第一篇：機器人及控制技術教學大綱

機器人及控制技術教學大綱

第一篇 機器人控制的數學基礎

第一章 引言 第二章 拓撲學基礎 第三章近世代數基礎

第二篇 機器人本體控制（自學）第一章 引言 第二章

剛體運動

第三章 機器人運動學

第四章 機器人動力學

第三篇 機器人手指抓取控制

第一章 引言

第二章 微分幾何學基礎 曲線幾何（The Geometry of Curves）2 曲面(Surfaces)3 曲率(Curvatures)4 恒平均曲率曲面(Constant Mean Curvatures Surfaces)5 側地線，度量和等長(Geodesics, Metrics and Isometries)6 完整和Gauss-Bonnet定理(Holonomy and the Gauss-Bonnet theorem)第三章 機器人手指抓取運動學

第四章 機器人手指抓取動力學

第四章 機器人技術最新進展

第二篇：《驅動電機及控制技術》教學大綱

《驅動電機及控制技術》教學大綱

一、授課對象

本課程適用于 汽車服務系新能源汽車制造與裝配專業（中、高級）班 三年 制 二、課程學時

總學時 108課時，6課時/周，1學期授完。

三、課程的任務和目的

本課程是中等職業學校電子技術應用與維修專業教材，是一門機電類專業課程。其任務是：使學生掌握常用電動機的結構及其控制方法，培養學生對常用電動機的維護、保養與檢修的技能和解決實際問題的能力；對學生進行職業意識培養和職業道德教育，提高學生的綜合素質與職業能力，增強學生適應職業變化的能力，為學生職業生涯的發展奠定基礎。

本課程目的是：使學生能掌握電動類、制冷類日用電器中主要使用的三種電動機——單相異步電動機、直流電動機和單相串勵電動機的結構、原理及應用，以及電動類、制冷空調類電器專用電動機的結構及其控制方法。熟悉對上述電動機進行維護、保養與檢修。結合生產生活實際，培養學生對所學專業知識的興趣和愛好，養成自主學習與探究學習的良好習慣，從而能夠解決專業技術實際問題，養成良好的工作方法、工作作風和職業道德。

四、課程內容和要求

第一章：直流電動機 8課時 1．教學內容：

第一節：直流電動機的結構和分類

第二節：直流電動機的工作原理與運行特性 第三節：直流電動機的起動、反轉和調速。

2．教學要求與建議：了解直流電動機的基本結構和分類，掌握直流電動機的基本工作原理，理解直流電動機的起動、反轉、調速的原理和方法，初步了解直流電動機常見故障的檢修方法。

第二章：單相異步電動機 10課時 1.教學內容：

第一節：異步電動機的結構和工作原理 第二節：單相異步電動機的分類 第三節：單相異步電動機的反轉和調速

2．教學要求與建議：了解單相異步電動機的基本結構，掌握單相異步電動機的基本工作原理，理解異步電動機的分類和起動方式，了解單相異步電動機的反轉、調速的原理和方法，初步了解單相異步電動機常見故障及其檢修方法。第三章：單相串勵電動機 12課時

