五邑大學(xué)本科教學(xué)

《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

一、課程基本信息

工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)

課程名稱

TechnicalFoundationofIndustrialRobot

課程代碼課程性質(zhì)選修

開課院部智能制造學(xué)部課程負責(zé)人王洪濤

課程團隊王洪濤、黃輝、岳洪偉

授課學(xué)期6學(xué)分/學(xué)時2/32

理論實驗實訓(xùn)

2660

學(xué)時學(xué)時

課內(nèi)學(xué)時32（含上機）

實習(xí)0其他

適用專業(yè)軌道交通自動化

授課語言中文

對先修的

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、單片機原理及應(yīng)住

要求

對后續(xù)的

畢業(yè)設(shè)計、人工智能及應(yīng)用

支撐

愛崗敬業(yè)的責(zé)任意識培養(yǎng)，高尚的道德情操與愛國意識培養(yǎng)，尊重自然、

課程思政

保護自然的生態(tài)意識。同時，對比國外在集成電路、智能制造方面核心技

設(shè)計

術(shù)的掌握情況，激發(fā)學(xué)生奮發(fā)圖強、科技強國的高昂斗志。

該課程屬于理論性比較強，是面向工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，通過理論

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的學(xué)習(xí)鍛煉學(xué)生利用專業(yè)知識解決機器人運動學(xué)，軌跡規(guī)劃及控制等方面

教育設(shè)計的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力，為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)訓(xùn)練

技能。

本課程是五邑大學(xué)智能制造學(xué)部自動化專業(yè)本科學(xué)生專業(yè)選修課程。

其質(zhì)量要求為：坐標(biāo)系及其變換、機器人運動學(xué)、機器人動力學(xué)、機器人

控制、機器人路徑規(guī)劃、機器人系統(tǒng)及典型應(yīng)用以及機器人未來發(fā)展。在

內(nèi)容安排上做到循序漸進、由淺入深，學(xué)生全面掌握機器人學(xué)的基本知識

,同時，讓學(xué)生對現(xiàn)代機器人學(xué)的發(fā)展前景有一個了解。

課程簡介

通過學(xué)習(xí)工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識；工業(yè)機器人示教編程；工業(yè)機器人的

基礎(chǔ)應(yīng)用；工業(yè)機器人的管理和維護等模塊知識。每個模塊又劃分為不同

的任務(wù)。在任務(wù)的選擇上，以典型的工作任務(wù)為載體，堅持以能力為本位

,重視實踐能力的培養(yǎng)；整合相應(yīng)的知識和技能，實現(xiàn)理論和操作的統(tǒng)一

,有利于實現(xiàn)“理實一體化”教學(xué)，充分體現(xiàn)了認知規(guī)律。

二、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐

序號課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求

2分析工程問題：

目標(biāo)1：理解工業(yè)2.1發(fā)現(xiàn)與表達問題：能夠利用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科

機器人組成與技通過文獻梳理、數(shù)學(xué)建模學(xué)等學(xué)科的基本原理，在智能裝置

術(shù)參數(shù)，工業(yè)機、方案比較、工程推理、或自動控制系統(tǒng)構(gòu)思設(shè)計階段，通

器人機械系統(tǒng)設(shè)實驗研究等方法，判別、過文獻梳理、數(shù)學(xué)建模、方案比較

1

計、工業(yè)機器人析取、表達問題，把握問、工程推理、實驗研究等方法，識

運動學(xué)、工業(yè)機題關(guān)鍵，確定總體目標(biāo)，別、表達、分析、判斷復(fù)雜控制工

器人靜力計算及凝煉解決控制工程問題的程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，以獲得

動力學(xué)分析。思路。數(shù)學(xué)模型、工程經(jīng)驗以及有效的解

決方案。

3.2論證方案：根據(jù)控制

3

對象性能分析結(jié)果，考慮

目標(biāo)2.理解工設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠應(yīng)用自

社會、健康、安全、法律

業(yè)機器人控制，動控制基本原理和技術(shù)方法，針對

、文化以及環(huán)境等因素，

工業(yè)機器人感覺自動化領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計解決

體現(xiàn)創(chuàng)新意識，設(shè)計滿足

系統(tǒng)，工業(yè)機器方案，根據(jù)控制對象工藝流程，設(shè)

