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《机器人建模与仿真》教学大纲 课程名称(汉): 《机器人建模与仿真》 课程名称(英):Robot Modeling and Simulation 课程代码： 课程类型： 专业教育平台专业选修课程模块 适用对象： 机器人工程专业三年级本科层次 学时/学分： 48学时(其中理论32学时、实验16学时)/2.5学分 先修课程： 《机械设计基础》、 《机械制图》、 《高等数学》、 《线性代数》 方案版本： 2021版 一、课程简介 (150—200字) 《机器人建模与仿真》是面向机械制造自动化、机械电子工程、航空航天等 专业的一门研究生专业课程。本课程主要介绍机器人的基本原理及应用，阐述机 器人的性能仿真、运动与控制的基本理论与方法。通过本课程学习，使学生掌握 机器人的基本原理及知识，了解机器人运动模型的建立及性能指标的分析方法， 熟悉机器人的基本控制方法，为机器人的设计和应用提供技术支撑。 二、教学目标 课程目标1: 掌握机器人运动学及动力学的基础理论与建模方法，掌握机器人控 制系统建模方法。 课程目标2: 掌握Adams软件的仿真原理与基本操作，能熟练运用Adams进行串、 并联机器人的运动仿真。掌握基于MATLAB的控制仿真，能熟练运用Simulink进 行机器人的建模与仿真。掌握Adams与MATLAB的联合仿真方法。 课程目标3: 培养运用数学方法及计算机软件分析、解决工程问题的能力。 三、课程目标对机器人工程专业毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点(非认证专业可以省略本项内容) 课程目标 支撑 权重 问题分析 1、3 0.06 设计/开发解决方案 1、3 0.02 研究 1、2、3 0.07 使用现代工具 2、3 0.06 四、教学内容及其基本要求 序号 教学内容 教学要求(包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等) 对应课程 目标 1 第1章绪论 重点：机器人建模与仿真的内容 教学方法：讲授+讨论 教学要求：理解、掌握机器人建模与仿真的内容与 意 义 。 1、3 2 第2章机器人系 统与建模基础 重点：机器人的数学基础及建模方法 难点：机器人的数学基础及建模方法 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握机器人的数学基础和建模方法。 1、3 1 第3意 Adams仿 真原理与基本操 作 实践1:Adams基 本操作 重点：多刚体动力学建模与求解；Adams运动及动 力学仿真 难点：多刚体动力学建模与求解；Adams运动及动 力学仿真 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握多刚体动力学建模与求解的方法； 熟练运用Adams进行运动学和动力学仿真。 1、3 2 第4章移动机器 人运动仿 实践2:移动机器 人运动仿真 重点：机器人的运动学仿真 难点：机器人的运动学仿真 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握两轮机器人及自平衡机器人的运动 学仿真方法及步骤。 1、3 5 第5章臂式机器 人运动仿真 实践3:并联机器 人运动仿真 重点：串联及并联机器人的运动仿真 难点：串联及并联机器人的运动仿真 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握串联及并联机器人的运动仿真方法 及步骤，并能熟练运用Adams软件进行仿真。 1、2、3 6 第6章MATLAB 程序设计与仿真 基础 实践4:Matlab调 试 重点：Matlab软件程序设计；Simulink仿真基础 难点：Simulink仿真基础 教学方法：讲授+讨论 教学要求：了解MATLAB软件及简单的程序设计； 初步掌握用Simulink进行等动态系统仿真的方法。 1、2、3 7 第7章移动机器 人控制仿真 实践5: Matlab Simulink移动机器 人控制仿真 重点：PID控制；反馈控制仿真；反步法原理；轨 迹跟踪控制仿真； 难点：反馈控制仿真；轨迹跟踪控制仿真； 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握机器人的反馈控制仿真及反步法控 制仿真的方法，能够运用Simulink进行控制仿真。 1、2、3 序号 教学内容 教学要求(包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等) 对应课程 目标 8 第8章臂式机器 人控制仿真 实践6: Matlab Simulink臂式机器 人控制仿真 重点：机械臂的PID控制仿真、滑模控制仿真 难点：机械臂的PID控制仿真、滑模控制仿真 教学方法：讲授+讨论 教学要求：机械臂的PID控制仿真、滑模控制仿真。 1、2、3 9 第9章Adams与 MATLAB联合机 器人仿真 实践7:前轮转向 驱动型机器人联 合仿真 实践8:直角坐标 型机器人联合仿 真 重点：Adams与MATLAB联合仿真 难点：Adams与MATLAB联合仿真 教学方法：讲授+讨论 教学要求：掌握Adams与MATLAB联合机器人的 仿真方法，能够熟练进行联合仿真。 2