1、教學內容

第一節：單相串勵電動機的結構和運轉原理 第二節：單相串勵電動機的運行特性 第三節：單相串勵電動機的反轉和調速

2、教學要求與建議：理解單相串勵電動機的基本結構和工作原理，了解單相串勵電動機的主要特點和應用。

第四章：三相異步電動機 16課時 1．教學內容：

第一節：三相異步電動機的結構和工作原理 第二節：三相異步電動機的運行特性

第三節：三相異步電動機的反轉、起動和調速 2．教學要求與建議：

了解三相異步電動機的基本結構，掌握三相異步電動機的基本工作原理和運行特性，理解三相異步電動機起動、反轉與調速的原理和方法。

第五章：其他類型的電動機簡介 10課時

1、教學內容：

第一節：單相同步電動機 第二節：步進電機

2、教學要求與建議：

了解其他類型的電動機（包括單相同步電動機、步進電機和直線電動機）的基本結構、原理和應用。

第六章：電風扇電動機及其控制 16課時

1、教學內容： 第一節：電風扇電動機 第二節：電風扇控制電路

2、教學要求與建議：

掌握電風扇的電控方式，各種常用電控器件的結構、原理和使用方法；能夠閱讀典型的電風扇電控線路圖。

第七章：空調電動機及其控制 16課時

1、教學內容：

第一節：制冷壓縮機電動機的結構與原理 第二節：空調控制電路

2、教學要求與建議 掌握空調的壓縮機電動機的結構、工作原理及應用；掌握空調的基本控制方式，常用電控器件的結構、原理和使用方法，掌握其典型電控線路和讀圖方法。

第八章：各類電動機維修實訓 20課時

1、教學內容：

實訓一：電動機維修基礎實訓 實訓二：直流電動機維修實訓 實訓三：單相異步電動機維修實訓 實訓四：電風扇電動機的檢修

實訓五：制冷壓縮電動機及其控制電路的檢修

2、教學要求與建議

掌握電動機維修常用工具和儀表的使用方法；掌握日用電器直流電動機的拆裝方法和常見的檢修方法；學會測定單相異步電動機的技術參數；掌握洗衣機電動機的拆裝方法及常見故障的檢修方法；掌握臺扇、轉頁扇、吊扇的結構、電動機繞組展開圖、電動機拆裝、繞組重繞的方法及常見故障的檢修方法；掌握電冰箱、空調器中制冷壓縮機電動機的結構和常見故障的檢修方法。

五、考核方式

平時成績（40％）+期末考試成績（60％）= 課程總成績 其中：平時成績包括：作業、筆記、考勤、課堂討論、查找資料

第三篇：《工業機器人技術基礎+++》教學大綱

《工業機器人技術基礎》教學大綱

一、課程基本信息

課程名稱:工業機器人技術基礎 學時:48 適用對象: 工業機器人技術專業、電氣自動化技術專業、機電一體化技術專業 考核方式:考查

二、課程簡介

機器人學是一門高度交叉的前沿學科,機器人技術是集力學、機械學、生物學、人類學、計算機科學與工程、控制論與控制工程學、電子工程學、人工智能、社會學等多學科知識之大成,是一項綜合性很強的新技術。通過該課程的學習,使得學生基本熟悉這門技術以及其發展狀況,為今后從事工業機器人的操作管理、維護維修、系統安裝調試和集成設計的工作打下基礎。

三、課程性質與教學目的

本課程是專業基礎課,通過本課程的學習,使學生了解機器人及其應用,掌握機器人系統組成、機構、運動分析、控制和使用的技術要點和基礎理論。機器人是典型的機電一體化裝置,它不是機械、電子的簡單組合,而是機械、電子、控制、檢測、通信和計算機的有機融合,通過這門課的學習,使學生對機器人有一個全面、深入的認識。培養學生綜合運用所學基礎理論和專業知識分析問題解決問題的能力。第1章概述

機器人的基本概念,機器人的組成原理、機器人應用與外部的關系、機器人應用技術的現狀 第2章機器人的基礎知識

機器人的分類、機器人的基本術語與圖形符號、機器人的技術參數、機器人的運動學基礎、機器人的動力學基礎

第3章機器人的機械結構系統

機器人的機械結構系統、機器人的腕部機構、機器人的手部機構、機器人的行走機構 第4章機器人的驅動系統

機器人的驅動系統概述、電動機及其特性、液壓驅動系統及其特性 第5章機器人的控制系統

機器人的控制系統、伺服控制系統及其參數、交流伺服電動機的調速、機器人控制系統結構、機器人控制的示教再現、機器人控制系統舉例第6章機器人的感覺系統

機器人的傳感技術、機器人的內部傳感器、機器人的外部傳感器、機器人的視覺系統、機器人傳感器的選擇

第7章機器人的語言系統

機器人的語言系統概述、常用的機器人語言簡介、機器人的離線編程、機器人的編程示例 第8章工業機器人及其應用

工業機器人概述、焊接機器人、搬運機器人、噴涂機器人、裝配機器人

五、需要說明的問題

1.本大綱適用于工業機器人技術、電氣自動化技術、機電一體化技術專業;2.本大綱的學時為參考學時,學時如有變化,任課教師可在此大綱的基礎上增減一些內容。3.選用教材時要盡量選用新版教材,或最新獲獎教材。

4.習題和實驗內容著重加深基本概念的理解,基本方法的運用和創新能力的培養,從而鞏固課堂教學效果。2017年8月24日

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第四篇：機器人教學大綱

課程編號：

課程名稱：機器人學

《機器人學》教學大綱

一、課程的地位、性質何任務

本課程是自動化、機械類專業為培養高級工程技術應用型人才而開設的碩士研究生選修課程。面對21世紀知識經濟時代的機遇與挑戰，人類（地球人）正在以非凡的智慧構思新世紀的藍圖。世界的明天將更加美好。但是，地球人在發展中也面臨著環境、人口、資源、戰爭和貧困等普遍問題，同時還要學會與機器人共處,這是21世紀地球人必須正視和處理的緊要問題，是影響地球人生存和發展的休戚與共的重大事件。

