《六自由度工业机器人控制系统设计》教学项目教学大纲
课程代码：
课程名称：六自由度工业机器人控制系统设计
英文名称：Design ofcontrol system for industrial robot with six degrees of freedom
学分：讲课学时：实验学时：
适用对象：
先修课程：单片机原理与应用，C语言
一、课程目标
本课程属于高级应用课程，课程要求学生能够了解六自由度工业机器人控制系统的基本组成和控制方法，理解工业机器人控制系统的构成原理和实际组成，掌握Matlab控制系统仿真方法，能够完成六自由度工业机器人控制系统的MATLAB仿真模型设计与参数分析，了解六自由度工业机器人控制系统相关传感器技术，最终能够具备六自由度工业机器人控制系统设计的能力。
二、选题要求
六自由度工业机器人是当代自动化控制领域的高级应用，也是当代工业4.0发展的主要推动力之一。六自由度工业机器人控制系统集成了控制技术、自动化技术、电子信息技术等多方面最先进的知识和技术，而且具备具体的工程实现形式，使得学生能够从感性和理性的角度了解相关知识。故此选择该课程。
从具体选题来说，本课程主要包括以下内容：
1、六自由度工业机器人概述与控制系统基本组成
2、六自由度工业机器人控制系统设计与参数优化；
3、六自由度工业机器人传感技术；
4、MATLAB仿真方法与控制系统仿真。
上述四个选题包含了六自由度工业机器人所涉及的相关知识，能够使学生比较全面了解六自由度工业机器人的各个方面，支撑课程目标。
三、任务及要求
任务一：六自由度工业机器人概述
1、教学任务
（1）六自由度工业机器人发展史；
（2）六自由度工业机器人现状；
（3）六自由度工业机器人发展趋势和基本分类
2、任务要求
（1）重点：六自由度工业机器人的发展趋势和基本分类；
（2）难点：六自由度工业机器人的发展趋势和基本分类
（3）完成关于工业机器人发展趋势的小论文一篇。
任务二：六自由度机器人控制系统基本组成
1、教学任务
（1）六自由度机器人控制系统组成模块；
（2）六自由度机器人各控制模块功能与实现；
2、任务要求
（1）重点：六自由度机器人控制系统组成模块；
（2）难点：六自由度机器人各控制模块功能；
（3）完成六自由度机器人控制系统论文一篇。
任务三：六自由度工业机器人控制方式
1、 教学任务
（1）点位控制方式（PTP）；
（2）连续轨迹控制方式（CP）；
（3）力（等力矩）控制方式；
（4）霍尔传感器智能控制方式。
2、任务要求
（1）重点：熟悉常见的工业机器人控制方式；
（2）难点：掌握几种常见的控制方式的实现原理。
任务四：六自由度工业机器人控制系统设计与仿真
1、教学任务
采用MATLAB自由选择模块搭建六自由度工业机器人控制系统架构。
2、任务要求
实现对六自由度工业机器人控制系统的架构设计与仿真。
任务五：六自由度工业机器人控制系统参数优化
1、教学任务
对任务五的工业机器人控制系统进行参数寻优；
2、任务要求
重点：讲解参数优化的一般方法；
难点：实现参数寻优。
任务六：六自由度工业机器人传感控制技术
1、教学任务
（1）了解现代工业机器人常用传感器；
（2）掌握常见传感器的使用方法；
2、教学要求
（1）重点：现代工业机器人常用传感器
（2）难点：常见传感器的使用方法。
（3）完成基于传感器技术的工业机器人控制系统设计论文。
任务七：MATLAB控制系统仿真方法
1、教学任务
（1）MATLAB基本使用方法；
（2）MATLAB中的Simulink控制仿真工具箱；
2、任务要求
（1）重点：MATLAB基本使用方法；
（2）难点：Simulink控制仿真工具箱；
（3）完成MATLAB基础实验。
四、组织形式
本课程理论内容采用小班教学模式，具体实践内容采用分组项目训练的形式完成。分组以1~3人为一组。
教学团队：
南京晓庄学院嵌入式教学团队
五、进程安排
序号 | 内容 | 时间（课时） | 教学目标 |
1 | 任务一：六自由度工业机器人概述 | 2 | 了解六自由度工业机器人控制系统的基本组成和控制方法 |
2 | 任务二：六自由度机器人控制系统基本组成 | 6 | 理解工业机器人控制系统的构成原理和实际组成 |
4 | 任务三：六自由度工业机器人控制方式 | 4 | 理解工业机器人控制系统的构成原理和实际组成 |
5 | 任务四：六自由度工业机器人控制系统设计与仿真 | 6 | 完成对六自由度工业机器人控制系统的设计与仿真 |
6 | 任务五：六自由度工业机器人控制系统参数优化 | 6 | 能够完成六自由度工业机器人控制系统的MATLAB仿真模型设计与参数分析 |
7 | 任务六：六自由度工业机器人传感控制技术 | 4 | 了解六自由度工业机器人控制系统相关传感器技术 |
8 | 任务七：MATLAB控制系统仿真方法 | 4 | 掌握Matlba控制系统仿真方法 |
合计 | 32 | |
六、课程考核与成绩评定
成绩组成 | 考核/评价环节 | 分值（或百分比） | 考核/评价细则 | 教学目标 |
包括平时、实验、报告 | 平时 | 20 | 按时出勤、课内表现良好。 | 按时开展教学活动、教学进度符合大纲要求 |
实验 | 60 | 按时完成实验预习、积极参与课内实验活动、获得实验结果准确。 | 课内实验达到教学大纲要求 |
报告 | 20 | 及时上交报告、报告内容符合课题要求。 | 以报告形式，对学生选修学习情况进行考核，了解学生对控制系统的理解情况 |
合计 | 100 | 优秀：90~100 良好：80~89 中等：70~79 及格：60~69 不及格：60分以下 | |
七、推荐教材和教学参考书目与文献
推荐教材：本课程讲义，孙斌。
参考书目与文献：
《控制系统仿真》，黄向华著，北京航空航天出版社，2008年。
《工业机器人应用工程》，余达太，马香峰等著，冶金工业出版社，1999年。
《关节型机器人》，殷际英，何广平编著编著，北京：化工工业出版社，1994年。
大纲制订人：丁富舜
大纲审定人：
教学院长（主任）：
制订日期：2018年10月25日
