工业机器人技术基础教学大纲Word格式文档下载.docx
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2.3机器人的发展方向。
（四）教学方法与教学手段
采用多媒体教学手段，利用PPT课件和机器人工作的视频，注重基本理论和基本概念的讲授。
（五）主要考核内容
机器人的发展历程。
（六）作业要求
课后复习机器人的定义与发展历程。
第二节机器人的组成原理与应用技术（2学时）
1.了解机器人的应用领域与应用研究内容；
2.了解同内和国际机器人应用技术的现状；
3.掌握机器人的组成部分；
4.掌握机器人的工作原理。
机器人的组成和工作原理。
机器人的工作原理。
（三）教学内容
1.机器人的组成（A）
1.1机械部分；
1.2传感部分；
1.3控制部分。
2.工业机器人的工作原理（A）
2.1工业机器的系统结构；
2.2工业机器人的工作原理。
3.机器人应用与外部的关系（C）
3.1机器人应用涉及的领域；
3.2机器人应用研究的内容。
4机器人应用技术的现状（C）
4.1国际机器人应用技术的现状；
4.2我国机器人应用技术的现状；
4.3工业机器人应用技术的现状。
采用多媒体教学手段，利用PPT课件的方式进行教学，注重基本理论和基本概念的讲授。
1.机器人的组成部分和机器人的工作原理。
完成第1章的作业与思考题。
第2章机器人的基础知识（6学时）
第一节机器人的分类（2学时）
1.了解机器人的各种分类方法及各种类型的机器人；
2.理解按智能方式分类的三代机器人；
3.掌握按关节方式分类的五大类机器人。
按智能方式的三代机器人，按关节分类的五种机器人。
按关节分类的五种机器人。
1.按机器人的应用领域分类（C）
1.1工业机器人；
1.2操纵机器人。
2.按机器人的驱动方式分类（B）
2.1气动式机器人；
2.2液动式机器人；
2.3电动式机器人；
2.4新型驱动方式机器人。
3.按机器人的智能方式分类（B）
3.1一般型机器人；
3.2传感机器人；
3.3智能机器人。
4.按机器人的控制方式分类（C）
4.1非伺服机器人；
4.2伺服控制机器人。
5.按机器人的坐标系统分类（A）
5.1直角坐标型机器人；
5.2圆柱坐标型机器人；
5.3极坐标型机器人；
5.4多关节坐标机器人；
5.5平面关节坐标型机器人。
工业机器人的分类方法。
熟悉机器人的各种分法。
第二节机器人的基本术语、图形符号与技术参数（2学时）
1.掌握机器人的基本术语；
2.掌握机器人图形符号并会绘制机器人简图；
3.了解机器人的图形符号表示；
4.了解机器人的参数。
机器人的基本术语，机器人的图形符号。
回转关节，移动关节。
1.机器人的基本术语（A）
1.1关节；
1.2连杆；
1.3刚度。
2.机器人的图形符号体系（B）
2.1运动副的图形符号；
2.2基本运动的图形符号；
2.3运动机能的图形符号；
2.4运动机构的图形符号。
3.机器人的图形符号表示（B）
3.1四种坐标机器人的机构简图；
3.2机器人运动原理；
3.3机器人传动原理；
3.4典型机器人的结构简图。
4机器人的主要参数（C）
4.1自由度；
4.2工作空间；
4.3工作速度；
4.4工作载荷；
4.5分辨率、精度。
工业机器人的识图与画法。
绘制四种机器人的结构简图。
第三节机器人的运动学与动力学基础（2学时）
1.了解运动学的概念；
2.掌握机器人的正逆运动学计算；
3.理解机器人动力学、静力学和运动学的关系。
运动学的基本问题，机器人的位置与变量之间的关系。
机器人的运动学问题。
1.机器人的运动学问题（A）
1.1运动学概述；
1.2运动学的基本问题。
2.机器人的位置与变量之间的关系（B）
3.机器人运动学的一般表示（C）
4.机器人的动力学问题（C）
4.1动力学的基本问题；
4.2动力学的问题解法。
5.机器人的动力学（C）
5.1机器人的动能；
5.2机器人的位能；
5.3运动学、静力学和动力学的关系。
采用多媒体教学手段，利用PPT课件、实物展示相结合的方式进行教学，注
重基本理论和基本概念的讲授。
1.机器人的正逆运动学的计算。
完成课后习题。
第3章机器人机械结构系统（6学时）
第一节机器人机身和臂部机构（2学时）
1.了解机器人机身不同结构的组成原理，以及手部、腕部等各部分的组成与种类；
2.能够分析各机械结构系统的特点与工作原理；
3.掌握机械结构的典型机构。
数制转换及运算。
数值在计算机中的表示。
1.机器人的机身机构（A）
1.1升降回转型机身结构；
1.2俯仰型机身结构；
1.3直移型机身结构。
2.机器人臂部的组成（A）
2.1手臂的运动；
