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1、XX职业技术大学工业机器人技术及应用教学大纲（2022年）一、课程背景1、机器人是中国制造2025重点发展的十大领域之一。2、我国正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业正是破解我国产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。3、中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。二、课程目标1、知识目标，了解工业机器人的定义、发展历史和发展趋势，熟知工业机器人的基本结构、驱动系统、控制系统、传感器、编程语言等基本知识；2、能力目标，培养学生对工业机器人进行组装、安装、调试和现场编程的能力；3、素质目标，培养学生运
2、用机器人知识分析和解决实际问题的能力。三、课程设计原则1、课堂学习与1+X工业机器人操作与运维实操相结合，让学生更深入的掌握工业机器人的操作；2、基本知识与项目式教学相结合，构建完整工业机器人知识体系；3、采用线上线下结合的教学模式，注重学生的知识、能力和素养的全面发展。四、章节简介第一章机器人基础知识通过本章的学习，理解机器人的定义，特点和分类，掌握机器人的基本组成和技术参数，了解机器人的应用和发展。1.1 机器人的定义讲述了国际上常用的机器人的几种定义。1.2 机器人的特点与分类以工业机器人为例，一个工业机器人系统，一般由三部分、六个子系统组成。1.3 机器人的基本组成以工业机器人为例，一
3、个工业机器人系统，一般由三部分、六个子系统组成。1.4 机器人的技术参数机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是选择、设计、应用机器人所必须考虑的问题。1.5 机器人的应用与发展机器人可以应用于搬运，码垛，喷涂，焊接等很多领域。未来工业机器人的发展趋势有高级智能化，结构一体化，应用广泛化，产品微型化等等方面。第二章工业机器人的机械结构本章主要介绍了工业机器人的基本结构、组成特点，以及工业机器人的传动结构和传动路线。2.1 工业机器人的机身结构该小节介绍了工业机器人的四类机身结构，以及其运动方式。2.2 工业机器人的臀部结构该小节介绍了工业机器人臂部结构的组成、四种
4、不同臂部配置形成的机器人机身的特点及应用领域。2.3 工业机器人的腕部结构该小节根据工业机器人手腕的自由度介绍了手腕的典型结构以及组成特点。2.4 工业机器人的手部结构该小节介绍了机器人手部的特点与分类以及常用的工业机器人手部类型。2.5 工业机器人驱动与传动该小节介绍了工业机器人的三种驱动装置、三类传动结构的传动路线和特点。第三章工业机器人的运动学和动力学本章主要讲授两个方面的内容：一是工业机器人的运动学和动力学。将这两方面的内容拆解开来，也就是我们的教学目标包含以下四点：教学目标1.理解工业机器人的位姿描述和齐次变换教学目标2.掌握齐次坐标和齐次变换矩阵的运算教学目标3.理解连杆参数、连杆
5、变换和运动学方程的求解以及教学目标4.了解研究动力学的内容及方法。本节讲解了位姿描述。3.2 手部位姿描述和目标物位姿描述手部位姿描述和目标物位姿描述。3.3 齐次变换和运算-平移的齐次变换齐次变换和运算-平移的齐次变换。3.4 齐次变换和运算.旋转的齐次方程坐齐次变换和运算-旋转的齐次方程。3.5 坐标变换坐标变换3.6 工业机器人正运动学方程工业机器人正运动学方程。3.7 工业机器人逆运动学方程工业机器人逆运动学方程。第四章工业机器人的控制基础本章包括：工业机器人控制系统基础、典型工业机器人控制系统、工业机器人伺服、力觉、视觉控制、工业机器人的运动控制方式、工业机器人集成控制系统通过本章学
6、习可以了解和掌握机器人控制系统相关原理和工作的实施方式。4.1 工业机器人控制系统基础任何控制系统具备其控制功能，针对工业机器人，我们要了解工业机器人控制系统功能、特点、结构组成，了解当前主流工业机器人的控制系统分类、所采用的机器人操作系统开发平台，理解工机器人驱动系统，并能分析出不同类型驱动系统的特点和优劣。4.2 典型工业机器人控制系统当前，业界一般公认所谓工业机器人“四大家族”品牌是ABB、FANUC、安川、KUKA,国产机器人也取得了良好的市场份额，本节将介绍国内外典型工业机器人系统。4.3 工业机器人伺服、力觉、视觉控制为了让机器人完成各种作业，如能搬运重物、打磨工件，该类机器人需要
7、控制好位置和力觉，以保障良好的定位和加工精度；还有部分机器人配备了工业相机，能识别形状、颜色，甚至能进行产品的几何尺寸测量、缺陷检测。需要用到伺服及视觉控制。4.4 工业机器人的运动控制方式根据不同的作业要求，工业机器人控制系统会有不同的控制方式，控制系统有三种主要的控制方式，分别是位置控制方式、速度控制方式、力（力矩）控制方式。4.5 工业机器人集成控制系统工业机器人集成控制系统是以工业机器人应用为核心的自动化集成控制系统，一般应用在自动化产线行业，综合PLC、自动传送带、机器视觉等实现用户所需功能。第五章机器人传感器机器人是由计算机控制的复杂机器，它具有类似人的肢体及感官功能;动作程序灵活
8、；有一定程度的智能；在工作时可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。本章根据检测对象的不同可分为把机器人传感器分为内部传感器和外部传感器讲述。5.1 机器人传感器机器人传感器的概述，主要介绍机器人传感器的意义以及发展历史。5.2 位置传感器介绍位置传感器的结构和功能以及常见的位置传感器类型。5.3 接近传感器介绍接近觉觉传感器的结构和功能以及常见的接近觉传感器类型。5.4 力觉传感器介绍力觉传感器的结构和功能以及常见的力觉传感器类型。5.5 视觉传感器类比人的眼睛介绍视觉传感器的意义及结构以及主要构成。5
9、.6 听觉传感器类比人的听觉介绍听觉传感器的意义及结构以及主要构成。5.7 感觉传感器类比人的感觉介绍感觉传感器的意义及结构以及主要构成。第六章工业机器人编程讲述工业机器人的编程基础技术，工业机器人为对象，系统介绍其基本编程指令、程序管理方法，细讲解了编程界面、基本编程指令及其编程方法。6.1 编程概述编程方式模式的区分。6.2 编程方式动作，对象以及任务编程的特点。6.3 编程语言编程语言组成，VAL语言等介绍。6.4 离线编程实例机器人离线编程实例解析。第七章机器人实操本章讲述了搬运机器人，码垛机器人，弧焊机器人，装配机器人工作站的基础知识和案例实施。7.1 搬运机器人工作站基础知识搬运机器人工作站基础知识。7.2 搬运机器人案例实施搬运机器人案例实施。7.3 码垛机器人工作站基础知识码垛机器人工作站基础知识。7.4 码垛机器人案例实施码垛机器人案例实施。7.5 工业机器人弧焊单元工业机器人弧焊单元。7.6 弧焊编程实例弧焊编程实例。7.7 装配机器人工作站基础知识装配机器人工作站基础知识。7.8 装配机器人案例实施装配机器人案例实施。
