机器人及控制技术教学大纲

第一篇机器人控制的数学基础

第一章引言

第二章拓扑学基础

第三章近世代数基础

第二篇机器人本体控制（自学）

第一章引言

第二章刚体运动

第三章机器人运动学

第四章机器人动力学

第三篇机器人手指抓取控制

第一章引言

第二章微分几何学基础

1 曲线几何（The Geometry of Curves）

2 曲面(Surfaces)

3 曲率(Curvatures)

4 恒平均曲率曲面(Constant Mean Curvatures Surfaces)

5 侧地线，度量和等长(Geodesics, Metrics and Isometries)

6 完整和Gauss-Bonnet定理(Holonomy and the Gauss-Bonnet

theorem)

第三章机器人手指抓取运动学

第四章机器人手指抓取动力学

第四章机器人技术最新进展

工业机器人工作站系统集成技术教学大纲教学文案

工业机器人工作站系统集成技术一、说明 1．课程的性质和内容《工业机器人工作站系统集成技术》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：模块一工业机器人码垛工作站系统集成、模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成、模块三工业机器人装配工作站系统集成。 2．课程的任务和要求本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人，能够独立完成机器人的基本操作，能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写，为学生从事专业工作打下必要的专业基础。（1）通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。（2）熟悉ABB机器人安全注意事项，掌握示教器的各项操作。（3）掌握ABB机器人的基本操作，理解系统参数配置；学会手动操纵。（4）掌握ABB机器人的I/O标准板的配置，学会定义输入、输出信号，了解Profibus适配器的连接。（5）掌握ABB机器人的各种程序数据类型，熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。（6）掌握RAPID程序及指令，并能对ABB机器人进行编程和调试。（7）熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题（1）本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主，注意培养学生对机器人编程和维护的能力。（2）在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。（3）编程教学时，应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。二、学时分配表

三、课程内容及要求模块一工业机器人码垛工作站系统集成教学要求 1．了解工业机器人码垛工作站的组成。 2．掌握码垛工作站的机械装配。 3．掌握码垛工作站系统编程。教学内容任务1 认识码垛工业机器人工作站任务2 筛选皮带机构的组装、接线与调试任务3 立体码垛单元的组装、程序设计与调试任务4 步进升降机构的组装、接线与调试任务5 检测排列单元的程序设计与调试任务6 机器人单元的程序设计与调试任务7 机器人自动换夹具的程序设计与调试任务8 机器人轮胎码垛入仓的程序设计与调试任务9 机器人车窗分拣及码垛程序设计与调试任务10 工作站整机程序设计与调试教学建议本项目的主要教学目标是使学生对码垛工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是，注意结合简单的实例阐述本课程的作用，对于理论的知识可以先作简单的介绍，在后面的教学中再进一步深化。模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成教学要求 1．了解工业机器人涂胶工作站的组成。 2．掌握涂胶工作站的机械装配。 3．掌握涂胶工作站系统编程。教学内容任务1 认识涂装工业机器人任务2 上料涂胶单元的组装、程序设计与调试任务3 多工位旋转工作台的组装、程序设计与调试任务4 机器人单元的程序设计与调试任务5 机器人自动换夹具的程序设计与调试任务6 汽车车窗框架预涂胶的程序设计与调试任务7 机器人拾取车窗并涂胶的程序设计与调试任务8 机器人装配车窗的程序设计与调试