機器人學是一門高度交叉的前沿學科，機器人技術是集力學、機械學、生物學、人類學、計算機科學與工程、控制論與控制工程學、電子工程學、人工智能、社會學等多學科知識之大成，是一項綜合性很強的新技術。自第一臺電子編程工業機器人問世以來，機器人學已取得令人矚目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在國際自動控制聯合會第14屆大會報告中所指出的：“機器人學的進步和應用是本世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化。” 機器人技術的出現與發展，不但使傳統的工業生產面貌發生根本性的變化，而且將對人類的社會生活產生深遠的影響。

通過本課程的學習，培養學生的思維能力和嚴謹的求學態度，本課程的主要任務是：通過本課程的學習，使學生達到以下基本要求：

（1）了解機器人的特點、結構與分類。了解機器人學的研究領域及其與人工智能的關系。

（2）掌握機器人運動方程的表示及運動方程的求解。（3）掌握機器人動力學方程。

（4）了解機器人的基本控制原則，初步掌握機器人的位置控制和柔順控制以及機器人的分解運動控制。

（5）了解機器人規劃的作用和任務，初步認識機器人的軌跡規劃問題。（6）了解機器人編程的要求和分類、機器人語言系統的結構和基本功能。此外，還必須重視自學能力、分析問題和解決問題的能力。

二、學時分配表

教學內容

第一章 緒論

第二章 機器人學的數學基礎 第三章 機器人運動方程的表示與求解

第四章

機器人動力學

第五章

機器人的控制

第六章

機器人學的現狀與未來

合計

授課學時10 12 14 14 2 54

實驗學時

0

三、課程的內容與要求

本課程具體內容與要求如下： 第一章：緒論

通過本章內容的教學，使學生了解機器人學的起源與發展，討論機器人學的定義，分析機器人的特點、結構與分類。

主要內容：

1． 機器人學的發展。

2． 機器人的特點、結構與分類。3． 機器人學與人工智能的關系。第二章：數學基礎

通過本章內容的教學，使學生掌握空間任意點的位置和姿態變換、坐標變換、齊次坐標變換、物體的變換和逆變換，以及通用旋轉變換等。

主要內容：

1． 位置和姿態的表示。2． 坐標變換。3．

齊次坐標變換。4． 物體的變換及逆變換。5．

通用旋轉變換。第三章：機器人運動學

通過本章內容的教學，使學生掌握空間任意點的位置和姿態變換、坐標變換、齊次坐標變換、物體的變換和逆變換，以及通用旋轉變換等。

主要內容：

1．機器人運動方程的表示。2．機械手運動方程的求解。3．機器人的雅可比公式。第四章：機器人動力學

通過本章內容的教學，使學生能夠掌握機器人動力學方程、動態特性和靜態特性；著重分析機械手動力學方程的兩種求法，即拉格朗日功能平衡法和牛頓-歐拉動態平衡法；然后總結出建立拉格朗日方程的步驟。

主要內容： 1．剛體動力學。2．機械手動力學方程。3．機器人的動態特性。4．機械手的穩態負荷。第五章：機器人控制

通過本章內容的教學，使學生了解機器人的控制原則、控制方法和軌跡規劃。主要內容：

1． 機器人的基本控制原則。2．

機器人的位置控制。3．

機器人的柔順控制。4． 機器人的分解運動控制。第六章：機器人學的現狀與未來

包括國內外機器人技術和市場的發展現狀和預測、21世紀機器人技術的發展趨勢、我國新世紀機器人學的發展戰略等。不同類型機器人的研究發展狀況等。

四、說明

機器人學課程目的是要求學生通過學習、課堂教育，能了解機器人發展的最新技術與現狀；初步掌握機器人技術的基本知識。課外注重培養學生對機器人的興趣。課內教學注重對學生能力的培養。

