機(jī)器人控制技術(shù)教學(xué)大綱課程中文名稱：機(jī)器人控制技術(shù)課程英文名稱：RobotControlTechnology課程編號(hào)：204T0603學(xué)分：1學(xué)時(shí)：16（其中：講課學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0）先修課程：大學(xué)物理、自動(dòng)控制理論、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器、電機(jī)與拖動(dòng)適用專業(yè)：自動(dòng)化課程類別：專業(yè)拓展課程/選修使用教材：蔡自興,謝斌.《機(jī)器人學(xué)》第3版.清華大學(xué)出版社.2015.03開課單位：電氣與新能源學(xué)院課程簡(jiǎn)介：《機(jī)器人控制技術(shù)》是一門涉及到控制、機(jī)械、電子、電機(jī)等多門學(xué)科的技術(shù)，涵蓋了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，力和位置控制，控制算法設(shè)計(jì)等內(nèi)容，屬于自動(dòng)化領(lǐng)域知識(shí)的綜合運(yùn)用，為學(xué)生在各相關(guān)行業(yè)拓展工作做好準(zhǔn)備。一、課程性質(zhì)《機(jī)器人控制技術(shù)》是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中具有重要意義的專業(yè)選修課，它建立在大學(xué)物理、自動(dòng)控制理論、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器、電機(jī)與拖動(dòng)等課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，為自動(dòng)化專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的“四個(gè)自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認(rèn)識(shí)論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。課程目標(biāo)2：能將的機(jī)器人專業(yè)知識(shí)用于控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模求解與分析等。課程目標(biāo)3：能將的機(jī)器人專業(yè)知識(shí)用于控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題，進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)以及控制效果分析等。課程目標(biāo)4：能夠針對(duì)與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)的特定需求，通過(guò)程序設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)的采集、測(cè)試，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。三、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1.工程知識(shí)1.2能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的知識(shí)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)工程的具體對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并求解。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.問(wèn)題分析2.4能運(yùn)用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析過(guò)程的影響因素，獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)33.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能夠針對(duì)電力系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)的特定需求，完成元件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)4四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章、緒論1.教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人學(xué)的起源與發(fā)展（2）機(jī)器人的定義和特點(diǎn)（3）機(jī)器人的構(gòu)成與分類（4）機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域2.重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成。3.課程思政融入點(diǎn)：建設(shè)新型社會(huì)，助力老年人健康生活，機(jī)器人技術(shù)起著重要的技術(shù)支撐作用。4.考核要點(diǎn)：機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：1.2、1.4、1.6。第二章、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1.教學(xué)內(nèi)容：（1）位姿和坐標(biāo)系；（2）平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；（3）平移和旋轉(zhuǎn)齊次坐標(biāo)變換；（4）物體的變換和變換方程；（5）通用旋轉(zhuǎn)變換2.重點(diǎn)難點(diǎn)：位姿和坐標(biāo)系、平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。3.課程思政融入點(diǎn)：比較世界各國(guó)的特異機(jī)器人水平，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。4.考核要點(diǎn)：位姿和坐標(biāo)系、平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：2.1、2.3、2.7。第三章、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)1．教學(xué)內(nèi)容：（1）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示；（2）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解2.重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解。3.課程思政融入點(diǎn)：從求解算法入手，分析其對(duì)運(yùn)算精度、速度的影響，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)的精神。4.考核要點(diǎn)：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：3.1、3.5、3.8。第四章、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)1．教學(xué)內(nèi)容（1）剛體的動(dòng)力學(xué)方程；（2）機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的計(jì)算與簡(jiǎn)化。