300MW火电机组DCS组态系统分析与调试课程标准

《300MW火电机组DCS组态系统分析与调试》课程标准课程名称：300MW火电机组DCS组态系统分析与调试课程编号：104BY372课程性质：必修总学时数：80（理论学时数：32 ，实践学时数： 48 ）学分：5 适用专业：生产过程自动化技术一、课程的性质与任务《300MW火电机组DCS组态系统分析与调试》是以培养熟练使用与维护大型火电厂DCS模拟量控制系统的高技能人才为目标，满足大中型火电机组DCS控制组态维护岗位人才需求而设置的一门生产过程自动化技术专业的必修专业综合技能课。通过本门课程的训练学生能快速准确阅读大型火电机组MCS、CCS系统的组态源码，并探究其设计的工程背景，并能自行设计小型系统的DCS 组态，从而能够初步具备维护大型DCS系统的技术能力。本课程是在《火电机组运行实习》、《计算机分散控制系统应用基础》、《热工保护与程序控制系统设计与调试》等课程的修习后开设的综合技能课程。二、课程设计思想本门课程是在典型工作任务指导下，基于生产过程的项目化教学设计；为了培养学生互助协作的工作方法、细致有序的工作作风、勇于承担的职业素质以及技艺纯熟的工作能力，以单元机组DCS调试实际工程项目为载体设计教学项目，教学项目为原型项目的典型工艺片段，并采用小组讨论（每小组4~5名成员，每组虚拟为独立的法人实体）、角色扮演（学生扮演企业员工和法人角色，教师扮演企业负责人和用户双重角色）和项目教学的方法，将火电厂MCS、SCS系统维护所必须的理论知识以及基础技能融合成八个项目，每个项目的最终成果以企业的形式提交并展示，成果由企业评审团（学生）和用户（授课教师、特约嘉宾）共同评议，并作为过程考核依据记录在相关学习手册中。课程设计的八个项目分别是：项目一除盐水箱控制策略设计与调试；项目二凝汽器水位控制策略设计与调试；项目三除氧器水位、压力控制策略设计与调试；项目四汽包给水控制策略设计与调试；项目五过热器减温水控制策略设计与调试；项目六风烟系统控制策略设计与调试；项目七燃烧系统控制策略设计与调试；项目八 CCS控制策略设计与测试。项目充分利用自主研发的虚拟电厂以及DCS综合实训装置一方面继续培养学生的DCS使用与维护系统的工程应用能力。DCS技能，另一方面培养学生的．三、课程基本目标 1、知识目标： (1）掌握除盐水箱控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (2）掌握凝汽器水位控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (3）掌握除氧器水位、压力控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (4）掌握汽包给水控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (5）掌握过热器减温水控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (6）掌握风烟系统控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (7）掌握燃烧系统控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义； (8）掌握CCS控制策略、超驰、跟踪内容及其物理意义。 2、职业技能目标：

机器人控制技术论文

摘要为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti 和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制

目录摘要.......................................................... I 第1章绪论................................................ - 1 - 1.1机器人控制系统 (1) 1.2机器人控制的关键技术 (1) 第2章机器人PID控制...................................... - 2 - 2.1PID控制器的组成 (2) 2.2PID控制器的研究现状 (2) 2.3PID控制器的不足 (3) 第3章 PID控制的原理和特点 ................................ - 4 - 3.1PID控制的原理 (4) 3.2PID控制的特点 (5) 第4章 PID控制器的参数整定 ................................ - 5 -后记...................................................... - 6 -

《电机与电气控制技术应用》课程标准

锦州市机电工程学校《电机与电气控制技术应用》课程标准

《电机与电气控制技术应用》课程标准一、课程简介课程名称：《电机与电气控制技术应用》；学时：96 授课对象：机电技术应用专业一年级学生；课程性质：《电机与电气控制技术应用》是中等职业学校机电技术应用专业的一门核心专业课程，特点是理论与实践联系非常紧密，它是中职学生在实践中检验并加深理解所学理论知识，进而牢固掌握专业知识、提高实践动手能力的重要手段和途径。它不仅为《可编程序控制器技术及应用》等后续课程、集中实训和顶岗实习打下基础，而且为相关专业学生考取初、中级维修电工职业资格证书做准备。本课程的教学目的是让学生熟悉三相异步电动机及其电气控制系统的基本控制电路，具有电气控制系统的安装、调试和故障排除的基本能力。本课程的突出特征是理论教学与实际训练并重，要求理论必须与操作密切结合，强调技术应用。内容大致分为三相异步电动机正转、正反转、降压启动和制动等部分。教学应在电气控制实训室中进行，通过对典型工作任务完整工作过程的完成，培养学生的理论能力、实践能力、方法能力与社会能力，并养成良好自觉的职业习惯与素养。前期课程：计算机应用基础、机械基础、电工技术；同步课程：电子技术、机械制图；后续课程：可编程序控制器技术及应用。