2.2手臂的组成。
3.机器人臂部的配置（C）
3.1横梁式配置；
3.2立柱式配置；
3.3机座式配置；
3.4屈伸式配置。
4.机器人的三种臂部机构（B）
4.1臂部伸缩机构；
4.2臂部俯仰机构。
1.机械结构系统的特点与工作原理。
机器人的机械结构系统有哪些组成部分，各部分是如何连接的？
第二节机器人的腕部和手部机构（2学时）
1.了解机器人腕部的自由度和驱动方式；
2.理解机器人腕部的转动方式；
3.理解机器人手部的特点和分类；
4.掌握机器人夹持类手部和吸附式手部。
机器人腕部的转动方式，机器人夹持类手部和吸附式手部。
机器人夹持类手部和吸附式手部。
1.机器人腕部的转动方式（B）
1.1腕部的运动；
1.2腕部的转动。
2.机器人腕部的自由度（C）
2.1单自由度腕部；
2.2二自由度腕部；
2.3三自由度腕部。
3.机器人腕部的驱动方式（C）
3.1直接驱动；
3.2远程驱动；
4.机器人的柔顺腕部（C）
4.1主动柔顺装配；
4.2主动柔顺装配；
5.机器人手部的特点与分类（B）
5.1机器人手部的特点；
5.2机器人手部的性质；
5.3机器人手部的分类。
6.机器人的夹持类手部（A）
6.1夹钳式手部；
6.2钩托式手部；
6.3弹簧式手部；
7.机器人的吸附式手部（A）
1.机器人夹持类手部和吸附式手部。
复习机器人的腕部和手部机构。
第三节机器人的行走机构（2学时）
1.了解机器人行走机构的特点；
2.掌握车轮式和履带式行走机构；
3.掌握足式行走机构。
车轮式和履带式行走机构。
足式行走机构。
1.机器人行走机构的特点（C）
1.1机器人行走机构的特点；
1.2无固定轨迹行走机器人。
2.车轮式行走机构（A）
2.1车轮的形式；
2.2车轮的配置和转向机构；
2.3越障轮式机构；
3.履带式行走机构（A）
3.1履带行走机构的构成；
3.2履带行走机构的特点。
4.足式行走机构（B）
4.1足式行走特点；
4.2足的配置；
4.3足式行走机构的平衡和稳定性；
4.4典型的足式行走机构。
1.机器人行走机构的特点与应用。
1.足式行走机构的优缺点；
2.足的数目有哪些种类？
足的配置有哪些种类？
第4章机器人的驱动系统（4学时）
第一节机器人的驱动系统（2学时）
1.了解机器人的驱动方式与驱动元件；
2.理解伺服电机的工作原理；
3.掌握驱动机构、传动机构原理与特点；
机器人的驱动机构、传动机构和伺服电机。
伺服电机的原理。
1.驱动方式（C）
1.1关节与关节驱动；
1.2直接驱动方式；
1.3间接驱动方式。
2.驱动元件（B）
2.1液压驱动；
2.2气压驱动；
2.3电动机驱动。
3.驱动机构（B）
3.1直线驱动机构；
3.2旋转驱动机构；
3.3行走机构的驱动。
4.传动机构（A）
4.1行星齿轮传动机构；
4.2谐波传动机构；
4.3丝杆传动；
4.4带传动与链传动。
5.伺服系统与伺服电动机（C）
5.1伺服电动机；
5.2伺服系统。
6.直流伺服电动机（A）
6.1直流电动机；
6.2直流伺服电动机原理。
7.交流伺服电动机（A）
7.1交流电动机；
7.2交流伺服电动机的原理；
7.3交流伺服电动机的种类。
1.机器人传动机构、驱动原理和伺服电机的原理。
课后作业与思考题。
第二节液压驱动与气压驱动系统（2学时）
1.了解液压驱动秕的主要设备；
2.理解液压驱动系统工作原理；
3.掌握气源装置和气动控制元件；
液压驱动系统工作原理，气动控制元件。
气动控制元件。
1.液压驱动概述（A）
1.1液压驱动系统工作原理；
1.2液压驱动系统的组成。
2.液压驱动系统主要设备（B）
2.1液压缸；
2.2液压阀。
3.气源装置（B）
3.1压缩空气站的设备组成；
3.2空气过滤减压器。
4.气动控制元件（C）
4.1压力控制阀；
4.2流量控制阀；
4.3方向控制阀。
5.气动执行元件（A）
5.1气缸；
5.2气动马达。
1.液压（气压）驱动系统设备组成及其工作原理。
1.液压（气压）驱动系统由哪些设备组成，并说出其工作原理;
2.液压缺有哪些种类？
各有何种作用？
3.气压阀站组件有哪些种类？
第5章机器人的控制系统（4学时）
第一节机器人的控制系统与伺服控制系统（2学时）
1.了解机器人控制系统的特点与方式；
2.理解PID控制的原理；
3.掌握伺服控制系统的结构与原理。
PID算法，伺服控制系统的结构与原理。
伺服控制系统的结构与原理。
1.机器人控制系统及控制方式（C）
1.1机器人控制系统的特点；
1.2机器人的控制方式；
1.3机器人的控制功能。
2.机器人控制系统的基本单元（C）
3.自动控制系统（B）
3.1开环和闭环控制系统；
