝试开设《工业机器人技术》课程，课程被安排在第七学期开课，理论32课时，实践8课时，在教学过程中主要存在问题如下：

1.课程需要的先学知识欠缺。学生在学习《工业机器人技术》这门课程之前，需要具备一定的机械结构和控制理论方面的基础知识，而大部分应用型本科院校中，机械设计及其自动化专业和机电一体化专业的同学具有力学、运动学、机械结构、电工、电子方面的知识却缺乏控制理论的基础知识，自动化专业的同学具有控制理论、电机拖动、信号与系统等方面的知识却缺乏力学、机械结构方面的知识，导致在这些专业开设《工业机器人技术》都有不少的障碍，学生难以对课程产生整体认识。

2.缺乏适合的教材。应用型本科院校以本科教育为主，面向区域经济社会，以学科为依托，以应用型专业教育为基础，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才，要求学生具有一定的理论素养，以满足应用所学理论知识进行科技创新的需要，同时要求学生掌握本专业相关技术，具有较强的实践动手能力。工业机器人的相关教材有的偏重理论讲解，而有的教材却流于产品说明或用户指南[3]，难以适应应用型本科学生的特点与教学需求。

3.涉及的概念抽象。工业机器人的控制以运动学和动力学为基础，这就离不开D-H坐标系的建立和空间坐标的变换，即使能让学生看到机器人实体也难以直观展现抽象的坐标系、工作空间、关节空间等概念。此外运动学、动力学方程的推导、微分运动分析等抽象、复杂的数学推导很容易让学生望而却步，丧失学好该课程的信心，不利于课堂教学的开展[4]。

4.实践条件缺乏。目前的工业机器人产品缺乏规范性，品牌繁杂且互不兼容，开放程度较低，因此如何选择具体的工业机器人进行实践教学也是面临的一个难题，而且机器人造价不菲，受资金和场地等条件的制约，构建专门的机器人实验室的成本太高，这就造成了目前这门课程的实践条件缺乏，实践环节难以开展，无法充分调动学生的学习热情。

二、改革措施的探索

《工业机器人技术》的教学目的包括：使学生了解有关机器人技术方面的基本知识和机器人学的基本原理和方法，掌握机器人所涉及的基本理论和关键技术，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识解决专业领域内实际问题的能力，为此对课程进行如下三个方面的改革。

1.建立贯穿教学内容的主线。坐标变换、运动学、动力学、机器人本体结构、机器人控制是《工业机器人技术》的关键部分，为了让学生将零散的知识有个整体的认识，先从机器人的机械结构入手，讲解机器人三大组成部分（机械部分、传感部分、控制部分）的关系[5]。由于机器人控制的本质是对下列方程式的双向控制[2]：

V（t）？圮T（t）？圮C（t）？圮θ（t）？圮X（t）

（其中：X（t）为末端执行装置的状态，包括位置、姿态和开闭状态等，θ（t）为关节变量，C（t）为作用在各关节上的力矩矢量，T（t）为各传动电动机的力矩矢量，经过变送器送到各个关节，V（t）为施加在电动机上的电流或电压矢量。）

以机器人双向控制方程式为主线，以典型机器人（如PUMA560）为例，对坐标变换、运动学、动力学、轨迹规划、机器人控制系统进行由浅及深的讲解，明确各个部分内容在上述控制方程式中的作用，先对机器人控制有个全局的了解，再细化到实现机器人控制的每一个层级，带着问题一层一层剖析，整个课程的学习就连贯起来了，而且学生也能明白地知道每次课在整个机器人控制中的位置，目标明确了，更能调动学习的主动性和积极性。最后，结合授课老师的科研项目或对具体对象控制过程的相关视频资料，展开典型工业机器人的应用分析，如喷涂、焊接、码垛机器人，使学生对所学基础内容的工程应用有深入的了解和直观的认识。此外，在课程授课过程中穿插与课程内容有关的机器人最新研究成果，比如本田公司的双足机器人、用于军队和康复治疗的穿戴式机器人等，不仅对于提高同学们的学习兴趣有一定的帮助，而且能拓宽同学们的视野，提高其领悟力。

2.改善实践条件。工业机器人的实践环节作为《工业机器人技术》教学体系中的重要组成部分，将学生的综合素质培养和创新能力培养作为核心，在加强学生对基础理论知识理解的同时，更培养学生运用所学知识的实践操作能力和创新能力。工业机器人的认识实验共2学时，主要以实验室现有的6轴工业机械手为对象，了解工业机器人基本结构与工作原理，熟悉机器人机械结构特点、电气线路硬件情况及手动运行机械臂，观察关节运动情况。机器人的运动学、动力学、轨迹规划和运动仿真共4学时，利用MATLAB的robotics toolbox实现[6]，利用ADAMS软件强大的仿真模块，在Simulink中实现对虚拟样机的控制操作，最后安排2学时到校外企业观摩工业机器人的工程应用，增强对所学知识应用场景的切身体验。后继的工业机器人技术实践环节拟引入ABB公司的Robot Studio建立工业机器人离线编程示教工作站[7]，以数字化工厂为实践平台，增加学生的动手??践、创新的机会。

3.鼓励自我探索。哈佛前校长认为，教学内容固然重要，但对于学生影响更为深远的是教学方法[8]。《工业机器人技术》是一门较难的课程，通过前述机器人双向控制方程式将分散的知识点贯穿成一整体，帮助同学明确每一部分在整个机器人控制中的作用，每开始新的知识点前，必用启发式的问题，引导学生思考在已有知识的基础上，如何往下一步展开，从而引起学生的学习兴趣，鼓励学生在课后搜集相关资料，主动寻找答案。以参与期末综合评分作为激励，分组在课堂上展开讨论，最后由老师对研讨情况进行点评、总结和补充讲解，让学生带着问题学习，充分调动学生的学习积极性，通过这个过程，学生的自我学习、探索和创新能力可以得到有效培养。

三、结语

《工业机器人技术》对学生难，对授课老师也是很大的挑战，由于没有完全适应的教材，授课老师需要根据教学目标选定的授课内容，引入紧跟时代潮流的知识丰富教学内容，整理讲义，选择能激发学习兴趣的教学方法，有效培养学生的综合应用所学知识解决实际问题的能力和工程实践能力，?@个过程永无止境。课程教学改革是一个长期、不断深化的过程，相信在后续的教学过程中会有不断的改进和完善。

参考文献：

[1]李团结.机器人技术[M].北京：电子工业出版社，2009.[2]蔡自兴.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2015.[3]于霜.高职院校工业机器人创新实践教学研究[J].科技创新导报，2015，12（20）：25-25.[4]黄用华.理工科高校《工业机器人》课程教学改革浅析[J].科技信息，2012，（21）：20.[5]于楚泓.《工业机器人技术》课程教学改革探索[J].科技风，2017，（8）：54-54.[6]谢斌.基于MATLAB R obotics Toolbox的机器人学仿真实验教学[J].计算机教育，2010，（19）：140-143.[7]高慧.工业机器人离线编程技术课程教学创新[J].佳木斯职业学院学报，2017，（7）.22-24.[8]戴敏，张志胜，史金飞.大学生创新与实践能力培养的探索――“教育机器人设计与制作综合实践”课程建设的一点体会[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2008，（s1）：259-261.