课程编号：
课程性质：
通识教育
课程名称：
现代机器人技术导论
学时/学分：
32/2
英文名称：
Introduction of Modern Rbotics
考核方式：
考察
选用教材：
《机器人学基础》-蔡自兴，2015，
3. 机械工业出版社.
大纲执笔人：
张国亮
先修课程：
无
大纲审核人：
张国亮
适用专业：
理工科专业
一、 教学目标
本课程是华侨大学通识教育选修课程，通过系统学习机器人学领域的机构、运动、传感和控制等多方面内容，提高学生知识综合理解与运用能力，促进学生的创造力和知识的综合运用能力的提高，同时掌握运用理论进行实际工程应用的分析方法。
二、教学基本内容
第一章 机器人引言
机器人学概述，科幻电影中存在的机器人形象，机器人与当今社会的关系，应用机器人引起的社会问题，机器人学与人工智能的关系，机器人学的研究领域，机器人学的进展，机器人技术和市场的现状，机器人技术的发展趋势，各国雄心勃勃的机器人发展计划。
[重点] 机器人学与人工智能的关系，机器人学的进展，机器人技术的发展趋势。
要求学生：
1．了解机器人学的研究领域，机器人学的进展，机器人技术和市场的现状。
第二章 机器人的定义、分类及发展
机器人的定义，机器人的分类，机器人的组成、构型及性能要素，机器人的驱动器与传动系统，机器人的关节结构。
[重点] 机器人的分类，机器人的组成、构型及驱动。 轮式、腿式及履带移动的机构特点。
要求学生：
1．了解机器人学的定义及分类
2. 掌握机器人的组成、构型及驱动方式。
3. 了解轮式、腿式及履带移动的机构特点。
第三章 机器人的机械结构
机器人机械设计的步骤，常见的机器人机械动作结构，机器人的驱动与传动系统结构，机器人关节的构造及其传动配置。
[重点] 常见的机器人机械动作结构，机器人的驱动与传动系统结构。
要求学生：
1．了解机器人机械设计的步骤
2. 了解常见的机器人机械动作结构。
3. 了解机器人的驱动与传动系统结构。
4. 了解机器人关节的构造及其传动配置。
第四章 机器人数理基础
机器人位姿和姿态的表示，机器人坐标变换，齐次坐标变换，物体的变换及逆变换，通用旋转变换。
[重点] 机器人位姿和姿态的表示，齐次坐标变换。
要求学生：
1．了解机器人位姿和姿态的表示。
2. 掌握机器人齐次坐标变换方法。
3. 了解物体的变换及逆变换。
第五章 机器人运动学
机器人运动方程的表示，运动姿态和方向角，运动位置和坐标，机械臂运动方程的求解，欧拉变换解，运动位置和坐标，连杆变换矩阵及其乘积，PUMA560机器人运动方程， PUMA560机器人运动分析， PUMA560机器人运动综合。
[重点] 机器人运动方程的表示，机械臂运动方程的求解，PUMA560机器人运动综合。
要求学生：
1．了解机器人运动方程的表示。
2．掌握机械臂运动方程的求解。
3．掌握移动机器人运动方程的求解。
4. PUMA560机器人运动分析
第六章 机器人轨迹规划
轨迹规划应考虑的问题，关节轨迹的插值计算，三次多项式插值，过路径点的三次多项式插值，高阶多项式插值，用抛物线过渡的线性插值，笛卡尔轨迹规划，轨迹规划的实时生成。
[重点] 轨迹规划应考虑的问题，关节轨迹规划，笛卡尔轨迹规划。
要求学生：
1．了解轨迹规划应考虑的问题。
2．掌握关节轨迹规划。
3．掌握笛卡尔轨迹规划。
第七章 机器人的感知
机器人传感器概述，机器人传感器特点与分类，应用传感器时应考虑的问题，位移位置传感器，速度和加速度传感器，力觉传感器，触觉传感器，应力传感器，接近传感器，其他外传感器，机器人视觉传感器，机器人视觉与计算机视觉的区别，机器人视觉分析，机器人视觉伺服
[重点] 机器人传感器特点与分类，机器人视觉传感器。
要求学生：
1．了解各类传感器的特点与应用场合。
2．掌握视觉传感器的视觉分析方法
第八章 机器人专题—移动机器人
移动机器人的分类，移动机器人的机构，移动机器人的技术特点，移动机器人的应用场景，移动机器人的驱动方式
[重点] 移动机器人的应用场景，移动机器人的驱动方式。
要求学生：
1．了解移动机器人的技术特点。
2．了解移动机器人的应用场景。
第九章 机器人专题—水下机器人
水下机器人的分类，水下机器人的机构，水下机器人的技术特点，水下机器人的应用场景，水下机器人的驱动方式
[重点] 水下机器人的应用场景，水下机器人的驱动方式。
要求学生：
1．了解水下机器人的技术特点。
2．了解水下机器人的应用场景。
第十章 机器人专题—空间机器人
空间机器人的分类，空间机器人的机构，空间机器人的技术特点，空间机器人的应用场景，空间机器人的驱动方式
[重点] 空间机器人的应用场景，空间机器人的驱动方式。
要求学生：
1．了解空间机器人的技术特点。
2．了解空间机器人的应用场景。
第十一章机器人专题—仿生机器人
仿生机器人的分类，仿生机器人的机构，仿生机器人的技术特点，仿生机器人的应用场景，仿生机器人的驱动方式
[重点] 仿生机器人的应用场景，仿生机器人的驱动方式。
要求学生：
1．了解仿生机器人的技术特点。
2．了解仿生机器人的应用场景。
第十二章机器人专题—医疗机器人
医疗机器人的分类，医疗机器人的机构，医疗机器人的技术特点，医疗机器人的应用场景，医疗机器人的驱动方式
[重点] 医疗机器人的应用场景，医疗机器人的驱动方式。
要求学生：
1．了解医疗机器人的技术特点。
2．了解医疗机器人的应用场景。
三、建议教学进度
课程内容
授课学时
第一章 机器人引言
2
第二章 机器人的定义、分类及发展
3
第三章 机器人的机械结构
2
第四章 机器人数理基础
4
第五章 机器人运动学
6
第六章 机器人轨迹规划
2
第七章 机器人的感知
2
第八章 机器人专题—移动机器人
2
第九章 机器人专题—水下机器人
2
第十章 机器人专题—空间机器人
2
第十一章机器人专题—仿生机器人
2
第十二章机器人专题—医疗机器人
2
期末考察
1
合计
32
四、教学方法
1、以课堂讲授为主，介绍机器人学背景知识，阐述机器人运动、规划、感知等多方面基础概念及基本应用，使学生对于机器人学及机器人系统具有初步的了解。
2、采用多媒体课件授课形式，对于一些抽象的数学理论采用计算机动态仿真的方法予以描述。
3、采用在授课过程中穿插经典案例的案例式教学方法，以机器人专题方式展开，重点描述几类具有代表意义的特种机器人。
4、在发挥教师主导作用的同时，充分发挥学生的主体作用，积极引导学生主动思考并尝试解决工程应用问题。
为学生的积极参与创造条件，引导学生去思考、去探索、去发现，鼓励学生大胆地提出问题并尝试解决问题
5、利用QQ、微信等网络互动平台，给学生课后答疑。
五、考核方式
考察
六、成绩评定方法
报告成绩70%，平时成绩30%
七、教学参考书
《机器人学基础》-蔡自兴，2015，3.机械工业出版社.
《自主移动机器人导论》(第二版)-R.西格沃特，I.R.诺巴克什, D. 斯卡拉穆礼. 2013，5西安交通大学出版社.