二、课程设计思路（一）课程基本理念： 1.突出学生为主体，注重学生的能力培养本课程在教学过程中，注重学生从事本专业工作所需的基本理论、基本方法和基本技能的学习，教学中注意激发学生的学习兴趣，在启发、提示下引导学生自主学习，提高学生的思维能力和实践技能，增强他们理论联系实际的能力，培养学生的自学能力，使他们在走上工作岗位后实现可持续发展。培养学生作为准职业人的良好职业习惯与素养。 2.改变传统教学方式，培养学生实践动手能力本课程在教学过程中要打破传统的知识体系架构，重新建立以工作任务为引领的、任务驱动为导向的能力体系架构。通过对典型工作任务完整工作过程的完成，培养学生自主资讯、归纳总结、实践操作的能力，使学生学会如何在一个团队的工作中通过沟通与交流，形成工作方案并具体实施，以团队合作的方式完成项目工作的能力与经验。 3.尊重个体差异，看到学生进步，注重过程评价本课程在教学过程中，倡导学生自主分析、积极思考，鼓励多元思维方式并将其表达出来，尊重个体差异。在教学评价过程中，多看到学生个体的进步，而不要对学生的要求搞“一刀切”，只要学生有进步，哪怕还较其他同学差些，但相对自己有了进步，教师就应及时鼓励，给予表扬，并在过程评价中予以体现，注重培养和激发学生的学习积极性和自信心。评价要遵循有利于促进学生的知识与技能掌握为原则，并能促进学生健康人格的发展。（二）课程设计思路

《工业机器人》课程教学大纲.

《工业机器人》课程教学大纲一．课程的性质与任务课程性质：本课程综合介绍了机器人技术，设计思想和发展趋势主要任务：本课程是要求学生通过学习、课堂教育，能了解机器人发展的最新技术与现状；初步掌握机器人技术的基本知识。三．课程教学内容第一章绪言简述机器人学的起源与发展，讨论机器人学的定义，分析机器人的特点、结构与分类。第二章机器人学的数学基础空间任意点的位置和姿态变换、坐标变换、齐次坐标变换、物体的变换和逆变换，以及通用旋转变换等。第三章机器人运动方程的表示与求解机械手运动姿态、方向角、运动位置和坐标的运动方程以及连杆变换矩阵的表示，欧拉变换、滚-仰-偏变换和球面变换等求解方法，机器人微分运动及其雅可比矩阵等第四章机器人动力学机器人动力学方程、动态特性和静态特性；着重分析机械手动力学方程的两种求法，即拉格朗日功能平衡法和牛顿-欧拉动态平衡法；然后总结出建立拉格朗日方程的步骤第五章机器人的控制机器人控制与规划第六章机器人学的现状、未来包括国内外机器人技术和市场的发展现状和预测、21世纪机器人技术的发展

趋势、我国新世纪机器人学的发展战略等。不同类型机器人的研究发展状况等。四．教学的基本要求采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力；理论以够用为度，且从应用的角度，尽量简化定量分析。五．建议教材与教学参考书 1、机器人学、蔡自兴、清华大学出版社、2000 2、机器人学导论，约翰J.克雷格、西北工业大学出版社、1987 六．说明 1．本课程的教学原则上须由一定工作经验的讲师及讲师以上的教师担任，以保证理论知识和实践操作技能教学的需要。 2．本课程适用于高职数控技术应用、机电一体化、机电工程及自动化、机械工程与自动化等专业。主编：张晖主审：曹京生

组态应用技术课程标准[详]

《组态应用技术》课程标准一、课程概述 1.课程定位本课程是高职高专楼宇智能化工程技术专业核心课程，其目标在于培养学生在电气工程师岗位上从事电气设备和自动化系统集成开发等方面的职业能力，达到本专业获取中、高级职业书考证的基本要求，也是技术技能型人才所必须掌握的基本要素。 2.先修后续课程在课程设置上，前导课程有《电子电路的分析与实践》（010067）《常用电气设备控制与检修》（010069）及《PLC控制系统编程与实现》（010072），后续课程有《自动生产线的调试与检修》（010074）。二、课程目标能力目标：（1）具备组态软件编程的基本能力；（2）具备组态软件与开关量设备、模拟量等设备的联机调试能力；（3）具有较强的典型自控系统设计能力；（4）能完成组态控制系统综合设计。知识目标：（1）掌握课程中组态控制技术中常用的基本术语、定义、概念和规律，在今后工作中应能较熟练地应用这些概念和术语。（2）掌握组态控制技术组态方法，通过工程实例，学会制作组态相关工程。

