《工业机器人技术》课程教学简案.docx

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《工业机器人技术》课程教学简案

《工业机器人技术》课程教学简案

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《工业机器人技术》课程教学简案

教学内容

第一章工业机器人概论

教学目的

教学目的及要求：

1.了解工业机器人定义及其发展。

2.掌握工业机器人基本组成及技术参数。

3.了解工业机器人的分类及典型应用。

重点难点

1.工业机器人定义及其发展。

2.工业机器人基本组成及技术参数。

3.工业机器人的分类及典型应用。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、工业机器人定义及其发展

1.工业机器人定义

举例说明

2.工业机器人发展

举例说明

二、工业机器人基本组成及技术参数

1.工业机器人基本组成

举例说明，基本组成：

1）机器人本体含机座、腰部、腕部和手部；

2）驱动、传动装置及控制器；3）传感器；4）示教器等

2.工业机器人技术参数

举例说明并解释技术参数主要有：

1）自由度；2）分辨率；3）定位

精度和重复定位精度；4）作业范围；5）运动速度；6）承载能力。

三、工业机器人的分类及典型应用

1.工业机器人分类

举例说明

2.工业机器人典型应用

举例说明

教学小结

教学内容

第二章工业机器机械机构和运动控制

教学目的

教学目的及要求：

1.了解工业机器人的系统组成。

2.掌握工业机器人技术指标。

重点难点

1.了解工业机器人的系统组成。

2.掌握工业机器人技术指标。

教学手段

多媒体教学+板书

课时

2

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、工业机器人的系统组成

1.操作机

举例说明

2.控制器

举例说明

3、示教器

二、工业机器人基本组成及技术参数

1.工业机器人基本组成

举例说明，基本组成：

1）机器人本体含机座、腰部、腕部和手部；

2）驱动、传动装置及控制器；3）传感器；4）示教器等

2.工业机器人技术参数

举例说明并解释技术参数主要有：

1）自由度；

2）分辨率；

3）定位

精度和重复定位精度；

4）作业范围；

5）运动速度；

6）承载能力。

教学小结

教学内容

第二章工业机器机械机构和运动控制

教学目的

教学目的及要求：

1.了解工业机器人的运动控制。

2.掌握工业机器人位置控制。

重点难点

1.了解工业机器人的运动控制。

2.掌握工业机器人位置控制。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

2

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、矩阵及运算

1.矩阵

举例说明

2.特殊矩阵

举例说明

3.矩阵运算

举例说明：

矩阵相加/减、重点讲述矩阵相乘、矩阵转置、矩阵求导

4.向量——特殊矩阵3

具体举例讲述向量定义、向量的运算（特别要讲述向量之间的点乘、

叉乘及各自代表的几何意义）、用单位向量描述坐标系方向。

二、坐标系及其关系描述

1.坐标系分类

举例说明笛卡尔坐标、圆柱坐标、球坐标等参考坐标；工业机器人

用坐标

2.不同坐标系关系表述

举例说明同一空间里不同坐标系之间描述。

分两种情况：

1）共原点

引入坐标余弦阵，要加深点乘的理解。

2）不共原点

引入位置向量。

最终要描述两坐标系在此情况下在空间描述要采用

教学小结

教学内容

第三章手动操作工业机器人

教学目的

1.了解工业机器人的运动轴和坐标。

2.掌握工业机器人的认识和使用。

重点难点

1.了解工业机器人的运动轴和坐标。

2.掌握工业机器人的认识和使用。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

一、坐标变换

因分析需要，需用几何代数观点来描述物理运动，便产生了坐标变

化。

1.空间运动物体的坐标描述

举例讲述：

1）固定坐标系；

2）物体坐标系；

3）空间物体运动种类

2.平移变换（物体做直线运动）

物体直线运动等价于同一空间下物体坐标系相对某一固定坐标系发

生平移，即运动物体坐标系在某一固定坐标系下平移，坐标系姿态

不改变。

数学描述为物体坐标系左乘一个位置坐标列阵

3.坐标旋转

物体圆周运动等价于同一空间下物体坐标系相对某一固定坐标系发

生转动，即运动物体坐标系在某一固定坐标系绕固定坐标系某一个

周或三轴同时旋转，但物体坐标系和固定坐标系是共原点的。

数学

描述：

左乘旋转矩阵即可，具体可参见教材。

