《機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)大綱

適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案

課程代碼：22159011

課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)選修課

學(xué)分：2學(xué)分

學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論24學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）

先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、機(jī)械原理和理論力學(xué)等

后續(xù)課程：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)電綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)

適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)、機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)（專(zhuān)升本）

開(kāi)課單位：智能工程學(xué)院

一、課程說(shuō)明

《機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)》是機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)選修課。本課程主要是學(xué)習(xí)機(jī)器人學(xué)的

基礎(chǔ)知識(shí)，包括機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、咨制基礎(chǔ)以及機(jī)器人常用傳感器等。

注重機(jī)械人學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)部分的學(xué)習(xí)，包括齊次"標(biāo)變換、D-H參數(shù)法等內(nèi)容，培養(yǎng)

學(xué)生能夠?qū)⒑?jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)模型并加以分析的能力。

二、課程目標(biāo)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：

課程目標(biāo)I：能正確運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人

控制技術(shù)、機(jī)器人傳感器等主要內(nèi)容知識(shí)分析工程需求，具備機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、運(yùn)動(dòng)

學(xué)及動(dòng)力學(xué)建模與仿真、機(jī)器人控制等能力；了解工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢(shì)、其它應(yīng)

用等。

課程目標(biāo)2：掌握工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)、機(jī)械結(jié)構(gòu)組成、坐標(biāo)系變換、動(dòng)力學(xué)建模等基本知

識(shí)，能夠合理選擇機(jī)器人種類(lèi)和設(shè)計(jì)機(jī)器人應(yīng)用方案。

課程目標(biāo)3：引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)辯證法看待和解決問(wèn)題；激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷

和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的大國(guó)工匠精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維；樹(shù)立正確的勞動(dòng)觀

念，形成良好的勞動(dòng)習(xí)慣，具有勞動(dòng)精神和勞動(dòng)能力。

三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求

《機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表L

表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系

支撐

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)

強(qiáng)度

1.工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)1.1掌握數(shù)學(xué)知識(shí)并能課程目標(biāo)1:掌握機(jī)器人學(xué)的基

M

學(xué)、自然科學(xué)、工程基將其用于解決機(jī)械電礎(chǔ)知以，包括機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)組

礎(chǔ)和機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)子工程問(wèn)題。成、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制基礎(chǔ)

知識(shí)用于解決復(fù)雜工程等內(nèi)容。

問(wèn)題。

2.問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用

2.2能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然

數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程課程目標(biāo)2：能夠?qū)τ趯?shí)際較為

科學(xué)和工程科學(xué)的基

科學(xué)的基本原理，識(shí)別、復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)學(xué)的

本原理和方法，對(duì)機(jī)械

表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究方法建立其模型，并加以分析；M

設(shè)計(jì)、制造及其自動(dòng)化

分析復(fù)雜的機(jī)械電子領(lǐng)培養(yǎng)學(xué)生不怕困難，勇于迎接挑

領(lǐng)域/系統(tǒng)的復(fù)雜工程

域工程問(wèn)題，以獲得有戰(zhàn)的科學(xué)精神。

問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別和描述。

效結(jié)論。

注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。

四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配

1.理論部分

理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。

表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配

理論實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的課

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)程目標(biāo)

1.概述

1.1機(jī)器人概述

1.2機(jī)器人的分類(lèi)

1.3工業(yè)機(jī)器人的

組成與技術(shù)參數(shù)教學(xué)要求：（1）了解機(jī)器人的由來(lái)及發(fā)展；

1.4春秋時(shí)期的木（2）掌握機(jī)器人的分類(lèi)、組成以及主要技

鳥(niǎo)、三國(guó)時(shí)期的木牛術(shù)參數(shù)。21、3

流馬、張衡發(fā)明的重點(diǎn)：機(jī)器人的分類(lèi)、組成。

“候風(fēng)地動(dòng)儀”-難點(diǎn)：機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)。、

幾千年的文明史和

悠久的傳統(tǒng)文化，進(jìn)

而激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)

情懷。

2.機(jī)器人的機(jī)械結(jié)

構(gòu)

2.1驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)教學(xué)要求：（1）掌握機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)組

2.2機(jī)身和臂部結(jié)成；

構(gòu)（2）熟悉機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成及原理；

2.3腕部結(jié)構(gòu)（3）熟悉機(jī)器人其他各部分機(jī)構(gòu)的組成及

422、3

2.4手部結(jié)構(gòu)原理。

2.5行走機(jī)構(gòu)重點(diǎn)；機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.6中國(guó)第一臺(tái)弧焊以及其他各部分機(jī)構(gòu)。