本課程應在線性代數、機械機構和自動控制等課程后開設。

五、教材及教學參考書的選用

1、《機器人學》 蔡自興主編 清華大學出版社 2000年（教材）

2、《機器人學導論》約翰J.克雷格主編 西北工業大學出版社 1987年

3、《機器人探索》 Fred G.Martin主編 電子工業出版社 2004年

第五篇：機器人基礎教學大綱A

《機器人基礎》教學大綱A 課程的基本描述

課程名稱： 機器人基礎 課程編號： 0102E07W 課程性質： 專業方向課

適用專業： 機械電子工程、機械設計制造及其自動化

The Basic of Robot Technology

教材選用： 機器人技術基礎，柳洪義編著，冶金工業出版社，2002 總 學 時： 30 實驗學時： 6 學

分： 2

理論學時： 24 課程設計： 無 開課學期： 7 前導課程： 高等數學、電工技術、電子技術、C語言程序設計、工程測試與信息處理、計算機控制技術

后續課程： 計算機集成制造技術 教學定位

2.1 能力培養目標

《機器人基礎》是機械、控制、電氣和電子工程、計算機科學等領域相互交叉滲透的一門學科。主要內容包括：機器人相關主要部件及子系統簡介；物體空間位置的表示；機器人的運動學正、逆解；機器人及作業的靜力學分析及力控制技術；機器人作業路徑規劃及驅動控制系統的規劃設計等。

本課程的教學目的是使學生對機器人技術有一個明確的概念。掌握機器人運動學、靜力學、動力學計算及運動規劃設計方法，對工業機器人的機械結構及驅動系統的運動控制設計有一般性的了解。了解機器人傳感器、機器人控制、機器人編程、機器人的應用等，建立機器人系統的完整概念。

本課程注重理論聯系實際，在講清基本概念的同時，以適當的機器人系統實例，結合在工程應用中的實際，通過學生自己動手編制程序、操作和實驗，掌握必要的知識，為學生將來運用機器人技術的理論和知識解決工程實際問題打下堅實的基礎。

2.2 課程的主要特點

本課程是機械設計制造及其自動化專業的選修課。機器人技術融合了機械、電子技術、計算機及控制技術等多門學科，但由于教學對象是機械設計制造及自動化專業的學生，學時較少，教學內容的取舍上應盡可能結合機電控制的特點。故本課程是一門重要的專業方向課，所涉及的知識面非常廣，要求學生對在此前所學知識有較綜合的理解及應用能力，所以，學生對本課程應予以足夠重視。

本課程具有較強的實踐性，教學過程中，要注意理論聯系實際，重視實驗課的內容和安排。在時間允許的情況下，可以安排觀看機器人教學錄像片、到工廠或者實驗室進行現場參觀，了解工業機器人和智能機器人的真實使用情況，建立直觀的感性認識。

2.3 教學定位

學生在進入本課程學習之前，應學過下列課程： 線性代數；

? 理論力學； ? 機械原理； ? 機械零件； ? 數字電子技術； ? 微機原理及應用； ? 機電傳動控制。

這些課程的學習將為本課程數學模型、力學模型、機構及機器理論分析設計、接口電路及其控制以及驅動電氣元器件傳動控制等提供基礎。故本課程所涉及的知識面非常廣，要求學生對在此前所學知識有較綜合的理解及應用能力，所以，學生對本課程應予以足夠重視。

由于本課程是選修課，不屬于骨干課程，因此應該以掌握概念和介紹應用、拓寬視野和知識面為主。知識點與學時分配

3.1 機器人技術的基本概念

主要介紹機器人的基本概念、機器人的發展歷史、機器人的主要技術參數、機器人的主要研究領域和發展趨勢。（理解和掌握，核心內容）

共4學時

3.2工業機器人的結構

主要講述機器人的基本組成、工業機器人的運動副、工業機器人的結構型式、并聯機器人、機器人的腕、機器人末端執行器。（理解和掌握，核心內容）

共4學時

3.3 機器人運動學

首先介紹機器人位置與姿態的描述，然后重點講述機器人運動學正問題、機器人運動學逆問題，最后對機器人的Jacobian矩陣進行介紹。（理解和掌握，核心內容）

共4學時

3.4機器人控制技術 主要講述機器人的基本控制方法，介紹自適應控制、變結構控制、學習控制等。重點講述自適應控制和變結構控制。（了解，重要內容）

共2學時

3.5 機器人傳感器與信息處理

主要講述傳感器的基本原理與分類，重點介紹機器人內部傳感器、外部傳感器、傳感器與計算機的接口設計、觸覺和視覺信息的處理。簡單介紹機器人的語音信息的處理。（了解，重要內容）

共2學時

3.6 機器人與人工智能

主要講授人工智能的基本概念、發展歷史和特點，人工智能的基本問題，包括專家系統、神經網絡、遺傳算法、自學習等。（了解，重要內容）

共2學時

3.7 機器人編程

主要介紹機器人語言的特點與功能、機器人編程語言的結構、機器人的控制器、機器人的手持編程器，重點介紹機器人編程語言的結構。最后介紹機器人離線編程。（重點掌握，核心內容）

