工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 課程大綱

Page1Page5《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程大綱一、課程定位《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)一門專業(yè)基本能力課程。學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生已經(jīng)具備了電路分析能力，掌握了機(jī)械樣圖的識(shí)讀與繪制的能力。在本課程中，掌握常見工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系概念為后續(xù)《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程》等課程做知識(shí)準(zhǔn)備；學(xué)習(xí)典型的機(jī)構(gòu)類型、常用的傳動(dòng)元件為后續(xù)《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)》等課程服務(wù)；認(rèn)識(shí)傳感技術(shù)與控制技術(shù)等，為后續(xù)《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》等課程中技術(shù)的綜合應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。先修課程：《機(jī)電工程技術(shù)基礎(chǔ)》、《工程制圖》。后續(xù)課程：《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程》、《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》、《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)》。二、課程目標(biāo)1．知識(shí)目標(biāo)掌握工業(yè)機(jī)器人的定義；了解工業(yè)機(jī)器人的種類及發(fā)展趨勢(shì)；掌握工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系的建立與變換知識(shí)；掌握工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)基本概念；掌握工業(yè)機(jī)器人中常用傳感技術(shù)的基本概念；掌握工業(yè)機(jī)器人常用的控制方式；了解工業(yè)機(jī)器人編程方式；全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)；2.能力目標(biāo)具有看懂工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)的能力；具有繪制工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的能力；具有按坐標(biāo)系計(jì)算工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的能力；具有識(shí)別與應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的能力；具有識(shí)別與應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的能力；3．素質(zhì)目標(biāo)提高分析與解決問題的能力；提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；提高組織管理能力；培養(yǎng)學(xué)生具備相應(yīng)崗位職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。課程內(nèi)容與要求序號(hào)課程單元知識(shí)能力點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)參考學(xué)時(shí)編號(hào)內(nèi)容1工業(yè)機(jī)器人概述1-1機(jī)器人的由來及定義機(jī)器人神話傳說及作品；世界各組織結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)器人的定義了解機(jī)器人的由來、定義；了解國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展概況及應(yīng)用。掌握工業(yè)機(jī)器人的基本組成；掌握工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)；掌握工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。81-2國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概況及趨勢(shì)美日中等國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展及趨勢(shì)1-3工業(yè)機(jī)器人的基本組成機(jī)器人三大部分6個(gè)子系統(tǒng)簡(jiǎn)介1-4工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)的定義及例子分析（--連桿、關(guān)節(jié)、自由度、剛度、定位精度、重復(fù)性、工作空間）1-5繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖各類運(yùn)動(dòng)副圖形符號(hào)及典型結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫法2工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)2-1工業(yè)機(jī)器人各軸與各類坐標(biāo)系工業(yè)機(jī)器人的軸、直角坐標(biāo)系、機(jī)座坐標(biāo)系、絕對(duì)坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、機(jī)械接口坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系（TCS）其他類型坐標(biāo)系（用戶坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、安川工業(yè)機(jī)器人中的坐標(biāo)系）掌握工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系分類、定義及特點(diǎn)；掌握工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)描述。理解工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)變換，會(huì)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、反向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算與機(jī)器人的速度計(jì)算。122-2位姿的直角坐標(biāo)描述與變換點(diǎn)的直角坐標(biāo)、剛體位姿的直角坐標(biāo)描述、坐標(biāo)變換（坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)、復(fù)合變換）2-3位姿的齊次坐標(biāo)與變換點(diǎn)的齊次坐標(biāo)、物體的齊次坐標(biāo)、手爪位姿的齊次坐標(biāo)描述及其變換2-4工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算平面中正向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算；平面中反向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算2-5工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度與末端操作器運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系（雅可比矩陣）3工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)3-1五大類機(jī)構(gòu)特征、特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)分類了解工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的類型；熟悉工業(yè)機(jī)器人典型機(jī)構(gòu)特點(diǎn)。