機(jī)器人華宇I(lǐng)型背后難點(diǎn)：機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

的故事一自主創(chuàng)新

精神、責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

3.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)教學(xué)要求：（1）掌握機(jī)器人的位置和姿態(tài)

3.1概述的表示方法；

3.2物體在空間中（2）掌握機(jī)器人位姿描述、坐標(biāo)變換、齊

641、3

的位姿描述次坐標(biāo)變換；

3.3其次坐標(biāo)變換（3）掌握機(jī)器人的連桿D-H參數(shù)，并可以

3.4變換方程的建簡(jiǎn)單實(shí)際應(yīng)用的正運(yùn)動(dòng)學(xué)求解。

立重點(diǎn)：機(jī)器人的齊次坐標(biāo)變換、D-H參數(shù)。

3.5RPY角和歐拉角難點(diǎn)：D-H參數(shù)。

3.6機(jī)器人連桿D-H

參數(shù)及其坐標(biāo)變換

3.7中國(guó)在機(jī)器人運(yùn)

動(dòng)學(xué)研究方面的最

新成果和技術(shù)，致敬

默默無(wú)私奉獻(xiàn)的國(guó)

家科技工作者

4.機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)

初步教學(xué)要求：（1）掌握速度雅克比矩陣、力

4.1速度雅克比矩雅克比矩陣；

陣及速度分析（2）掌握利用拉格朗日法對(duì)機(jī)器人的簡(jiǎn)單

421、2

4.2力雅克比矩陣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題求解

及靜力分析重點(diǎn)：速度雅克比矩陣、力雅克比矩陣。

4.3動(dòng)力學(xué)分析難點(diǎn)：機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析。

5.機(jī)器人的控制基

礎(chǔ)教學(xué)要求：（1）掌握機(jī)器人的控制系統(tǒng)與

5.1機(jī)器人的控制控制方式；

系統(tǒng)和控制方式（2）熟悉單關(guān)節(jié)機(jī)器人模型的建立過(guò)程；

41、2

5.2單關(guān)節(jié)機(jī)器人（3）了解基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)的控制。

模型和控制重點(diǎn)：?jiǎn)侮P(guān)節(jié)機(jī)器人模型與控制。

5.3基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)難點(diǎn)：基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)的控制。

的控制

6.機(jī)器人的感覺(jué)系

統(tǒng)

6.1機(jī)器人傳感器

教學(xué)要求：（1）熟悉機(jī)器人傳感技術(shù)；

概述

（2）了解不同的內(nèi)、外傳感器在機(jī)器人中

6.2位置和位移傳

應(yīng)用。21、3

感器

重點(diǎn)：機(jī)器人傳感技術(shù)、內(nèi)、外傳感器。

6.3速度傳感器

難點(diǎn)：內(nèi)、外傳感器。

6.4中天智領(lǐng)人機(jī)交

互系統(tǒng)一一核心技

術(shù)應(yīng)牢牢掌握

7.機(jī)器人在不同應(yīng)

用領(lǐng)域的舉例

7.1機(jī)器人的應(yīng)用

準(zhǔn)則和步驟教學(xué)要求：了解機(jī)器人在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

重點(diǎn)：焊接、噴涂機(jī)器人系統(tǒng)及應(yīng)用。2、

7.2焊接機(jī)器人系12

統(tǒng)及應(yīng)用難點(diǎn)：焊接、噴涂機(jī)器人系統(tǒng)及應(yīng)用。

7.3噴涂機(jī)器人機(jī)

系統(tǒng)應(yīng)用

合計(jì)248

2.實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。

表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)

對(duì)應(yīng)的課

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

程目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：介紹機(jī)器人的各種機(jī)構(gòu)組成及

機(jī)械結(jié)構(gòu)組成。

1.機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)21、3

實(shí)驗(yàn)要求：清楚觀察機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組

成。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用仿真軟件學(xué)習(xí)齊次坐標(biāo)變

換、D-H參數(shù)得建立以及求解正、逆運(yùn)動(dòng)

2.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)

學(xué)問(wèn)題。41、2、3

驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)要求：對(duì)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人進(jìn)行粗略測(cè)

繪，并建立起其D-H參數(shù)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用仿真軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)

單的動(dòng)力學(xué)分析并求解。

3.機(jī)器人動(dòng)力學(xué)實(shí)

實(shí)驗(yàn)要求：己知六關(guān)節(jié)機(jī)器人的位移、速21、2

驗(yàn)

度以及加速度，求解加在各個(gè)關(guān)機(jī)的驅(qū)動(dòng)

力矩。

合計(jì)8

五、教學(xué)方法及手段

本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能

力的培養(yǎng)。使學(xué)生掌握仿機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)使學(xué)生具備對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)際的機(jī)器人系統(tǒng)

建立其模型并加以分析的能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)任務(wù)式教學(xué)、討論式教學(xué)加深學(xué)生對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)

力學(xué)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新忍維。

六、課程資源庫(kù)

I.教材：韓建海著.《工業(yè)機(jī)器人》（第四版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2022年

2.參考書(shū)：

（1）芮延年主編.《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008年.