（3）对组态控制技术的发展趋势有所了解。素质目标：（1）具备自我管理、团队精神、交往能力；（2）诚实守信，具有完成任务和解决问题的能力；（3）创新能力和自我学习能力；（4）具有吃苦精神和责任心，勇于承担责任，良好的沟通能力。证书目标：PLC程序设计助理工程师三、课程设计思路引入自动化仪表与装置行业标准，以工程项目和企业自动化技术员职业成长过程所对应的典型工作任务为学习容，将职业素质培养融入课程，实施教学做一体化的过程性评价方法，具体设计思路如下：（一）组建以学院专任教师、鞍钢冷轧等企业专家的课程开发和实施团队，分析职业岗位的工作任务，按照一定的逻辑关系进行排序，对完成任务应具备的知识、能力、素质做出较为详细的描述，形成团队成员认可、线索清晰、层次分明的工作任务分析表；（二）根据能力复杂程度，整合典型工作任务。召开有教学专家、课程建设团队人员参与的课程标准建设会议，形成课程标准；（三）引入自动化仪表与装置行业标准，校企共同进行课程整体设计、单元设计、教学组织设计、教学情景设计；（四）以鞍钢冷轧自动化控制系统操作、维护维修等职业岗位的工作过程为导向，从初级到高级，从简单到复杂，设计反应车间监控中心控制系统设计、开关量组态工程设计、模拟量组态工程设计三个学习项目，包含简单工程的建立与运行、模拟组态控制系统综合设计等15个情境；（五）根据教学规律及认知过程，构建教学计划、考核评价办法、课程考核标准及题库、多媒体教学资源建设，按照资讯计划、决策实施、评价反馈等步骤组织教学。四、课程容与要求 1.课程容

机器人与自动化技术

机器人与自动化技术 “机器人、无处不在的屏幕、语音交互，这些都将改变我们看待‘电脑’的方式。一旦看、听、阅读能力得到提升，你就可以以新的方式进行交互。”----比尔?盖茨在某电视节目中，预测未来科技领域的下一件大事时表示：机器人与自动化技术将成为未来发展的一大趋势，可以改变世界！工业机器人的应用，正从汽车工业向一般工业延伸，除了金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业，机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为。当然，即将“改变世界”的机器人不仅仅具有代替人工的价值，在很多人类无法实现的领域也将出现机器人的身影。譬如，派送采矿机器人到月球和小行星上采挖稀土矿，将有望成为现实。而更令比尔?盖茨寄予厚望的是机器人将像“电脑”一样改变人类的生活。日本早稻田大学研究人员推出一种新型仿人型家务机器人。它集安全性、可靠性和灵巧性于一身，还具有仿人脸的外观。在工作时，它将一名男子抱下床，与他聊天并为他准备早餐。由于拥有和成年女性大小相当的灵巧双臂、双手，这种机器人能够用夹子将面包从面包机中取出，而丝毫不弄碎它。英国阿伯丁大学启动了一项新的研究计划，在3年内研发出允许机器人与人类进行交谈，甚至讨论具体决定的系统……。作为先进制造业中不可替代的重要装备，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。在机器人市场中，目前80%的市场份额仍由跨国公司占有，其中瑞典ABB、日本发那科FANUC、日本安川yaskawa和德国库卡KUKA四大企业则是市场第一梯队的“四大金刚”。其它有瑞士史陶比尔Staubli、德国克鲁斯CLOOS、德国百格拉、德国徕斯、德国斯图加特航空航天自动化集团（STUAA）、意太利瀚博士hanbs、意大利柯马COMAU、英国Auto Tech Robotics等。目前国内生产机器人的企业主要有：中科院沈阳新松机器人自动化股份有限公司、芜湖埃夫特智能装备有限公司、上海新时达机器人有限公司、安川首钢机器人有限公司、哈工大海尔机器人有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司、广州数控设备有限公司、上海沃迪自动化装备股份有限公司等。 2015年，中国机器人市场需求预计将达35000台，占全球比重16.9％，成为全球规模最大的市场。一、机器人的系统构成由3大部分6个子系统组成。 3大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。 6个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统、控制系统。

工厂电气控制技术课程标准.

烟台汽车工程职业学院 <<工厂电气控制>> 课程标准专业带头人：杜俊贤系主任：林治熙教学中心：信息自动化教研室批准日期：二〇一一年八月二〇一一年八月

目录一、课程概述 (1) （一）课程性质.............................................................. 错误！未定义书签。（二）课程基本理念...................................................... 错误！未定义书签。（三）课程设计思路...................................................... 错误！未定义书签。二、课程目标..................................................................... 错误！未定义书签。（一）总体目标.............................................................. 错误！未定义书签。（二）具体目标.............................................................. 错误！未定义书签。三、内容标准 (4) （一）学习目标 (4) （二）活动安排 (4) （三）知识要点 (9) （四）技能要点 (9) 四、实施建议 (10) （一）教学建议 (10) （二）考核评价建议 (10) （三）教材编写建议 (11) （四）实验实训设备配置建议 (12) （五）课程资源开发与利用建议 (18) 五、其它说明 (19)

