機器人技術及其應用

1.《機器人結構設計》是電子信息工程技術專業的專業能力模塊核心課程。

2.課程與系列產品或項目設計與開發流程的關聯

該課程是“兩輪移動智能教育機器人”系列產品開發流程中“創意結構設計”工序對應的核心課程。

3.課程目標

通過“智能迎賓機器人機械結構設計與製作”案例的學習與實踐，培養學生運用機械製圖、計算機繪圖、機械創新設計的基本理論知識和繪圖技法，解決實際產品結構設計過程中的二維、三維視圖的識圖與繪製、簡單的機械構件設計與繪圖，簡單機械構件的裝配的問題的能力。 ^[3] 

4.與前後續課程的關係

先修課程：《電子產品創意設計與項目管理》：後續課程：《系統組裝與調試》。

課程案例描述及選取的理由

案例序號：1

案例名稱：智能迎賓機器人機械結構設計與製作

案例內容：

1.1智能迎賓機器人結構分解

1.2底盤設計與製作

1.3腰身機構的設計與製作

1.4手臂和頭部機構的設計與製作

1.5整機裝配

選取案例理由：通過智能迎賓機器人機械結構的設計，學生可以具備基本的機械識圖和繪製能力，能夠基本滿足兩輪移動教育智能機器人產品的結構設計和繪圖需求。 ^[3] 

《機器人技術及其應用》系統介紹機器人知識。內容涉及機器人技術的發展簡史，機器人的機械結構。機器人運動學和動力學，機器人控制技術。與機器人相關的傳感器技術。機器人視覺。最後介紹機器人在工業領域和其它領域的應用，並配有思考題。這是一本比較全面的機器人技術論著。適合作為機電一體化專業和工業自動化專業的本科生和研究生的教材，也適合從事機器人技術研究工作的科技人員和工程技術人員閲讀。 ^[1] 

第1章概論

1.1機器人的概念

1.2機器人發展歷史

1.2.1機器人發展概況

1.2.2中國研製機器人情況

1.2.3機器人技術的發展方向

1.3機器人的分類

1.4機器人技術的應用

【思考題】

第2章機器人的總體和機械結構設計

2.1機器人的基本組成及技術參數

2.1.1機器人的基本組成

2.1.2機器人技術參數

2.2機器人總體設計

2.2.1系統分析

2.2.2技術設計

2.2.3仿真分析

2.3機器人機械系統設計

2.4傳動部件設計

2.4.1關節

2.4.2傳動件的定位和消隙

2.4.3機器人傳動機構

2.5行走機構設計

2.5.1車輪式行走機器人

2.5.2腳式行走機器人

2.5.3履帶式行走機器人

2.5.4其他行走機器人

2.5.5行走機構設計應注意的問題

2.6機身設計

2.6.1機身的典型結構

2.6.2機身馬區動力(力矩)計算

2.6.3機身設計要注意的問題

2.7臂部設計

2.7.1臂部設計的基本要求

2.7.2臂部的典型機構

2.7.3臂部運動驅動力計算

2.8手腕設計

2.8.1手腕的自由度和設計時應注意的問題

2.8.2腕部的典型結構

2.8.3腕部驅動力矩的計算

2.9手部設計

2.9.1機器人手部的功能

2.9.2手部的分類及工作原理

2.9.3空氣負壓式手部的吸力計算

【思考題】

第3章機器人運動學

3.1剛體的位姿描述

3.1.1位置的描述

3.1.2方位的描述

3.1.3位姿的描述

3.1.4手爪座標系

3.2座標變換

3.3齊次座標和齊次變換

3.3.1齊次座標

3.3.2齊次變換

3.4齊次變換矩陣的運算

3.5機器人常用座標系及變換方程

3.6歐拉變換與RPY變換

3.6.1歐拉角與歐拉變換

3.6.2RPY角與RPY變換

3.6.3機械手歐拉腕和RPY腕

3.7機器人連桿參數及其D-H座標變換

3.7.1連桿參數

3.7.2連桿座標系及連桿的D-H座標變換

3.8機器人運動學方程

3.8.1運動學方程

3.8.2典型機器人運動學方程

3.9機器人逆運動學

3.9.1機器人運動學逆解有關問題

3.9.2典型臂運動學逆解

3.9.3機器人運動學逆解

【思考題】

第4章微分運動和雅可比矩陣

第5章機器人動力學

第6章軌跡規劃和生成

第7章機器人控制

第8章機器人傳感器

第9章機器人視覺技術

第10章機器人的應用

附錄

參考文獻

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