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《工业机器人技术》课程教学设计

（一）基本描述

课程编号：S4080370

课程名称：工业机器人技术

英文译名：INDUSTRIALROBOTTECHNOLOGY

课程学时：30讲课：26实验：4上机：0

适用专业：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业、其他相关专业

开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系

开课时间：第七学期

先修课程：线性代数、机械工程测试技术

主要教材及参考书：

尤波、王广林等编.《工业机器人技术》.校内讲义

陈哲、吉熙章编著.《机器人技术基础》.机械工业出版社1994年

蔡自兴著.《机器人学》.清华大学出版社2000年

（二）课程的性质、研究对象及任务

工业机器人技术是一门机械工程学科中机电控制及其结合的专业模

块课。本课程研究对象是分析解决机器人学中的主要问题，为以后机电

结合的设计和使用技术打下基础。本课程的主要任务是培养学生从事多

学科交叉渗透、综合运用的科学研究能力。

（三）教材的选择与分析

近年来，国内关于工业机器人技术方面的教材和书籍很多。本课程

选择尤波、王广林等编写的《工业机器人技术》，参考教材选择陈哲、吉

熙章编著《机器人技术基础》（机械工业出版社）和蔡自兴著《机器人学》

（清华大学出版社）。

（四）本课程各章的主要内容与基本要求、重点与难点、学时分配

第一章机器人技术（2学时）

对机器人学这门学科的产生、发展以及特点等方面的背景有一个概

括地介绍。包括机器人学的发展史及机器人学教育、机器人学的术语和

定义及其与其他学科的关系、机器人的分类和组成、操作机几何学。

基本要求：了解机器人学的发展史及机器人学教育、掌握机器人学

的术语和定义，了解其与其他学科的关系、掌握机器人的分类和组成、

操作机几何学。

重点:机器人的分类和组成、操作机几何学。

难点:操作机几何学

第二章机器人坐标系统；（4学时）

为了表示组成机器人系统的各个元部件的位置和姿态，表示它们之

间的运动关系，需要采用一套机器人坐标系统。包括位置与姿态、正交

坐标系、转动的表示法、齐次变换、机器人的坐标系统等知识。

基本要求：掌握位置与姿态、正交坐标系、转动的表示法、齐次变

换、机器人的坐标系统等知识。

重点与难点:正交坐标系、齐次变换、机器人的坐标系统

重点与难点:齐次变换

第三章位置运动学；（4学时）

运动学处理运动的几何学以及与时间有关的量，而不考虑引起运动

的力，搞清机器人运动的几何关系是认识机器人的首要问题。

基本要求：掌握包括手部位姿与关节变量的关系——正问题、关节

变量与手部位姿的关系——逆问题。

重点和难点:正问题和逆问题

第四章速度运动学；（7学时）

操作机不仅需要达到某个或一系列的位置，而且需要按给定的速度

达到这些位置，所以要考虑速度运动学。包括操作机的微分运动、雅可

比矩阵及其变换。

基本要求：掌握操作机的微分运动、雅可比矩阵及其变换。

重点和难点:雅可比矩阵及其变换。

第五章轨迹控制；（2学时）

在工程应用中经常需要使操作机在空间一系列的给定点上平稳的运

动，因此就涉及到轨迹控制的问题，属于运动学的范畴。包括轨迹的记

录与再现、笛卡尔运动与轨迹设计、轨迹控制多项式、笛卡尔控制等。

基本要求：了解轨迹的记录与再现、掌握笛卡尔运动与轨迹设计、

轨迹控制多项式、笛卡尔控制。

重点:轨迹控制多项式、笛卡尔控制

难点:轨迹控制多项式

第六章机器人动力学；（2学时）

在机器人动力学的基础上考虑力对具有一定质量或惯量的物体运动

的影响。包括动力学方程的推导、动力学方程的应用。

基本要求：掌握动力学方程的推导、了解动力学方程的应用。

重点和难点:动力学方程的推导

第七章力控制与柔性机器人（3学时）

为了考虑机器人手部所施加的力作用，需要在位置控制的基础上引

入力控制以及组合控制的概念。包括位置控制与力控制策略、组合控制

策略、柔性机器人系统、力和力矩的直接敏感。

基本要求：掌握位置控制与力控制策略、组合控制策略、了解柔性

机器人系统、力和力矩的直接敏感。

重点和难点:位置控制与力控制策略、组合控制策略。

第八章机器人中的