“六自由度机器人及其在机械自动化中的应用”-开放创新实验教学大纲

附件：“六自由度机器人及其在机械自动化中的应用”开放创新实验教学大纲Experimentsforsixdegreesoffreedomrobotanditsapplicationinmechanicalengineeringautomation课程中文名称：六自由度机器人及其在机械自动化中的应用实验课程英文名称：Experimentsforsixdegreesoffreedomrobotanditsapplicationinmechanicalengineeringautomation课程编码：×××（仿宋常规小4号）实验学时：32学分：2适用专业：全校工科类各专业大二、大三、大四本科生先修课程：电工电子学、微型计算机原理、机械设计基础、工程力学开课学院：机械工程学院开课学期：4、5、6、7教材及实验指导书：刘吉轩主编，《六自由度机器人及其在机械自动化中的应用实验》，西安交通大学讲义，2008年一、实验课程简介六自由度工业机器人具有高度的灵活性和通用性，用途十分广泛。本实验是在开放的六自由度机器人系统上，采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台，实现机器人的运动控制。通过示教程序完成机器人的系统标定。学习采用C++编程设计语言编写机器人的基本控制程序，学习实现六自由度机器人的运动控制的基本方法。了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中的应用。二、实验课性质、目的和任务性质：独立设置的开放实验目的：通过六自由度机器人及其在机械自动化中的应用开放实验，使学生能够了解六自由度机器人的基本结构、工作原理、控制系统组成等，掌握机器人传动系统分析和运动学分析的基本方法，学习机器人控制编程，了解六自由度机器人在自动化制造系统中的应用。任务：（1）熟悉六自由度机器人系统基本组成；（2）实现机器人坐标回零和机器人示教；（3）完成机器人运动学分析和求解；（4）完成机器人本体部分三维建模和运动学仿真；（5）掌握机器人的单轴运动控制编程；（6）学习机器人运动轨迹规划及其控制实现方法。三、实验课教学基本要求1．通过该实验课的学习，要求学生熟悉六自由度机器人的机械结构组成；2．熟悉机器人传动系统的特点，掌握机器人运动学分析的基本方法；3.掌握机器人运动学仿真技术；4.了解机器人控制系统的组成和控制原理；5.掌握机器人基本的运动控制编程。四、实验教学的内容与要求1.六自由度机器人机电一体化系统学习实验目的：了解六自由度机器人的机械部分、控制部分、驱动执行部分、传感器与反馈部分。教学基本要求：通过实验教师的讲解和现场教学，使学生了解六自由度机器人的机械部分、控制部分、驱动执行部分、传感器与反馈部分组成和原理。实验内容提要：实验教师给学生介绍工业机器人的发展和应用情况，重点介绍在机械工业中的应用，学生结合GR600型六自由度机器人，学习六自由度机器人的机械本体部分、控制部分、驱动执行部分、传感器与反馈部分组成和原理。实验类型：创新型必做或选做：必做实验使用的主要仪器：六自由度工业机器人及其控制和执行系统。2.六自由度机器人传动系统分析实验目的：通过现场教学和实际拆装，掌握六自由度机器人的机械本体部分结构组成和传动系统。教学基本要求：在实验教师的指导下，使学生能够熟悉六自由度机器人的机械本体结构和传动系统组成，了解六自由度机器人各个关节采用的减速器及其减速比，了解六自由度机器人各关节的联动关系。实验内容提要：针对六自由度工业机器人，通过现场教学和实际拆装，学生掌握六自由度机器人的基本操作，学习六自由度机器人本体的机械结构组成及工作原理，熟悉各关节的传动关系和减速器特点，计算各关节的传动比，通过实际操作了解六自由度机器人各关节的联动关系。实验类型：创新型必做或选做：必做实验使用的主要仪器：六自由度工业机器人本体。3.六自由度机器人运动学分析和各关节坐标回零与示教练习实验目的：通过实际操作六自由度机器人，学习六自由度机器人运动学分析基本方法，理解机器人各关节坐标回零的含义，掌握机器人系统各关节坐标回零的方法，掌握机器人示教的基本方法。教学基本要求：在实验教师的指导下，要求学生掌握六自由度机器人运动学分析的基本方法，通过现场实际操作，熟悉六自由度机器人的各关节坐标回零和机器人示教的基本方法。实验内容提要：针对六自由度机器人，学生掌握基本的机器人运动学分析方法，完成基本的运动学正解和反解，学生通过实际操作熟练掌握六自由度的各关节坐标回零，掌握以机器人的关节坐标和直角坐标方法进行机器人示教的方法。通过实验操作理解机器人直角坐标和关节坐标的关系。实验类型：创新型必做或选做：必做实验使用的主要仪器：六自由度工业机器人本体及其控制系统。