（2）張憲民主編.《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2017

年.

（3）楊杰忠主編.《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2017年.

3.期刊：

（1）范李平，熊威，吳喜春等.一種高壓開(kāi)關(guān)室懸掛軌道式智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與應(yīng)

用[J].電氣開(kāi)關(guān).2021,59（04）:14-18.

（2）堇鵬濤.焊接機(jī)器人在結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)制造中的應(yīng)用[J].陜西煤炭.2021,40（Sl）:

158-160.

（3）林雅峰.一種軌道式巡檢機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化.

2021,50（04）:162-165.

（4）羅傳孝,劉輝,張子彬.焊接機(jī)器人的選擇和應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新.2021X24）:

173-174.

（5）A.S.M.,AkhtarH.F.,HabibahH.Robotapplicationsforautism:acomprehensive

review[J].DisabilityandRehabilitation:AssistiveTechnology.2021,16（6）.

4.網(wǎng)絡(luò)資源：

（1）hilD：〃www』/course/1452.hlml.東南大學(xué)《機(jī)器人技術(shù)》精品專(zhuān)業(yè)課.

（2）hilD：〃/中國(guó)機(jī)器人網(wǎng).

七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐

課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末課程報(bào)告成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則

及對(duì)課程口標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4o

表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐

考核占謁限目標(biāo)

考核/評(píng)價(jià)細(xì)則

環(huán)節(jié)比12工

課

（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考VVV

堂

核,滿(mǎn)分100分。

表8

（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比

現(xiàn)332

例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。

（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告VV

過(guò)質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿(mǎn)分100分；

實(shí)

程（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成漬的平均值

驗(yàn)12

性作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。552

考（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)

核入課程總評(píng)成績(jī)。

（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和VV

掌握程度，滿(mǎn)分100分;

作（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為

20

業(yè)此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。884

（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)

入課程總評(píng)成績(jī)。

（1）報(bào)告成績(jī)100分，以報(bào)告成績(jī)乘以其在總評(píng)成J

末

期績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。

程

課（2）主要考核機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、

60

告

報(bào)控制基礎(chǔ)、傳感器等內(nèi)容。203010

（3）報(bào)告內(nèi)容為：背景現(xiàn)狀、內(nèi)容設(shè)計(jì)、總結(jié)、參

考文獻(xiàn)、報(bào)告質(zhì)量格式等。

合計(jì)：100分364618

八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定

1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定

考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末課程報(bào)告等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行

考核評(píng)價(jià)。

考核基本要求：考核總成績(jī)由期末課程報(bào)告和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末課

程報(bào)告成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%）,包括背景現(xiàn)狀、內(nèi)容設(shè)計(jì)、總結(jié)、參考文獻(xiàn)、報(bào)告

質(zhì)量格式等；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）o

2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)

過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。

表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

所占

考核方式比重100x^9090>x28080X27070>x260x<60

（%）

積極參與教認(rèn)真參與

偶爾參與教上課不認(rèn)

學(xué)活動(dòng)，踴躍教學(xué)活動(dòng)，上課不認(rèn)

學(xué)活動(dòng)，回真，偶爾參

課堂表現(xiàn)20回答問(wèn)題，準(zhǔn)回答問(wèn)題真，不參與

答問(wèn)題準(zhǔn)確與教學(xué)活

確率大于準(zhǔn)確率大教學(xué)活動(dòng)。

率大于70%。動(dòng)。

90%o于80%。

作業(yè)完整，思作業(yè)完整，不交作業(yè)2不交作業(yè)4不交作業(yè)5

路清晰，準(zhǔn)確準(zhǔn)確率大次以?xún)?nèi)，準(zhǔn)次以?xún)?nèi)，準(zhǔn)次以上，準(zhǔn)

作業(yè)50

率大于90%,于80%,字確率大于確率大于確率小于

字跡工整。跡工整。70%.60%.60%o