《机器人技术基础》教学大纲-金陵科技学院-机器人技术基础研究性课程.PDFVIP

《机器人技术基础》教学大纲 Fundamentals of Robotics 适用专业：自动化专业 课程编号：0808417005 前修课程：高等数学、电路基础、自动控制原理、信号与系统 学分： 总学时：48 一、课程性质、目的与要求 课程性质：专业课 课程目的：本课程是自动化类专业的专业方向课。课程包括了机器人学所有必要的基 础知识、机器人部件和子系统以及机器人应用等内容。本课程包含了研究机器人必需 掌握一些基础知识，给出了机器人力学的分析方法和轨迹规划，讨论了驱动器、传感 器、视觉系统等用于机器人的部件。通过该课程的学习，建立机器人的基本概念，熟 悉机器人的基本分析及轨迹规划方法，为学生学习后续课程以及从事与本专业有关的工 程技术等工作打下一定的基础。 课程要求:了解机器人的发展历史、构成、特征及应用等；掌握机器人的正向和逆向 运动学，包括坐标的描述、变换、位姿分析以及机器人运动学的 D-H 描述等；熟悉机 器人坐标的微分运动和速度分析；掌握用拉格朗日力学作为主要分析和研究方法对机 器人动力学和相关力的分析；掌握关节空间和直角坐标空间的路径和轨迹规划；熟悉 并掌握机器人中用到的驱动器和传感器。 二、教学内容 理论总学时：40 学时 第一章：绪论 3 课时 基本要求：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。 重点：机器人的特点、结构与分类；机器人的定义。 难点：机器人学与人工智能的关系；机器人的自由度。 第二章：数学基础 5 课时 基本要求：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。 重点：机器人位置和姿态的表示；物体的变换及逆变换；齐次坐标变换。 难点：机器人的通用旋转变换；平移和旋转坐标系映射。 第三章：机器人运动学 7 课时 基本要求：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。 重点：机器人运动方程的表示；机械手运动方程的求解。 难点：机器人的雅可比公式；平移变换的不同坐标系表示。 第四章：机器人动力学 5 课时 基本要求：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。 重点：刚体的动力学方程；机械手动力学方程的计算与简化；二连杆机械手动力学方 程；机器人的动态特性。 难点：质点动能和位能的计算；三连杆机械手的速度和加速度方程；机械手的静态特 性。 第五章：机器人控制 7 课时 基本要求: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；熟悉位置控制、自适应模糊控制；设计可靠使用的机器人机械手控制器。 重点：机器人的位置控制；机器人的柔顺控制；机器人的分解运动控制。 难点：.单关节位置控制器的结构与模型； 柔顺运动与柔顺控制；柔顺运动位移和力 混合控制的计算；分解运动速度控制。 第6 章 机器人传感器 6 课时 基本要求：通过本章内容的教学，使学生熟悉机器人各种常用的传感器，为在智能机 器人上应用传感器打下基础。 重点：应用传感器时应考虑的问题；速度和加速度传感器； 触觉传感器；接近度传 感器。 难点：机器人眼； 视频信号数字