4.六自由度机器人本体结构三维建模和运动学仿真实验目的：通过实验使学生掌握六自由度机器人本体机械结构的三维建模和运动学仿真。教学基本要求：建立六自由度机器人的三维模型，并进行运动学仿真。实验内容提要：根据六自由度机器人的实际结构和尺寸，采用三维设计软件建立六自由度机器人的三维模型，并且进行六自由度机器人的运动学仿真及分析。实验类型：创新型必做或选做：必做实验使用的主要仪器：六自由度工业机器人。5.六自由度机器人基本的运动轨迹规划和基本的控制编程实验目的：学习六自由度机器人基本的运动轨迹规划方法，学习基本的运动控制编程。教学基本要求：掌握单关节（单轴）运动和多关节（多轴）顺序运动规划，能够采用VC++编写单轴运动控制程序和多轴运动顺序控制程序。实验内容提要：在实验教师指导下，学生采用运动控制开发平台，学习掌握单关节（单轴）运动和多关节（多轴）顺序运动规划，学习采用VC++编写单轴运动控制程序和多轴运动顺序控制程序。实验类型：创新型必做或选做：必做实验使用的主要仪器：六自由度工业机器人、运动控制开发平台。五、实验成绩的考核与评定办法（仿宋加粗小4号）通过考察学生在实验过程中，对实验问题的理解程度、独立实验操作能力、实验考勤结果以及提交的实验报告情况考核学生的实验成绩，实验成绩按照优、良、中、及格、不及格评定。附：教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗小4号）大纲制定者：刘吉轩（执笔）大纲校对者：×××（仿宋常规小4号）大纲审定者：×××（仿宋常规小4号）大纲批准者：×××（仿宋常规小4号）教学实验基本信息汇总表序号课程名称课程编码性质开课学期必修或选修实验项目名称实验内容提要学时类型每组人数适用专业必做或选做实验室名称主要仪器设备1六自由度机器人及其在机械自动化中的应用开放实验独立开设的开放实验4、5、6、7选修①六自由度机器人机电一体化系统学习实验教师给学生介绍工业机器人的发展和应用情况，重点介绍在机械工业中的应用，学生结合GR600型六自由度机器人，学习六自由度机器人的机械本体部分、控制部分、驱动执行部分、传感器与反馈部分组成和原理。4综合、创新型5全校工科类专业必做机械基础实验教学中心冗余并联机构及其控制系统②六自由度机器人传动系统分析针对六自由度工业机器人，通过现场教学和实际拆装，学生掌握六自由度机器人的基本操作，学习六自由度机器人本体的机械结构组成及工作原理，熟悉各关节的传动关系和减速器特点，计算各关节的传动比，通过实际操作了6综合、创新型5全校工科类专业必做机械基础实验教学中心冗余并联机构及其控制系统解六自由度机器人各关节的联动关系。③六自由度机器人运动学分析和各关节坐标回零与示教练习针对六自由度机器人，学生掌握基本的机器人运动学分析方法，完成基本的运动学正解和反解，学生通过实际操作熟练掌握六自由度的各关节坐标回零，掌握以机器人的关节坐标和直角坐标方法进行机器人示教的方法。通过实验操作理解机器人直角坐标和关节坐标的关系。6综合、创新型5全校工科类专业必做机械基础实验教学中心冗余并联机构及其控制系统④六自由度机器人本体结构三维建模和运动学仿真根据六自由度机器人的实际结构和尺寸，采用三维设计软件建立六自由度机器人的三维模型，并且进行六自由度机器人的运动学仿真及分析。8综合、创新型5全校工科类专业必做机械基础实验教学中心冗余并联机构及其控制系统⑤六自由度机器人基本的运动轨迹规划和基本的控制编程在实验教师指导下，学生采用运动控制开发平台，学习掌握单关节（单轴）运动和多关节（多轴）顺序运动规划，学8综合、创新型5全校工科类专业必做机械基础实验教学中心冗余并联机构及其习采用VC++编写单轴运动控制程序和多轴运动顺序控制程序。控制系统注：1、序号应和课程名称一致，实验项目名称中的①②③号应与《实验教学的内容与基本要求》中的实验项目顺序一致。2、课程名称、实验项目名称要准确规范,一律不得简写。3、课程编号、课程名称、学时、实验项目必须与我校本科课程教学大纲一致。4、实验内容提要在200字以内。5、学时累计数要与实验总学时相同。6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。①设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。②综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。7、性质是指课程内实验、独立设置的实验课（具有独立的课程和学分）。8、每组人数指实验时学生使用每台（套）实验仪器的人数。9、表格内标题黑体五号；表格内内容，宋体五号；实验教学大纲标准格式可在教务处主页下载。