共4學時

3.8 機器人在工程實際中的應用

主要介紹七自由度搬運機器人、醫用排牙機器人、汽車加油機器人和仿人機器人的研究和應用實例。（了解，重要內容）

共2學時

3.9其它學時

實驗課(學時：6學時)講授提示及方法

4.1機器人技術的基本概念

重點：機器人的基本概念、機器人的主要研究領域和發展趨勢、機器人的主要技術參數。

難點：機器人的主要技術參數。

講授提示與方法：結合機器人的工程實際應用講解。

主要介紹、機器人的發展歷史、、。（理解和掌握，核心內容）

4.2工業機器人的結構

重點：機器人的基本組成、工業機器人的運動副、工業機器人的結構型式、機器人末端執行器。

難點：并聯機器人的結構。

講授提示與方法：結合具體的機器人實際結構講解。4.3機器人運動學

重點：機器人位置與姿態的描述、機器人運動學正問題、機器人運動學逆問題、機器人的Jacobian矩陣。

難點：機器人的Jacobian矩陣。

講授提示與方法：結合PUMA機器人等典型機器人的運動學實例講解，并通過一定數量的習題進行練習。

4.4機器人控制技術

重點：機器人的自適應控制、變結構控制、學習控制。難點：機器人的變結構控制。

講授提示與方法：結合圖形和具體的控制實例講解。

4.5機器人傳感器與信息處理

重點：傳感器的基本原理與分類、機器人內部傳感器和外部傳感器、傳感器與計算機的接口設計、觸覺和視覺信息的處理。

難點：觸覺和視覺信息的處理。

講授提示與方法：結合仿人智能機器人的傳感器的類型、功能和特點進行講解和介紹，使學生獲得直觀的理解，并建立系統的概念。

4.6 機器人與人工智能

重點：人工智能的基本概念、發展歷史和特點、人工智能的基本問題（包括專家系統、神經網絡、遺傳算法、自學習等）。

難點：神經網絡、遺傳算法、自學習。

講授提示與方法：結合仿人智能機器人的傳感器的類型、功能和特點進行講解和介紹，使學生獲得直觀的理解，并建立系統的概念。

4.7 機器人編程

重點：機器人語言的特點與功能、機器人編程語言的結構、機器人離線編程。

機器人的控制器、機器人的手持編程器，重點介紹機器人編程語言的結構。最后介紹專家系統的結構與工作原理。

難點：機器人編程語言的結構和機器人離線編程。講授提示與方法：結合具體的控制程序，逐條介紹編程語言的結構。具體介紹Motoman機器人的離線編程軟件。

4.8 機器人在工程實際中的應用

重點：七自由度搬運機器人、醫用排牙機器人、汽車加油機器人和仿人機器人。難點：七自由度搬運機器人的運動學。

講授提示與方法： 用PPT及機器人錄像，實現形象化的立體式教學效果。習題與實驗設計

5.1習題設計

由于本課程的內容理論性和實踐性都比較強，因此在各部分內容的學習過程中，需要學生做一定數量的習題。除課堂講解各部分的典型例題外，根據學習指導教材，對應每一部分重點內容來布置習題，目的是讓學生鞏固和加深理解課堂授課的重點內容。

1、重點在機器人運動學的正、逆問題和機器人編程語言，這幾部分內容要重點留習題，并安排一定的課堂時間講解比較難的典型習題。

2、安排一定數量的上機計算習題，使學生真正理解和掌握機器人運動學等數學公式的意義和使用方法。

通過學生完成作業的情況以及學生對作業的難易程度等的反饋，了解學生對課程的理解和學習情況，針對存在的問題做進一步的講解和啟發，使學生對所學知識能夠達到融會貫通的理解和掌握。

5.2 實驗設計

實驗共計6學時。

1、惠魚機器人裝配實驗（2學時）；

2、惠魚機器人控制實驗（2學時）；

3、用C語言進行機器人坐標變換計算上機實驗（2學時）； 考核與成績記載

6.1 考核的方式及成績的評定。

1． 學生成績的構成：平時成績（30%）、期末成績（70%）

2．平時成績的構成：實驗成績10分、出勤率10分、作業成績10分。3． 期末成績：閉卷筆試70分。

6.2 考題的設計

考試題大體上可以分為三種類型，重點考察學生對機器人技術的基礎知識和基本概念，以及機器人運動學算法和機器人編程語言的理解和掌握。

1、概念題型：

（1）基本形式有選擇、填空。約占20%。（2）簡答題，約占20%。

2、計算和解釋題型：

機器人的運動學正、逆問題求解計算。約占40%。

3、程序編制：

用機器人語言，編制簡單的機器人控制程序，實現機器人的操作和控制。約占20%。