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：拉格朗日方程和牛頓-歐拉方程。3.課程思政融入點(diǎn)：介紹拉格朗日、牛頓和歐拉的國(guó)籍，喚起學(xué)生的愛國(guó)情懷，爭(zhēng)取更多的中國(guó)人在世界各個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角。4.考核要點(diǎn)：拉格朗日方程和牛頓-歐拉方程。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：4.4、4.5、4.7。第五章、機(jī)器人位置和力控制1．教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人控制與傳動(dòng)概述；（2）機(jī)器人的位置控制；（3）機(jī)器人的力和位置混合控制。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人的位置控制。3.課程思政融入點(diǎn)：從位置控制算法入手，分析其對(duì)運(yùn)算精度、速度的影響，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)的精神。4.考核要點(diǎn)：機(jī)器人的位置控制。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：5.1、5.5、5.6。第六章、機(jī)器人高級(jí)控制1．教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人變結(jié)構(gòu)控制；（2）機(jī)器人的自適應(yīng)控制；（3）機(jī)器人的智能控制。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人自適應(yīng)控制。3.課程思政融入點(diǎn)：從自適應(yīng)控制算法入手，分析其對(duì)運(yùn)算精度、速度的影響，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)的精神。4.考核要點(diǎn)：機(jī)器人自適應(yīng)控制。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：6.3、6.6、6.9。第七章、機(jī)器人傳感器1．教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人傳感器概述；（2）內(nèi)傳感器；（3）外傳感器；（4）機(jī)器人視覺(jué)裝置。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人的視覺(jué)裝置。3.課程思政融入點(diǎn)：從自適應(yīng)控制算法入手，分析其對(duì)運(yùn)算精度、速度的影響，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)的精神。4.考核要點(diǎn)：位移傳感器、觸覺(jué)傳感器。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：7.1、7.4、7.7。第八章、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)1．教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器人編程要求與語(yǔ)言類型；（2）機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能；（3）常用的機(jī)器人編程語(yǔ)言；（4）機(jī)器人的離線編程（5）基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真2.重點(diǎn)難點(diǎn)：基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真。3.課程思政融入點(diǎn)：程序設(shè)計(jì)是動(dòng)手能力的進(jìn)一步提升，培養(yǎng)學(xué)生的工程師求是的態(tài)度。4.考核要點(diǎn)：基于Matlab的機(jī)器人學(xué)仿真。5.教學(xué)方法：基于雨課堂教學(xué)。6.作業(yè)安排：8.1、8.5、8.8五、教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配支撐的課程目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第一章緒論21、2第二章機(jī)器人數(shù)學(xué)基礎(chǔ)21、2、3第三章機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)21、2、3、4第四章機(jī)器人動(dòng)力學(xué)21、2、3、4第五章機(jī)器人位置和力控制21、2、3、4第六章機(jī)器人高級(jí)控制21、2、3、4第七章機(jī)器人傳感器21、2、3、4第八章機(jī)器人程序設(shè)計(jì)21、2、3、4六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：開卷考試占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)和雨課堂30%、課程作業(yè)10%。期末考試采用開卷筆試。支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)考核與評(píng)價(jià)方式合計(jì)平時(shí)成績(jī)（40%）期末考試（60%）課堂表現(xiàn)30%課程作業(yè)10%開卷考試課程目標(biāo)155指標(biāo)點(diǎn)1.2課程目標(biāo)2152035指標(biāo)點(diǎn)2.4課程目標(biāo)3102030指標(biāo)點(diǎn)3.2課程目標(biāo)4102030總分占比%40601002.課程考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)高于預(yù)期達(dá)到預(yù)期低于預(yù)期優(yōu)秀良好合格不合格1.通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的“四個(gè)自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認(rèn)識(shí)論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。（5分）平時(shí)表現(xiàn)543<32.能將的機(jī)器人專業(yè)知識(shí)用于控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模求解與分析等。（35分）課堂表現(xiàn)課程作業(yè)期末考試31-3527-3021-26<213.能將的機(jī)器人專業(yè)知識(shí)用于控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題，進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)以及控制效果分析等。（30分）課堂表現(xiàn)課程作業(yè)期末考試27-3024-2618-23<184.能夠針對(duì)與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)的特定需求，通過(guò)程序設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)的采集、測(cè)試，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。（30分）課堂表現(xiàn)課程作業(yè)期末考試27-3024-2618-23<18七、參考書目：1、蔡自興,謝斌.《機(jī)器