45《工业机器人》课程教学大纲

《工业机器人》课程教学大纲一．课程基本信息《工业机器人》是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，为今后从事光机电一体化与系统设计、制造的研究工作打下基础。开课单位：机械工程学院课程编号： 02010267b 英文名称：INDUSTRIAL ROBOT TECHNOLOGY 学时：总计32学时，其中理论授课26学时，实验（含上机）6学时学分：2学分面向对象：机械电子工程专业先修课程：《线性代数》，《测试技术及仪器》，《电工电子学》，《机械设计基础》教材：《工业机器人》第二版吴振彪王正家主编(华中科技大学出版社) 主要教学参考书目或资料： 1 《工业机器人技术基础》孙树栋主编（西北工业大学出版社） 2 《机器人与控制技术》孙迪生，王炎主编机械工业出版社，1997 二．教学目的和任务《工业机器人》是机械电子工程的专业选修课，通过本课程的学习，使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力。三．教学目标与要求本课程系统的介绍了机器人设计、控制、编程和使用的理论基础和技术要点，包括工业机器人的一般概论，机器人运动学，静力/动力学分析，工业机器人机械系统设计，工业机器人的控制和工业机器人的应用等内容。通过课程学习，使学生掌握工业机器人的基本原理、基础知识，对工业机器人机械系统的总体设计方法有初步了解，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。四．教学内容、学时分配及其基本要求第一章绪论(2学时) （一）教学内容 1、工业机器人的定义、应用领域与发展； 2、工业机器人的组成、分类及技术参数。（二）基本要求 1、明确本课程的研究对象、内容、性质、任务； 2、了解工业机器人的定义、应用领域与发展方向； 3、了解工业机器人的组成、分类及技术参数。第二章工业机器人运动学(6学时含讲授4学时，实验2学时)

《组态软件控制技术》课程标准

《组态软件控制技术》课程标准课程代码：03010640 总学时：60 学分：3.5 一、课程性质与定位本课程是高职高专电气自动化技术专业的专业核心课程，其目标在于培养学生在电气工程师岗位上从事电气设备和自动化系统集成开发等方面的职业能力，达到本专业获取中、高级职业资格证书考证的基本要求，也是技术技能型人才所必须掌握的基本要素。在课程设置上，前导课程有《电工电子技术》、《单片机原理与接口技术》、《PLC控制系统安装与编程》、《变频调速系统安装调试与运行维护》等，后续课程有《自动化生产线安装与调试》等。二、课程设计思路引入自动化仪表与装置行业标准，以工程项目和企业自动化技术员职业成长过程所对应的典型工作任务为学习内容，将职业素质培养融入课程，实施教学做一体化的过程性评价方法，具体设计思路如下：（一）组建以学院专任教师、广西南南铝加工有限公司等企业专家的课程开发和实施团队，分析电气自动化技术在专业职业岗位的工作任务，按照一定的逻辑关系进行排序，对完成任务应具备的知识、能力、素质做出较为详细的描述，形成团队成员认可、线索清晰、层次分明的工作任务分析表；（二）根据能力复杂程度，整合典型工作任务。召开有教学专家、课程建设团队人员参与的课程标准建设会议，形成课程标准；（三）引入自动化仪表与装置行业标准，校企共同进行课程整体设计、单元设计、教学组织设计、教学情景设计；（四）以广西南南铝加工有限公司的液压挤压机自动化控制系统操作、维护维修等职业岗位的工作过程为导向，从初级到高级，从简单到复杂，设计反应车间监控中心控制系统设计、开关量组态工程设计、模拟量组态工程设计、铝加工组态控制系统综合设计四个学习项目，包含简单工程的建立与运行、南南铝业模拟铝挤压组态控制系统综合设计等16个情境；（五）根据教学规律及认知过程，构建教学计划、考核评价办法、课程考核

