《机器人技术基础》课程大纲

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1、机器人技术基础课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：机器人技术基础英文名称：Robotic Technology Foundation二、课程编码及性质 课程编码： 0801051 课程性质：选修课三、学时与学分 总学时： 32 学 分： 2.0四、先修课程 机械原理、机械设计、材料加工工程、工业控制五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供机械科学与工程专 业和机电一体化专业学生选修。六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程是本专业的核心选修课程之一，其教学目的主要包括：1. 系统全面掌握机器人技术专业知识，具备应用这些知识分析、解决机器人

2、应用中的系统集成及其自动化控制等复杂问题的能力；2. 掌握机器人概况、机器人学的数学基础、机器人运动学、机器人动力学机器人控制原则与方法、机器人在材料成型加工中的应用以及人工智能，具备针 对不同需求设计机器人集成制造/加工系统的能力；3. 理解不同机器人系统架构的特点与共性问题，掌握机器人路径规划与离线仿真分析方法，具备机器人集成系统的性能分析与评价能力；4. 了解机器人技术的发展前沿，掌握其在机械制造、材料成型、医疗、电 子、航空航天与资源开发等行业的发展特点与动向，具备研发机器人制造 /加工 的基础与能力。表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求及其指标点本课程目标对 毕业要求的支 撑

3、关系毕业要求指标点毕业要求1:工程知识 能够将数学、自然科学、 工程基础和专业知识用于 解决复杂工程问题。1.1掌握了用于解决机器人科学与工程复杂问题的数学基础 知识。1.2掌握了用于解决机器人科学与工程复杂问题的物理、化学 等自然科学基础知识。1.3掌握了用于解决机器人科学与工程复杂问题的工程力学 基础知识。1.4掌握了用于解决机器人科学与工程复杂问题的工程检测 与控制基础知识。1.5系统掌握了专业知识，能够将所学知识用于解决机器人科 学与工程复杂问题。课程目标1、课程目标3毕业要求2：问题分析 能够应用数学、自然科学 和工程科学的基本原理， 识别、表达、并通过文献 研究分析复杂工程问题，

4、以获得有效结论。2.1能够应用工程数学基本原理，识别、表达、并通过文献研 究分析复杂工程问题，以获得有效结论。如：复杂的模具设 计。2.2能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献 研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：物理综合实验。2.3能够应用力学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分 析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程力学综合实验。2.4能够应用工程科学基本原理，识别、表达、并通过文献研 究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程控制实验中 的建模与分析。毕业要求3：设计/开发解 决方案能够设计针对复杂工程问 题的解决方案，设计满足 特定需求的系统、单元（部 件）或工艺流程

5、，并能够 在设计环节中体现创新意 识，考虑法律、健康、安 全、文化、社会以及环境 等因素。3.1 了解机械工程、机器人科学与工程问题特征，掌握解决复 杂工程问题的设计方法。3.2在考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等制约因 素的前提下，能够设计（开发）针对复杂机器人科学与工程 问题的解决方案，具备设计（开发）满足特定机器人科学与 工程需求的系统、单元（部件）或工艺流程的能力。课程目标3、课程目标43.3在设计（开发）过程中，具有追求机器人科学与工程复杂 问题创新解决的态度和意识，掌握了基本的创新方法，清楚 创新方向及领域。毕业要求4：研究能够基于科学原理并采用 科学方法对复杂工程问题 进

6、行研究，包括设计实验、 分析与解释数据、并通过 信息综合得到合理有效的4.1掌握材料热加工成形原理及特点，能够采用科学方法，具 备合理设计机器人科学与工程（模具）复杂实验、开展科学 研究的能力。4.2掌握机器人科学与工程原理及主要工艺，能够采用科学方 法，正确构建并实施机器人科学与工程综合实验，得出正确 结果的能力。毕业要求及其指标点本课程目标对 毕业要求的支 撑关系毕业要求指标点结论。4.3能正确使用和处理实验数据，通过信息综合处理，具备对 复杂的机器人科学与工程实验结果进行正确分析能力。4.4 了解常见的机器人科学与工程常用设备、实验仪器及实验 方法，具备调控设备及仪器参数，进行测控和维护

7、的能力。课程目标2、课程目标4毕业要求5：使用现代工 具能够针对复杂工程问题， 开发、选择与使用恰当的 技术、资源、现代工程工 具和信息技术工具，包括 对复杂工程问题的预测与 模拟，并能够理解其局限 性。5.1掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。5.2 了解机器人科学与工程专业重要资料来源及获取方法。5.3具备应用各类文献、信息及资料进行复杂机器人科学与工 程实践的能力。5.4掌握复杂机器人科学与工程问题的预测与模拟方法，理解 其局限性。毕业要求6：工程与社会 能够基于工程相关背景知 识进行合理分析，评价专 业工程实践和复杂工程问 题解决方案对社会、健康、 安全、法律以及文化的

8、影 响，并理解应承担的责任。6.1 了解与工程相关的国家方针、政策与法律法规，能够评价 工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。6.2 了解机器人科学与工程专业特点及其对社会、健康、安全、 法律以及文化的影响，能够正确评价复杂成型及控制工程问 题解决方案的优劣。6.3能正确认识机器人科学与工程各种复杂工艺对于客观世 界和社会的影响，理解并能够承担的相应工程和社会责任。毕业要求7：环境和可持 续发展能够理解和评价针对复杂 工程问题的工程实践对环 境、社会可持续发展的影 响。7.1 了解机器人科学与工程的专业特征、学科前沿和发展趋 势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。7.2能正确理解和

