机器人及控制技术教学大纲

第一篇：机器人及控制技术教学大纲

机器人及控制技术教学大纲

第一篇 机器人控制的数学基础

第一章 引言 第二章 拓扑学基础 第三章近世代数基础

第二篇 机器人本体控制（自学）第一章 引言 第二章

刚体运动

第三章 机器人运动学

第四章 机器人动力学

第三篇 机器人手指抓取控制

第一章 引言

第二章 微分几何学基础 曲线几何（The Geometry of Curves）2 曲面(Surfaces)3 曲率(Curvatures)4 恒平均曲率曲面(Constant Mean Curvatures Surfaces)5 侧地线，度量和等长(Geodesics, Metrics and Isometries)6 完整和Gauss-Bonnet定理(Holonomy and the Gauss-Bonnet theorem)第三章 机器人手指抓取运动学

第四章 机器人手指抓取动力学

第四章 机器人技术最新进展

第二篇：《驱动电机及控制技术》教学大纲

《驱动电机及控制技术》教学大纲

一、授课对象

本课程适用于 汽车服务系新能源汽车制造与装配专业（中、高级）班 三年 制 二、课程学时

总学时 108课时，6课时/周，1学期授完。

三、课程的任务和目的

本课程是中等职业学校电子技术应用与维修专业教材，是一门机电类专业课程。其任务是：使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法，培养学生对常用电动机的维护、保养与检修的技能和解决实际问题的能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。

本课程目的是：使学生能掌握电动类、制冷类日用电器中主要使用的三种电动机——单相异步电动机、直流电动机和单相串励电动机的结构、原理及应用，以及电动类、制冷空调类电器专用电动机的结构及其控制方法。熟悉对上述电动机进行维护、保养与检修。结合生产生活实际，培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯，从而能够解决专业技术实际问题，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。

四、课程内容和要求

第一章：直流电动机 8课时 1．教学内容：

第一节：直流电动机的结构和分类

第二节：直流电动机的工作原理与运行特性 第三节：直流电动机的起动、反转和调速。

2．教学要求与建议：了解直流电动机的基本结构和分类，掌握直流电动机的基本工作原理，理解直流电动机的起动、反转、调速的原理和方法，初步了解直流电动机常见故障的检修方法。

第二章：单相异步电动机 10课时 1.教学内容：

第一节：异步电动机的结构和工作原理 第二节：单相异步电动机的分类 第三节：单相异步电动机的反转和调速

2．教学要求与建议：了解单相异步电动机的基本结构，掌握单相异步电动机的基本工作原理，理解异步电动机的分类和起动方式，了解单相异步电动机的反转、调速的原理和方法，初步了解单相异步电动机常见故障及其检修方法。第三章：单相串励电动机 12课时