掌握工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器分類及典型結(jié)構(gòu)；掌握工業(yè)機(jī)器人手腕、手臂的典型結(jié)構(gòu)；掌握工業(yè)機(jī)器人機(jī)座的結(jié)構(gòu)；掌握工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)元件及其傳動(dòng)方式。143-2手部特點(diǎn)、要求、分類工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器簡(jiǎn)介、夾鉗式取料手、吸附式取料手、專用末端操作器及轉(zhuǎn)接器、其他多指靈巧手3-3手腕、手臂與機(jī)座的特點(diǎn)、分類手腕的特點(diǎn)、分類及柔順手腕介紹；手臂的特點(diǎn)及分類；固定式機(jī)器人機(jī)座與移動(dòng)式機(jī)器人機(jī)座3-4識(shí)別工業(yè)機(jī)器人中常用軸承、齒輪、減速器等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)軸承介紹；齒輪傳動(dòng)分類、基本知識(shí)與應(yīng)用；行星齒輪結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)原理、特點(diǎn)；諧波齒輪結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)原理、特點(diǎn)；滾珠絲杠與同步帶傳動(dòng)特點(diǎn)3-5識(shí)別手部與臂部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類別、特點(diǎn)手部與臂部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分類分析4工業(yè)機(jī)器人感覺系統(tǒng)4-1識(shí)別選用位置、位移與測(cè)距傳感器電位器式位移傳感器類型、結(jié)構(gòu)原理、光電編碼器結(jié)構(gòu)、分類及原理等了解工業(yè)機(jī)器人中常用傳感器種類。掌握工業(yè)機(jī)器人位置和位移傳感器、速度傳感器和視覺技術(shù)。理解工業(yè)機(jī)器人觸覺傳感器、接近覺傳感器和其他外部傳感器。124-2識(shí)別選用角速度傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器、測(cè)速發(fā)電機(jī)4-3視覺系統(tǒng)的硬件組成與應(yīng)用視覺傳感器、計(jì)算機(jī)、圖像處理機(jī)4-4識(shí)別工業(yè)機(jī)器人觸覺、接近覺和其他傳感器霍爾式、電磁式、電感式與電容式傳感器、超聲波傳感器等5工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)5-1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)認(rèn)知工業(yè)人控制系統(tǒng)的硬件與軟件、控制特點(diǎn)與功能掌握工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)、功能，能選用合適的控制方式完成任務(wù)。了解工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)類型及控制方式。65-2工業(yè)機(jī)器人控制方式點(diǎn)位控制與連續(xù)軌跡控制方式等5-3電動(dòng)機(jī)控制的認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)、變換器的介紹，電動(dòng)機(jī)的控制6工業(yè)機(jī)器人編程6-1工業(yè)機(jī)器人編程方式工業(yè)機(jī)器人順序控制的編程、示教方式編程、脫機(jī)編程熟悉工業(yè)機(jī)器人編程方式、編程語言。了解工業(yè)機(jī)器人編程要求。掌握工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)單的離線編程仿真。66-2工業(yè)機(jī)器人編程語言國(guó)外常用機(jī)器人編程語言6-3仿真軟件介紹在仿真軟件中離線編程仿真模擬7工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用7-1行業(yè)中機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例食品生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、機(jī)械加工等行業(yè)中機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例熟悉工業(yè)機(jī)器人的典型應(yīng)用。掌握工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成。6合計(jì)64四、教學(xué)條件1.師資隊(duì)伍擔(dān)任本課程的主講教師需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的種類、應(yīng)用、發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)與傳感系統(tǒng)等非常了解，具備工業(yè)機(jī)器人控制編程的能力。在教學(xué)組織能力方面，本課程的主講教師應(yīng)具備基本的設(shè)計(jì)能力，即根據(jù)本課程大綱制定詳細(xì)的授課計(jì)劃，對(duì)每一堂課的教學(xué)過程精心設(shè)計(jì)；還應(yīng)具備較強(qiáng)的施教能力、課堂掌控能力和應(yīng)變能力。2.實(shí)訓(xùn)條件建議（1）校內(nèi)實(shí)訓(xùn)條件序號(hào)主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱所需主要設(shè)備名稱1機(jī)器人的認(rèn)識(shí).工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用系統(tǒng)2機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)認(rèn)知工業(yè)機(jī)器人典型結(jié)構(gòu)模型3機(jī)器人示教編程與再現(xiàn)控制帶有示教功能的機(jī)器人系統(tǒng)4機(jī)器人的離線編程仿真離線編程軟件、計(jì)算機(jī)（2）校外實(shí)訓(xùn)條件序號(hào)校外實(shí)訓(xùn)基地名稱條件要求承擔(dān)的教學(xué)內(nèi)容1工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)具備生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)與能力工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)知2工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用企業(yè)工業(yè)機(jī)器人各種典型生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的認(rèn)知3.課程教學(xué)資源序號(hào)資源網(wǎng)站名稱網(wǎng)址主要內(nèi)容1課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站微課、動(dòng)畫、習(xí)題等2“ABB中國(guó)網(wǎng)站/cn3安川電機(jī)（中國(guó)）有限公司網(wǎng)站/五、課程教學(xué)建議1.教材選用和編寫建議許文稼，張飛.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)校本教材2015.6許文稼，張飛.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書校本教材2015.62.教學(xué)方法與手段本課程作為入門課程，以理論學(xué)習(xí)為主，動(dòng)手操作較少，主要采用講授法，以案例教學(xué)法、情境教學(xué)法等為輔展開教學(xué)。課上借助多媒體教學(xué)手段，播放企業(yè)訪問視頻、博覽會(huì)錄像，仿真動(dòng)畫等，同時(shí)使用P