2特定需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測

人軌跡規(guī)劃與編計滿足特定需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測控

控單元、控制算法、測試

程，工業(yè)機器人單元、控制算法、測試方法，井能

方法，形成系統(tǒng)方案，并

的應(yīng)用。夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考

利用仿真、建模、實驗等

志社會、健康、安全、法律、文化

手段驗證系統(tǒng)方案的可行

以及環(huán)境等因素。

性。

2

三、教學(xué)內(nèi)容及進度安排

課

學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)支潭

序號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方式

預(yù)期成果學(xué)課程目標(biāo)

時

第1章緒論

1」機器人概述

1.2機器人的分類

1.3

工業(yè)機器人的組成與技術(shù)參

數(shù)

了解機器人概論，

第2章

1認知工業(yè)機器人機6講授目標(biāo)1

工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設(shè)計

械系統(tǒng)設(shè)計

2.1工業(yè)機器人總體設(shè)計

2.2驅(qū)動機構(gòu)

23機身和臂部設(shè)計

2.4腕部設(shè)計

2.5手部設(shè)計

2.6行走機構(gòu)設(shè)計

第3章工業(yè)機器人運動學(xué)

3.1概述

3.2物體在空間中的位姿描述

33齊次坐標(biāo)與齊次坐標(biāo)變換學(xué)習(xí)

3.4變換方程的建立工業(yè)機器人運動學(xué)

3.5RPY角與歐拉角,掌握

3.6齊次坐標(biāo)與齊次坐

機器人連桿DH參數(shù)及其坐標(biāo)標(biāo)變換、掌握變換

變換方程的建立方法。

講授、代表

23.7學(xué)習(xí)工業(yè)機器人靜8目標(biāo)1

性案例分析

建立機器人運動學(xué)方程實例力計算及動力學(xué)分

3.8機器人逆運動學(xué)析，掌握速度雅可

比矩陣與速度分析

第4章

,能對機器人動力

工業(yè)機器人靜力計算及動力

學(xué)建模和仿真。

學(xué)分析

4.1

速度雅可比矩陣與速度分析

4.2力雅可比矩陣與靜力計算

4.3工業(yè)機器人動力學(xué)分析

3

4.4機器人動力學(xué)建模和仿真

第5章工業(yè)機器人控制

5.1

機器人控制系統(tǒng)與控制方式

5.2單關(guān)節(jié)機器人模型和控制

學(xué)習(xí)

5.3基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)的控制

工業(yè)機器人控制，

5.4基于作業(yè)空間的伺服控制

3掌握關(guān)節(jié)坐標(biāo)控制4實驗?zāi)繕?biāo)2

5.5

、作業(yè)空間的伺服

機器人末端操作器的力/力矩

控制。

控制

5.6

工業(yè)機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)

計

第6章工業(yè)機器人感覺系統(tǒng)

6.1工業(yè)機器人傳感器概述

學(xué)習(xí)

6.2位置和位移傳感器

工業(yè)機器人感覺系

6.3速度傳感器

4統(tǒng)設(shè)計,所需要的2實驗?zāi)繕?biāo)2

6.4接近覺傳感器

多種傳感器原理，

6.5觸覺傳感器

方法及應(yīng)用

6.6工業(yè)機器人視覺技術(shù)

6.7其他外部傳感器

第諄

工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程

學(xué)習(xí)工業(yè)機器人軌

7.1工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃

跡規(guī)劃與編程，學(xué)