1、教学内容

第一节：单相串励电动机的结构和运转原理 第二节：单相串励电动机的运行特性 第三节：单相串励电动机的反转和调速

2、教学要求与建议：理解单相串励电动机的基本结构和工作原理，了解单相串励电动机的主要特点和应用。

第四章：三相异步电动机 16课时 1．教学内容：

第一节：三相异步电动机的结构和工作原理 第二节：三相异步电动机的运行特性

第三节：三相异步电动机的反转、起动和调速 2．教学要求与建议：

了解三相异步电动机的基本结构，掌握三相异步电动机的基本工作原理和运行特性，理解三相异步电动机起动、反转与调速的原理和方法。

第五章：其他类型的电动机简介 10课时

1、教学内容：

第一节：单相同步电动机 第二节：步进电机

2、教学要求与建议：

了解其他类型的电动机（包括单相同步电动机、步进电机和直线电动机）的基本结构、原理和应用。

第六章：电风扇电动机及其控制 16课时

1、教学内容： 第一节：电风扇电动机 第二节：电风扇控制电路

2、教学要求与建议：

掌握电风扇的电控方式，各种常用电控器件的结构、原理和使用方法；能够阅读典型的电风扇电控线路图。

第七章：空调电动机及其控制 16课时

1、教学内容：

第一节：制冷压缩机电动机的结构与原理 第二节：空调控制电路

2、教学要求与建议 掌握空调的压缩机电动机的结构、工作原理及应用；掌握空调的基本控制方式，常用电控器件的结构、原理和使用方法，掌握其典型电控线路和读图方法。

第八章：各类电动机维修实训 20课时

1、教学内容：

实训一：电动机维修基础实训 实训二：直流电动机维修实训 实训三：单相异步电动机维修实训 实训四：电风扇电动机的检修

实训五：制冷压缩电动机及其控制电路的检修

2、教学要求与建议

掌握电动机维修常用工具和仪表的使用方法；掌握日用电器直流电动机的拆装方法和常见的检修方法；学会测定单相异步电动机的技术参数；掌握洗衣机电动机的拆装方法及常见故障的检修方法；掌握台扇、转页扇、吊扇的结构、电动机绕组展开图、电动机拆装、绕组重绕的方法及常见故障的检修方法；掌握电冰箱、空调器中制冷压缩机电动机的结构和常见故障的检修方法。

五、考核方式

平时成绩（40％）+期末考试成绩（60％）= 课程总成绩 其中：平时成绩包括：作业、笔记、考勤、课堂讨论、查找资料

第三篇：《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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第四篇：机器人教学大纲

课程编号：

课程名称：机器人学

《机器人学》教学大纲

一、课程的地位、性质何任务

本课程是自动化、机械类专业为培养高级工程技术应用型人才而开设的硕士研究生选修课程。面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。世界的明天将更加美好。但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。

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。自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。” 机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。

通过本课程的学习，培养学生的思维能力和严谨的求学态度，本课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生达到以下基本要求：

（1）了解机器人的特点、结构与分类。了解机器人学的研究领域及其与人工智能的关系。

（2）掌握机器人运动方程的表示及运动方程的求解。（3）掌握机器人动力学方程。

（4）了解机器人的基本控制原则，初步掌握机器人的位置控制和柔顺控制以及机器人的分解运动控制。

（5）了解机器人规划的作用和任务，初步认识机器人的轨迹规划问题。（6）了解机器人编程的要求和分类、机器人语言系统的结构和基本功能。此外，还必须重视自学能力、分析问题和解决问题的能力。

二、学时分配表

教学内容

第一章 绪论

第二章 机器人学的数学基础 第三章 机器人运动方程的表示与求解

第四章

机器人动力学

第五章

机器人的控制

第六章

机器人学的现状与未来

合计

授课学时10 12 14 14 2 54

实验学时

0

三、课程的内容与要求

本课程具体内容与要求如下： 第一章：绪论

通过本章内容的教学，使学生了解机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结构与分类。

主要内容：

1． 机器人学的发展。

2． 机器人的特点、结构与分类。3． 机器人学与人工智能的关系。第二章：数学基础

通过本章内容的教学，使学生掌握空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。

主要内容：

1． 位置和姿态的表示。2． 坐标变换。3．

齐次坐标变换。4． 物体的变换及逆变换。5．

通用旋转变换。第三章：机器人运动学

通过本章内容的教学，使学生掌握空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。

主要内容：

1．机器人运动方程的表示。2．机械手运动方程的求解。3．机器人的雅可比公式。第四章：机器人动力学

通过本章内容的教学，使学生能够掌握机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤。

主要内容： 1．刚体动力学。2．机械手动力学方程。3．机器人的动态特性。4．机械手的稳态负荷。第五章：机器人控制

通过本章内容的教学，使学生了解机器人的控制原则、控制方法和轨迹规划。主要内容：

1． 机器人的基本控制原则。2．

机器人的位置控制。3．

机器人的柔顺控制。4． 机器人的分解运动控制。第六章：机器人学的现状与未来

包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。不同类型机器人的研究发展状况等。

四、说明

机器人学课程目的是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。课外注重培养学生对机器人的兴趣。课内教学注重对学生能力的培养。

本课程应在线性代数、机械机构和自动控制等课程后开设。

五、教材及教学参考书的选用

1、《机器人学》 蔡自兴主编 清华大学出版社 2000年（教材）

2、《机器人学导论》约翰J.克雷格主编 西北工业大学出版社 1987年

3、《机器人探索》 Fred G.Martin主编 电子工业出版社 2004年

第五篇：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%。