《机床电气控制与PLC》实训课程标准

《机床电气控制与PLC》（实训）课程标准课程编码：0100023 课程类别：专业技术课程适用专业：机电一体化（二年中专）课程所属系部：机电工程系学时：60 编写执笔人: 王荣华审定负责人及审定日期： 1课程定位与设计思路 1.1 课程性质与作用 1.课程性质《机床电气控制与PLC》课程是机电一体化（二年中专）专业的一门专业技术课，也是取得国家职业资格等级证书（维修电工）的核心课程。课程分为继电器控制技术、PLC技术两大部分，在教学中实施“教、学、做”一体化，将理论教学和实践教学有机结合，侧重于实践操作，直接面向职业岗位能力的培养，是学生求职就业的重要砝码。 2.课程作用本课程以《电工电子技术基础》、《电机拖动基础》、《自动控制原理与系统》课程为前导课程，共同打造学生的职业能力，并为其相关专业课程《数控机床维修》、《机电一体化技术》等的学习提供基本理论和方法，在整个教学过程中起着承上启下的作用。为毕业生在未来的职业生涯中从初始低层次的生产线操作工向更高层次的维修电工、生产线维修工和设备管理员等岗位顺利迁移提供扎实的知识与技能准备。 1.2 课程设计思路

本课程标准以机电一体化（二年中专）专业学生的就业为导向，根据行业专家对专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，以培养学生的“学懂”和“会用”为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容。为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，将本课程的教学活动分解设计成若干工作任务，以任务为单位组织教学，引出相关专业理论知识，使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用。 2课程目标 2.1课程总体目标通过对本课程的学习和训练，使学生熟悉电气控制与PLC的基础知识，培养电气控制与PLC基本应用(电动机点动、长动、正反转、Y-Δ启动等控制环节)的接线、编程、操作调试方面的技能，了解其所涉及的技术理论知识；初步培养电气控制与PLC高级应用项目(电梯控制、机械手控制系统等)的接线、编程、操作调试的技能，了解其所涉及的技术理论知识。培养学生分析、解决生产实际问题的能力，提高学生的学习能力、团队合作能力。 2.2 具体目标 1) 知识目标 (1)掌握电气控制基础知识； (2)掌握PLC技术基础知识； (3)掌握PLC编程软件的使用方法； (4)熟悉PLC的I/O端口分配及PLC外部接线和安装； (5)熟练掌握PLC的编程方法，特别是图形编程； (6)熟练应用基本指令、步进指令及部分功能指令； (7)掌握常用控制程序的编制方法及调试；

0803701069《工业机器人》教学大纲

《工业机器人》课程教学大纲课程编号：0803701069 课程名称：工业机器人英文名称：Industrial Robot 课程类型：专业任选课总学时：32 讲课学时：24 实验学时：8 学分：2 适用对象：四年制机械设计制造及其自动化专业、四年制机械电子工程专业。先修课程：高等数学、线性代数、工程制图、机械工程材料、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电子技术、电工技术、机械制造基础、互换性与技术测量、液压与气压传动、机电传动控制、单片机原理及应用、自动控制原理等。一、课程性质、目的和任务工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。二、教学基本要求本课程以机器人为研究对象，以工业机器人为重点。学完本课程应达到以下基本要求：1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。 3．了解机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。 4．了解机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点。 5.了解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。 6．了解工业机器人工作站及生产线的基本组成和特点。 7．对操纵型机器人、智能机器人有一般的了解。三、教学内容及要求绪论 0.1概述 0.1.1机器人的由来与发展 0.1.2机器人的定义 0.1.3机器人技术的研究领域与学科范围 0.2机器人的分类 0.2.1 按机器人的开发内容与应用分类

机器人控制技术论文

机器人技术论文机器人技术论文摘要为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制

第1章引言机器人控制的关键技术关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux 上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。第2章机器人PID控制 2.1 PID控制器的组成 PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=Kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)；其中Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。 2.2 PID控制器的研究现状虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 2.3 PID控制器的不足在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解

现代电气控制技术课程标准

现代电气控制技术课程标准课程名称：现代电气控制技术对象：电气自动化、数控技术、机电一体化、机械制造等机电类专业课时：144课时课时分配表四、学分：8 五、课程目标可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）是采用微机技术的通用工业自动化装置。它以可靠性高、能适应恶劣环境、使用方便等优点，迅速占领了工业自动化控制领域，成为与机器人、CAD/CAM并称的工业自动化三大支柱。现代电气控制技术将传统的继电器控制技术、PLC技术、传感器技术、变频器技术集于一体的课程，该课程的设置是为了满足现代工业设备控制的要求。本课程的培训是通过设置一个个项目并让学生来完成这些项目来达到培训目的。通过这些项目的练习，学生可将传统的继电器和可编程控制器的使用结合起来，并真正能应用到具体的设备案例中。同时也将变频器的功能以及如何更好的在设备中用变频器来进行调速积累一些经验。六、设计思路现代电气控制技术是一门理论性较深实践性较强的专业课程，课程教学的总体思路是采用模块化的项目课程教学法，大部分课程应该在可编程控制器实训室、机电控制实训室进行，通过理论讲解、计算机仿真与实际操作一体化的综合训练方式，使学员能够在较短的时间内达到现代电气控制技术课程的目标。七、内容纲要项目一：PLC应用基础（课时：16）模块1：PLC概述、三菱PLC及仿真软件（2课