3.2模拟和数字控制系统；
4.PID控制（A）
4.1闭环控制系统的常见结构；
4.2PID算法。
5.伺服控制系统（A）
5.1伺服系统的组成；
5.2伺服系统的结构。
6.伺服系统的动态参数（C）
6.1阶跨响应；
6.2伺服系统的几个动态参数。
1.伺服控制系统的原理。
1.机器人控制系统的特点及机器人有哪些控制方式；
2.机器人控制系统的基本单元。
第二节机器人控制系统结构（2学时）
1.理解交流伺服电动机的调速原理和方法；
2.了解机器控制系统的基本功能；
3.掌握机器人控制系统的基本结构。
交流伺服电动机的调速原理和方法，机器人控制系统的基本结构。
机器人控制系统的基本结构。
1.交流伺服电动机的调速原理（C）
1.1电动机机械特性；
1.2稳态精度；
1.3调速范围。
2.交流伺服电动机的调速方法（C）
3.机器人控制系统的基本组成
3.1交流电动机调速方法；
3.2变频调速方法。
4.机器人控制系统的基本结构（A）
4.1基本PLC的运动控制；
4.2基于PC和运动控制卡的运动控制；
4.3纯PC控制。
5.机器人控制系统的分层结构（A）
5.1机器人控制系统工作过程；
5.2机器人控制系统的硬件组成；
5.3机器人控制系统的软件组成。
1.交流伺服电动机的调速原理，机器人控制系统的基本结构。
复习本节课的主要内容。
第6章机器人的感觉系统（4学时）
第一节机器人的传感技术与内部传感器（2学时）
1.了解机器人的感官和感觉；
2.了解机器人传感器的分类；
3.掌握机器人的位置、角度和速度传感器的性质。
机器人的位置、角度和速度传感器的性质。
机器人的角度传感器性质。
1.机器人与传感器（C）
1.1人与机器人的感官；
1.2机器人的感觉。
2.机器人传感器的分类（C）
2.1内部传感器与外部传感器；
2.2接触式传感器与非接触式传感器。
3.机器人的位置传感器（A）
3.1电位计式传感器；
3.2光电式位置传感器。
4.机器人角度传感器（A）
4.1编码器的分类；
4.2绝对式光电编码器；
4.3增量式光电编码器。
5.机器人速度传感器（A）
5.1测速发电机；
5.2增量式光电编码器；
6.机器人的姿态传感器（C）
1.机器人的传感器性质。
1.复习本节所讲的内容。
第二节机器人的外部传感器与视觉系统（2学时）
1.了解机器人的力觉、听觉传感器；
2.了解机器人的视觉系统；
3.理解机器人触觉传感器的工作原理；
3.掌握机器人视觉系统的原理。
机器人触觉传感器的工作原理，机器人视觉系统的原理。
机器人视觉系统的原理。
1.机器人的触觉传感器（C）
1.1接近觉传感器；
1.2接触觉传感器；
1.3压觉传感器；
1.4滑觉传感器。
2.机器人的力觉传感器（C）
2.1力觉传感器概述；
2.2力觉传感器的工作原理；
2.3分布型传感器；
2.4腕力传感器。
3.机器人距离传感器（A）
3.1距离传感器概述；
3.2超声波距离传感器；
3.3红外距离传感器；
3.4激光距离传感器。
4.机器人听觉传感器（A）
4.1语音识别技术；
4.2语音识别方式。
5.机器人视觉系统的组成（A）
5.1机器人的视觉概述；
5.2机器人视觉系统的组成；
6.机器人的视觉原理与视觉信息的处理（C）
6.1CCD及其原理；
6.2图像信号的数字运算。
1.机器人的触觉传感器，机器人的视觉系统。
理论教学学时分配表
序号
项目（单元）
学时
内容
学时分配
1
第1章
4
第一节机器人的基本概念
2
第二节机器人的组成原理与应用技术
第2章
6
第一节机器人的分类
第二节机器人的基本术语、图形符号与技术参数
第三节机器人的运动学与动力学基础
3
第3章
第一节机器人机身和臂部机构
第二节机器人的腕部和手部机构
第三节机器人的行走机构
第4章
第一节机器人的驱动系统
第二节液压驱动与气压驱动系统
5
第5章
第一节机器人的控制系统与伺服控制系统
第二节机器人控制系统结构
第6章
第一节机器人的传感技术与内部传感器
第二节机器人的外部传感器与视觉系统
总计
28
7、校内实训（实验）内容及课时分配表
按照人才培养方案的要求，本课程安排28学时的实验实训，具体安排如下表：
内容
目的与要求
工业机器人图形的绘制
学会使用机器人的图形符号，掌握工业机器人的结构。
工业机器人的认识
了解工业机器人的组成部分，掌握它的工作原理和过程。
传感器的选择
掌握各各传感的功能，学会选择工业机器人的传感器。
工业机器人的语言认识
了解机器人的语言系统，掌握MOTOMAN机器人的示教再现编程。
机器人的离线编程与编程示例
学会使用示教器，掌握机器人离线编程技术，学会编程直线、圆弧的程序。
升级会员 