课程代码：0202010503 课程名称：机器人概论
学 分：2 总学时：32
适用对象：机械设计制造及其自动化专业
先修课程：《线性代数》，《测试技术及仪器》，《电工电子学》，《机械设计基础》等
一、课程的性质与任务
工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。
二、教学内容和基本要求
本课程教学基本要求：通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的基本原理、基础知识，对工业机器人机械系统的总体设计方法有初步了解，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。
本大纲列出的内容为达到教学基本要求的课程内容，不限制讲述的体系、方式和方法，列出的内容并非要求都讲，有些内容可以通过自学达到教学基本要求，自学内容要求学生写出读书报告。本课程的主要内容有：
第一章 绪论
1、教学内容及要求：工业机器人的定义、应用领域与发展方向；
（1）了解本课程的研究对象、内容、性质、任务；
（2）熟悉工业机器人的定义、应用领域与发展方向；
（3）掌握工业机器人的组成、分类及技术参数。
2、教学重点：工业机器人的定义、应用领域与发展；工业机器人的组成、分类及技术参数。
3、教学难点：工业机器人的组成、分类及技术参数。
第二章 工业机器人机械系统设计
1、教学内容及要求：工业机器人总体设计；传动部件、臂部、手腕、手部、机身设计；行走机构设计。
（1）了解工业机器人总体设计过程；
（2）熟悉工业机器人传动部件、臂部、手腕、手部、机身的设计方法。
2、教学重点：机器人的总体设计过程。
3、教学难点：各传动部件的设计。
第三章 工业机器人运动学
1、教学内容及要求：工业机器人坐标表示方法，齐次坐标变换；工业机器人连杆参数及其齐次变换矩阵；工业机器人运动学方程及其推导过程。
（1）了解工业机器人运动学研究的主要问题；
（2）掌握物体在空间中的描述方法；工业机器人齐次坐标及变换；工业机器人连杆参数及其齐次变换矩阵；工业机器人运动学方程的建立过程。
2、教学重点：工业机器人齐次坐标及变换；工业机器人运动学方程。
3、教学难点：工业机器人运动学方程。
第四章 工业机器人静力计算及动力学分析
1、教学内容及要求：工业机器人速度雅可比；工业机器人静力计算；工业机器人动力学分析。
（1）熟悉工业机器人动力学分析过程；
（2）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。
2、教学重点：工业机器人力雅可比与静力计算。
3、教学难点：工业机器人速度雅可比与速度分析和动力学分析。
第五章 工业机器人控制
1、教学内容及要求：机器人控制的特点及分类；工业机器人位置控制；工业机器人力控制。
（1）了解工业机器人位置控制、工业机器人力控制方法；
（2）掌握工业机器人控制的特点及分类。
2、教学重点：工业机器人控制的特点与分类。
3、教学难点：工业机器人的力控制方法。
第六章 工业机器人感觉系统
1、教学内容及要求：机器人的感觉系统；常用传感器原理及其应用。
（1）了解机器人的感觉系统原理；
（2）了解关节传感器、触觉传感器、力觉传感器和环境识别传感器的基本型式和应用。
2、教学重点：工业机器人感觉系统的组成及各类传感器的选用。
3、教学难点：感觉原理及各类传感器选用。
第七章 工业机器人轨迹规划及编程
1、教学内容及要求：工业机器人的轨迹规划方法；工业机器人的编程。
（1）了解工业机器人的轨迹规划方法；
（2）了解工业机器人的编程方法。
2、教学重点：编程方法。
3、教学难点：工业机器人的轨迹规划。
第八章 工业机器人的应用
1、教学内容及要求：介绍典型机器人的应用案例，学习其基本原理和设计方法；了解工业机器人的最新研究和应用现状，了解其发展趋势。
（1）了解工业机器人最新研究成果及发展动态、发展趋势；
（2）掌握典型机器人的基本工作原理和设计方法。
2、教学重点：典型机器人的应用案例；工业机器人的最新研究和应用动态。
3、教学难点：典型机器人的分析过程。
三、课程教学时数分配
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序号 |
教学内容 |
学时 |
学时分配 |
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讲课 |
实验 |
其他 |
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1 |
第一章 绪论 |
2 |
2 |
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2 |
第二章工业机器人机械系统设计 |
6 |
6 |
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3 |
第三章 工业机器人运动学 |
4 |
4 |
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4 |
第四章 工业机器人静力计算和动力学分析 |
6 |
6 |
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5 |
第五章工业机器人控制 |
6 |
6 |
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6 |
第六章 工业机器人感觉系统 |
6 |
6 |
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7 |
第七章 工业机器人轨迹规划及编程 |
4 |
4 |
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8 |
第八章 工业机器人的应用 |
2 |
2 |
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小计 |
32 |
32 |
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四、教学组织与方法
1、课程教学阶段安排
本课程的学习涉及到下面主要先修课程的内容：《线性代数》，《测试技术及仪器》，《电工电子学》，《机械设计基础》等。课程涉及面较广泛，知识点较多，而对机械设计及自动化专业来说学时数相对较少，教学中应该把握好重点内容讲清，扩大学生知识面，对教学难点只是略微提示学生即可。建议有些内容可作为自学或选修后续课程。教学过程中把握好适应以培养应用型本科人才为宗旨即可。
2、课程教学方法中多采用启发式教学、实物教学法、结合多媒体技术等提高教学效果。
3、学习本课程因先开设了相关知识课程，重点了解工业机器人的结构、控制系统设计及使用等内容上，让学生培养兴趣，形成机电一体化的设计思维模式。
4、本课程在专业培养计划中安排在第七学期。
五、课程考核与成绩评定
本课程的考核方法为闭卷笔试。
成绩评定方法：平时的出勤、作业占30%，期末考试占70%。
考试试卷一般由概念性题占40%，分析计算阐述题型40%，综合分析题20%。
六、推荐教材和教学参考书目与文献
推荐教材：韩建海主编.《工业机器人》第三版.华中科技大学出版社,2015年。
参考书目与文献：刘极峰主编.《机器人技术基础》.高等教育出版社，2006年5月。
大纲制订人：袁军军
大纲审定人：熊建南
教学院长（主任）：
制订日期：2017年12月28日