时）（1）工作任务介绍PLC的定义、外部结构、分类、特点、应用领域及发展趋势，三菱PLC 及仿真软件简介。（2）相关实践知识电器常识、接线、PLC。（3）相关理论知识电路、电子的基础知识。（4）拓展型理论知识 PLC 联网、存储器容量。模块2：PLC 的结构与原理（2 课时）（1）工作任务 PLC 的结构；输入接口电路；输出接口电路；PLC 的工作原理；编程软件。（2）相关实践知识 PLC、线路连接、按钮开关、负载、计算机、编程软件。（3）相关理论知识电路、光电耦合、晶体管、可控硅、周期扫描、梯形图、抗干扰。（4）拓展型理论知识光电隔离、电磁隔离、CPU、编程语言。模块3：PLC 的应用、简例（2 课时）（1）工作任务介绍PLC 的应用领域、PLC 的应用简例（2）相关实践知识 PLC、按钮开关、编程等（3）相关理论知识 CPU、仿真（4）拓展型理论知识 PLC 的指令、常见PLC 的型号及性能指标（自习）模块4：PLC 的基本应用（4 课时）（1）工作任务学习三菱PLC 基本指令及应用。（2）相关实践知识电器常识、车流控制。（3）相关理论知识三菱PLC 基本输入、输出、置位、复位、微分指令及应用。（4）拓展型理论知识逻辑控制、程序控制。模块5：定时器（4 课时）（1）工作任务用PLC 的定时器控制灯的点亮与熄灭，信号灯的闪烁控制。（2）相关实践知识定时器、灯、开关。（3）相关理论知识定时器控制。（4）拓展型理论知识定时器的精度。模块6：计数器（2 课时）（1）工作任务

机器人教学大纲

课程编号：课程名称：机器人学《机器人学》教学大纲一、课程的地位、性质何任务本课程是自动化、机械类专业为培养高级工程技术应用型人才而开设的硕士研究生选修课程。面对21世纪知识经济时代的机遇与挑战，人类（地球人）正在以非凡的智慧构思新世纪的蓝图。世界的明天将更加美好。但是，地球人在发展中也面临着环境、人口、资源、战争和贫困等普遍问题，同时还要学会与机器人共处,这是21世纪地球人必须正视和处理的紧要问题，是影响地球人生存和发展的休戚与共的重大事件。机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。自第一台电子编程工业机器人问世以来，机器人学已取得令人瞩目的成就。正如宋健教授1999年7月5日在国际自动控制联合会第14届大会报告中所指出的：“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”机器人技术的出现与发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。通过本课程的学习，培养学生的思维能力和严谨的求学态度，本课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生达到以下基本要求：（1）了解机器人的特点、结构与分类。了解机器人学的研究领域及其与人工智能的关系。（2）掌握机器人运动方程的表示及运动方程的求解。（3）掌握机器人动力学方程。（4）了解机器人的基本控制原则，初步掌握机器人的位置控制和柔顺控制以及机器人的分解运动控制。（5）了解机器人规划的作用和任务，初步认识机器人的轨迹规划问题。（6）了解机器人编程的要求和分类、机器人语言系统的结构和基本功能。

《电气控制及PLC技术应用》课程标准

《电气控制及PLC技术应用》课程标准课程名称：电气控制及PLC技术应用学分：5.5 计划学时：96 适用专业：电气自动化技术 1．前言 1.1课程性质《电气控制及PLC技术应用》是电气自动化技术专业的职业核心课程，对学生职业能力和职业素质的养成起到明显的支撑作用。根据学生职业能力培养规律，本课程安排在“电路分析基础”、“电气工程制图与识图”、“电子技术应用”等课程之后，并经过校外基地的认识实习、生产实习环节，已具备了简单的电工安装、调试等技能。在学习本课程之后，学生具备顶岗实习、毕业设计的基本条件，为走上工作岗位奠定基础。 1.2设计思路紧紧围绕检修电工、电气安装调试电工职业岗位的实际需要，以其职业能力培养为重点，从工矿企业电气设备控制工作任务中进行学习情境设计、基于行动导向原则组织教学，让学生在真实的工作环境中完成课程设计的学习性工作任务，以培养学生适应职业岗位的能力。 1.根据完成电气控制及PLC技术应用技术工作任务所需的能力要求选取课程内容根据工矿企业电气设备控制与维护的需要，聘请企业技术人员对电气自动化技术专业的职业岗位进行工作任务分析，根据完成电气控制及PLC技术应用典型工作任务所需的知识、能力和素质要求进行教学内容的选取。 2.针对行业特点，精心设计学习情境选择企业典型工作任务，作为学习载体，这些任务必需包含职业岗位能力培养所需的全部知识。按照学生的认知规律和职业能力培养规律，任务的选择从简单到复