7.2關(guān)節(jié)空間法

握講授、代表

57.3直角坐標(biāo)空間法8目標(biāo)2

直角坐標(biāo)空間法，性案例分析

7.4軌跡的實時生成

掌握工業(yè)機器人編

7.5工業(yè)機器人編程

程技術(shù)。

7.6工業(yè)機器人編程語言

7.7工業(yè)機器人離線編程

第8章工業(yè)機器人的應(yīng)用學(xué)習(xí)

8.1工業(yè)機器人的應(yīng)用

工業(yè)機器人的應(yīng)用準(zhǔn)則、步，學(xué)習(xí)

驟和安全實施規(guī)范工業(yè)機器人的應(yīng)用講授、代表

64目標(biāo)2

8.2準(zhǔn)則、步驟和安全性案例分析

焊接工業(yè)機器人系統(tǒng)及應(yīng)用實施規(guī)范，學(xué)習(xí)實

8.3際工程中的應(yīng)用案

噴涂機器人系統(tǒng)組成及應(yīng)用例。

4

四、課程考核

評價依據(jù)及成績比例（險成績

課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)

序號考核內(nèi)容比例

要求指標(biāo)點）

作業(yè)實驗考試（%）

考核內(nèi)容包括：1.工業(yè)

機器人機械系統(tǒng)設(shè)計，

目標(biāo)1：理解工業(yè)機包括工業(yè)機器人總體設(shè)

器人組成與技術(shù)參計、機身和臂部設(shè)計、

數(shù)，工業(yè)機器人機械腕部設(shè)計、手部設(shè)計、

系統(tǒng)設(shè)計、工業(yè)機器行走機構(gòu)設(shè)計等設(shè)計理

12003050

人運動學(xué)、工業(yè)機器念。

人靜力計算及動力學(xué)掌握

分析。（支撐畢業(yè)要求齊次坐標(biāo)與齊次坐標(biāo)變

2.1）換、掌握變換方程的建

立方法。掌握速度雅可

比矩陣與速度分析等。

考核內(nèi)容包括：學(xué)習(xí)

工業(yè)機器人控制，掌握

目標(biāo)2.理解工業(yè)機關(guān)節(jié)坐標(biāo)控制、作業(yè)空

器人控制，工業(yè)機器間的伺服控制。學(xué)習(xí)

人感覺系統(tǒng)，工業(yè)機工業(yè)機器人感覺系統(tǒng)設(shè)

2器人軌跡規(guī)劃與編計，了解多種傳感器原0203050

程，工業(yè)機器人的應(yīng)理，方法及應(yīng)用。

用。（支撐畢業(yè)要求學(xué)習(xí)工業(yè)機器人軌跡規(guī)

3.2）劃與編程，掌握

直角坐標(biāo)空間法，掌握

工業(yè)機器人編程技術(shù)。

合計202060100

注：各類考核評價的具體評分標(biāo)準(zhǔn)見《附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表》

五、教材及參考資料

[1]楊杰忠.工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017

[2]韓建海.工業(yè)機器人（第三版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2015

5

六、教學(xué)條件

智能制造學(xué)部與珠西智谷智能裝備聯(lián)合開課。

大綱執(zhí)筆人：王洪濤

審核人（專業(yè)負責(zé)人/系主任）：

制定時間：2019年1月11日

6

附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表

工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)

評分標(biāo)準(zhǔn)

教學(xué)目標(biāo)要求權(quán)重（%）

90-10080-8960-790-59

提前完成作按時提交作按時提交作不按時提交

目標(biāo)1:學(xué)習(xí)工業(yè)

業(yè)；基本功業(yè)；基本功業(yè)；基本功作業(yè)；基本

機器人組成與技術(shù)

能與概念清能與概念清能與概念較功能與概念

參數(shù)，工業(yè)機器人

晰；提交設(shè)晰；提交設(shè)清晰；提交不清晰；提

機械系統(tǒng)設(shè)計、工

計圖與報告計圖與報告設(shè)計圖與報交設(shè)計圖與

業(yè)機器人運動學(xué)、20

原理正確并原理正確，告基本正確報告不正確

工業(yè)機器人靜力計

能主動加以并實現(xiàn)預(yù)期OO

算及動力學(xué)分析。

優(yōu)化，并實功能。

（支撐畢業(yè)要求2.