9、评价机器人科学与工程复杂问题实施对环 境保护及社会可持续发展等的影响。7.3在解决复杂的机器人科学与工程的实际问题中，能够正确 理解并考虑工程实践对环境、社会可持续发展的影响。毕业要求8：职业规范 具有人文社会科学素养、 社会责任感，能够在工程 实践中理解并遵守工程职 业道德和规范，履行责任。8.1具有人文社会科学素养，理解世界观、人生观的基本意义 及其影响。8.2 了解中国国情，理解中国可持续科学发展道路以及个人的 做人规范，具有较高的社会责任感。8.3在工程实践中，理解工程师的职业性质、职业责任,具备工 程师的职业道德8.4具有健康的体质和良好的心理素质，能较好地履行责任。毕业要求9 :个

10、人和团队 能够在多学科背景下的团 队中承担个体、团队成员 以及负责人的角色。9.1具备较宽广的本学科基础知识和较高的个人素质，能够在 多学科背景下，承担个人及团队成员的作用。9.2具备良好的团队协作精神，善于和团队其它成员协作、互 补、交往。9.3能够承担团队负责人角色，具备综合团队成员意见和建 议，进行合理决策之领导能力。毕业要求10：沟通能够就复杂工程问题与业 界同行及社会公众进行有10.1较好地掌握了一门外语，了解不同文化的差异，具有一 定的跨文化交流能力。毕业要求及其指标点本课程目标对 毕业要求的支 撑关系毕业要求指标点效沟通和交流，包括撰写 报告和设计文稿、陈述发 言、清晰表达或回应

11、指令。 并具备一定的国际视野， 能够在跨文化背景下进行 沟通和交流。10.2 了解本专业领域及其相关行业的国内外的技术现状，具 有较强的业务沟通能力与竞争能力。10.3能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清 晰表达或回应指令，就复杂的专业工程问题进行有效沟通和 交流。毕业要求11:项目管理理解并掌握工程管理原理 与经济决策方法，并能在 多学科环境中应用。11.1 了解机械及材料工程管理和经济决策的基本知识，理解 并掌握工程管理原理与经济决策方法。11.2具备应用工程管理和经济决策知识实践的工作能力，具 有一定的组织、管理及领导能力，能够较好地通过口头或书 面方式表达自己的想法。11.

12、3具有较强的综合归纳能力，能在多学科环境中加于应用。毕业要求12：终身学习具有自主学习和终身学习 的意识，有不断学习和适 应发展的能力。12.1对终身学习的重要性，有自觉的意识和正确的认识。12.2能够采用合适的方法，自我学习、提高的能力。12.3能够适应社会进步与发展，与时代同步。七、教学重点与难点：教学重点：1）机器人应用范围非常广泛，其形式与结构等也多种多样，本课程以介绍 机器人系统结构、设计与控制为主体，以讲述机器人集成制造/加工系统为重点；2）在全面了解与掌握机器人系统种类及结构特点的基础上，重点学习机器 人系统设计与控制技术、机器人路径规划、离线仿真以及集成系统设计与实现；3）课程

13、将重点或详细介绍机器人在机械制造、材料加工工程、先进制造中 的典型应用，而对较普遍应用的系统仅作简要介绍或自学。4）重点学习的章节内容包括：第 3章“机器人运动学与动力学”（4 学时）、 第4 章“机器人的驱动与控制”（4 学时）、第5 章“机器人轨迹规划及离线仿真” （4 学时）第6 章“工业机器人应用”（8学时）第7章“机器人系统集成技术”（4 学时）。教学难点：1）机器人技术基础是一门全面介绍机器人相关知识的课程，涉及到机械、 材料、计算机信息、控制工程学、人工智能等学科的交叉领域，本课程密切结合 学生的生产实习、课程设计以及机器人焊接实验课等实践环节，培养学生对机器 人系统的认识及设计

14、能力，提高授课质量与效果。2)通过本课程学习，要求掌握各种机器人系统的工作原理、结构特点、应 用范围与控制等，具备合理机器人选择及设计机器人集成制造 /加工系统，并进 行性能评估的综合能力。八、教学方法与手段：教学方法：(1) 采用现代化教学方法(含PPT演示，专业影像资料以及企业培训资料 等)，讲授各种电子制造、电子封装工艺与方法、系统及应用特点，以提高教学 效果及效率；(2) 采用课堂教学与学生PPT专题报告、分组讨论等方式，进行课堂互动， 吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。教学手段：(1) 以典型机器人制造/加工系统为讲解对象，深入分析设计需求、机器人 工作原理、

15、结构及控制等，使学生具备设计(开发)满足特定应用需求的机器人 集成系统的能力；(2) 结合本专业生产实习单位的生产实际以及课题组研究成果，有的放矢 地做好课堂教学前的设备样机(可借助图片、影像、教学视频等手段)展示教学； 再结合必要的实验教学与实践环节，加深学生对机器人技术的理解与掌握，提高 授课质量与效果；( 3)以小班教学模式开战， 3 位学生为一组，针对特定的机器人制造/加工 系统，通过文献阅读及调研，采用 PPT 进行展示汇报；汇报展示后，小组成员 接受课程教师和全体学生的提问，通过讨论交流，提高课堂互动频率与水平。九、教学内容与学时安排(1)总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。表 2 基本教学内容与学时安排序号课程内容课堂（学习、讨 论）学时课外（准备、复试、 实践）学时1绪论442机器人系统结构与分类443机器人运动学与动力学444机器人的驱动与控制445机器人轨迹规划及离线仿真446工业机器人应用887