三、机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算

1）讲解直角坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算

2）讲解圆柱坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算

3）讲解球坐标系下机器人运动学逆解（含位置和姿态）的计算

教学要点：

运用矩阵相等定义、逆矩阵、可结合Matlab讲解。

教学小结

教学内容

第四章初试工业机器人的作业示教

教学目的

1.了解工业机器人的示教内容。

2.掌握工业机器人的简单示教与再现。

重点难点

1.了解工业机器人的示教内容。

2.掌握工业机器人的简单示教与再现。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、工业机器人示教的主要内容

1、运动轨迹

图片讲解

2、作业条件

图片讲解

3、作业顺序

二、工业机器人的简单试教学与再现

1在线示教及其特点

图片讲解

2在线示教的基本步骤其特点

图片讲解

三工业机器人的离线编程技术

1离线编程及其特点

2离线编程系统的软件架构

3离线编程的基本步骤

四、工业机器人的手部即末端执行器

1.工业机器人的手部定义6

图片讲解

2.常见工业机器人的末端执行器

图片讲解

六、工业机器人的传动机构

1.谐波减速器及工作原理讲解

2.RV减速器及工作原理讲解

教学小结

思考题：

如何使用在线示教方式进行工业机器人任务编程

教学内容

第五章搬运机器人及操作应用

教学目的

1.了解搬运机器人的特点。

2.掌握搬运机器人的组成、示教。

重点难点

1.了解搬运机器人的特点。

2.掌握搬运机器人的组成、示教。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、搬运机器人的特点

搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，逐渐

向第三代智能机器人发展。

图片讲解

1）龙门式搬运机器人

、

2、摆臂式搬运机器人

3、作业顺序

二、搬运机器人的系统组成

搬运机器人是一个完整系统。

以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:

1）操作机

2）控制系统

3）搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）

4）安全保护装

图片讲解

教学小结

如何准确移动搬运机器人进行搬运作业？

教学内容

第六章码垛机器人及操作应用

教学目的

1.了解码垛机器人的特点。

2.掌握码垛机器人的组成、示教。

重点难点

1.了解码垛机器人特点。

2.掌握码垛机器人的组成、示教。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、码垛机器人的特点

码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别，通常可认为码垛机人本体较搬运机器人大，在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅助连杆，连杆主要起到增加力矩和平衡的作用，码垛机器人多不能进行横向纵向移动，安装在物流线末端。

1）关节式码垛机器人

2）摆臂式码垛机器人

3）龙门式码垛机器人。

二、码垛机器人的系统组成、示教。

码垛机器人是一个完整系统。

以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:

1）操作机

2）控制系统

3）码垛系统

4）安全保护装

教学小结

教学内容

第七章焊接机器人及操作应用

教学目的

1.了解焊接机器人的特点。

2.掌握焊接机器人的组成、示教。

重点难点

1.了解焊接机器人特点。

2.掌握焊接机器人的组成、示教。

教学手段

多媒体教学+板书

学时分配

4

教学过程设计

教学步骤及内容：

一、焊接机器人的特点

1）点焊机器人

2）弧焊机器人

3）激光焊接机器人

二、焊接机器人的系统组成、示教。

焊接机器人是一个完整系统。

以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:

1）点焊机器人系统组成

1、气动焊钳

2、伺服焊钳

2）弧焊机器系统组成人

3）激光焊接机器人系统组成

大功率可光纤传输激光器；

光纤耦合和传输系统；

激光光束变换光学系统；

4）六自由度机器人本体；

5）机器人数字控制系统（控制器、示教器）；

6）激光加工头；

教学小结