現(xiàn)預(yù)期功能

1）

O

提前完成作按時提交作按時提交作不按時提交

業(yè)；基本功業(yè)；基本功業(yè)；基本功作業(yè)；基本

目標(biāo)2.

能與概念清能與概念清能與概念較功能與概念

學(xué)習(xí)工業(yè)機器人控

晰；懂得工晰；能對工清晰；有對不清晰；不

制，工業(yè)機器人感

業(yè)機系統(tǒng)方業(yè)機系統(tǒng)方工業(yè)機系統(tǒng)懂得對工業(yè)

覺系統(tǒng)，工業(yè)機器

案的功能進案進行合理方案的功能機系統(tǒng)方案0

人軌跡規(guī)劃與編程

行合理化分化分析與選進行合理化的功能進行

,工業(yè)機器人的應(yīng)

析，在多種擇。分析的基本合理化分析

用。（支撐畢業(yè)要

正確方案中概念。O

求3.2）

選擇實現(xiàn)預(yù)

期功能。

工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)實驗評分標(biāo)準(zhǔn)

評分標(biāo)準(zhǔn)

教學(xué)目標(biāo)要求權(quán)重（%）

90-10080-8960-790-59

目標(biāo)1：學(xué)習(xí)工業(yè)上機項目及上機項目完上機項目有上機項目及

機器人組成與技術(shù)答案完全正成正確，基一定合理性答案不正確

參數(shù)，工業(yè)機器人確，基本功本功能與概，答案基本，基本功能

機械系統(tǒng)設(shè)計、工能與概念清念清晰；提正確，基本與概念不清0

業(yè)機器人運動學(xué)、晰；編程與交編程與報功能與概念晰；提交編

工業(yè)機器人靜力計報告原理正告原理正確較清晰：提程與報告錯

算及動力學(xué)分析。確能實現(xiàn)多，能實現(xiàn)預(yù)交的編程與誤較多，或

7

（支撐畢業(yè)要求2.種程序設(shè)計期功能。報告基本正程序不能實

1）及優(yōu)化程序確?，F(xiàn)基本功能

實現(xiàn)。O

上機項目及上機項目及上機項目設(shè)上機項目設(shè)

答案完全正答案正確，計方案有一計方案及答

目標(biāo)2.確,基本功基本功能與定合理性及案不正確，

學(xué)習(xí)工業(yè)機器人控能與概念清概念清晰；答案基本正基本功能與

制，工業(yè)機器人感晰，編程準(zhǔn)編程或方案確，基本功概念不清晰

覺系統(tǒng)，工業(yè)機器確；程序的的功能進行能與概念較;不懂得編

20

人軌跡規(guī)劃與編程功能進行合合理化分析清晰；編程程、程序功

,工業(yè)機器人的應(yīng)理化分析，與選擇，程基本正確，能不能實現(xiàn)

用。（支撐畢業(yè)要在多種正確序?qū)崿F(xiàn)功能程序功能基O

求3.2)方案中選擇較好。本實現(xiàn)。

并實現(xiàn)預(yù)期

功能。

工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)考試評分標(biāo)準(zhǔn)

評分標(biāo)準(zhǔn)

教學(xué)目標(biāo)要求權(quán)重（%）

93-10080-8960-790-59

設(shè)計方案及設(shè)計方案及設(shè)計方案有設(shè)計方案及

目標(biāo)1：學(xué)習(xí)工業(yè)答案完全正答案正確，一定合理性答案不正確

機器人組成與技術(shù)確,基本功基本功能與及答案基本,基本功能

參數(shù)，工業(yè)機器人能與概念清概念清晰；正確