杂，从单一到综合，逐步培养学生的职业能力和自主学习能力。 3.基于行动导向原则，设计教学过程每个学习情境以及它的每个学习性工作任务，按照“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”行动导向的原则组织教学，教学过程的设计与电气设备检修、调试过程相一致。精心设计每个学习性工作任务的引导文，以学生为中心，进行小组合作学习，老师作为教学过程的组织者，引导和促进学生的学习，充分调动学生学习的主动性。在每个学习情境的教学中，安排学生到企业学习，请企业兼职教师进行实践教学指导，让学生在实践过程中，学习知识，提高职业能力。 4.建立促进学生职业能力培养的学习评价体系从学生专业能力、方法能力、社会能力培养的要求出发，建立基于过程的学生学习评价体系。本课程三个学习情境的考核比例为：学习情境一占 30%，学习情境二占20%，学习情境三占50%。每个学习情境由个人评价（20%）、小组评价（10%）、指导老师评价（40%）、企业专家评价（30%）4个部分组成。指导老师评价，是指指导老师对学生完成的每个学习性工作任务的阶段性成果进行评价。企业专家评价，是指企业专家针对学生完成每个工作任务的规范性、正确性、安全性、可靠性进行评价。小组评价，是指各小组集体讨论后对本班各小组就相互合作与交流、完成任务沟通等能力进行评价。个人评价，是指学生对自己和组内其他同学在工作中的表现进行评价。 2．课程目标 2.1总体目标本课程根据电气自动化技术专业的人才培养目标，针对电气制造、维修调试类相关设计企业的检修、调试电工岗位需求出发，电气控制及PLC技术应用课程的总体目标是：加强学生的PLC应用的意识，培养学生电气控制与PLC综合应用能力。该能力的形成建立在学生电气控制技术与PLC应用基础知识、基本技能、情感态度、学习策略和文化意识等素养整体发展的基础上。通过以上能力的获得使学生胜任自己的工作岗位。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 (1)掌握传统电气控制的原理，接触器-继电器控制电路的原理、接线、控制过程；

《电机与电气控制技术应用》课程标准

发、提示下引导学生自主学习，提高学生的思维能力和实践技能，增强他们理论联系实际的能力，培养学生的自学能力，使他们在走上工作岗位后实现可持续发展。培养学生作为准职业人的良好职业习惯与素养。 2.改变传统教学方式，培养学生实践动手能力本课程在教学过程中要打破传统的知识体系架构，重新建立以工作任务为引领的、任务驱动为导向的能力体系架构。通过对典型工作任务完整工作过程的完成，培养学生自主资讯、归纳总结、实践操作的能力，使学生学会如何在一个团队的工作中通过沟通与交流，形成工作方案并具体实施，以团队合作的方式完成项目工作的能力与经验。 3.尊重个体差异，看到学生进步，注重过程评价本课程在教学过程中，倡导学生自主分析、积极思考，鼓励多元思维方式并将其表达出来，尊重个体差异。在教学评价过程中，多看到学生个体的进步，而不要对学生的要求搞“一刀切”，只要学生有进步，哪怕还较其他同学差些，但相对自己有了进步，教师就应及时鼓励，给予表扬，并在过程评价中予以体现，注重培养和激发学生的学习积极性和自信心。评价要遵循有利于促进学生的知识与技能掌握为原则，并能促进学生健康人格的发展。（二）课程设计思路本课程对机电产品装配工、机电产品维修工、机电设备操作工、机电产品现场安装工等工种的岗位能力、岗位素质要求进行分析，结合《电机与电气控制技术应用》课程的专业知识、职业能力和职业素养需求，设计出五个教学情境。课程组到生产一线进行企业调研与访谈，与企业专家共同建设课程标准，提炼出既能满足知识、技能教学要求，又有利于实施“教、学、做”为一体的工作任务，设计和开发出基于工作过程为导向的《电机与电气控制技术应用》课程。