Softmax函数几乎是深度学习中的标配了，在人工神经网络中，几乎无处不可见softmax函数的身影。可以认为softmax是arg max操作的一种平滑近似。
我将softmax的用途总结为两种：
?分类：给定一系列类别，softmax可以给出某输入被划分到各个类别的概率分布。由于人工智能领域的许多问题都可以抽象成分类问题，所以softmax 最广泛的应用当属分类；
?寻址：由于softmax的输出是一种概率分布的形式，可以用它来实现一种软性的寻址。近几年逐渐推广的(软性)注意力机制就可以认为是一种软性寻址的方式，根据各个键向量与查询向量的相似度从各个值向量中获取一定的“信息”。因此使用了softmax的注意力机制也可以用于外部记忆的访问。
不难发现，在分类问题中，我们也可以使用arg max来找到对应的类别；在寻址问题中，一个直观的方法也是使用arg max寻找最相似的向量/记忆。但是arg max操作并不具有良好的数学性质，其不可导的性质使其无法直接应用基于梯度的优化方法。因此在分类和寻址两种用途中，常常都使用softmax函数替代arg max。
基于这两种用途，softmax可以在人工神经网络中充当什么样的角色，就靠诸君的想象了。这篇文章中，我想简单、粗浅地探讨一下
softmax的一些性质与变种。
1. 基本形式
给定一个n维向量，softmax函数将其映射为一个概率分布。标准的
softmax函数由下面的公式定义：
其中，分母是配分函数(Partition Function)，一般简记为Z，表示所有状态/值的总和，作为归一化因子；分子是势能函数(Potential
Function)。
直观上看，标准softmax函数用一个自然底数e先拉大了输入值之间的差异，然后使用一个配分将其归一化为一个概率分布。在分类问题中，我们希望模型分配给正确的类别的概率接近1，其他的概率接近0，如果使用线性的归一化方法，很难达到这种效果，而softmax有一个先拉开差异再归一化的“两步走”战略，因此在分类问题中优势显著。
事实上，在势能函数和配分函数中，可以采用的底数不仅仅是自然底数e，也可以采用一些其他的底数。原则上，任意b>0都可以作为这里的
底数，越大的底数越能起到“拉开差异”的作用。使用作为底数时，将产生以下的非标准softmax函数[1]：
其中β是一个实数，正的β常常在机器学习中使用，在信息检索的工作DSSM中，β就充当了一个平滑因子；负的β常常在热力学系统中使用，由于一些概率图模型也参考了热力学的原理，所以在概率图模型中也常常能见到这种形式，如玻尔兹曼机。
2. 导数与优化
标准softmax具有非常漂亮的导数形式：
在分类问题中，softmax函数常常和交叉熵损失函数一起使用，此时交叉熵损失函数J(X)对X的导数，由下面的形式给出：
其中y是真实标签对应的one-hot编码向量。这样的导数在优化时非常方便，实现起来也非常简单。
由于softmax函数先拉大了输入向量元素之间的差异，然后才归一化为一个概率分布，在应用到分类问题时，它使得各个类别的概率差异比较显著，最大值产生的概率更接近1，这样输出分布的形式更接近真实分布。
但是当softmax函数被应用到寻址时，例如注意力机制中，softmax 这个拉大元素间差异的过程可能会导致一定的问题。假设输入向量有唯一的最大值，如果将arg max操作定义为指示最大值的一个one-hot编码函
数，在非标准softmax中有[1]：
* 这里的证明参见下方的补充（A）。
如果将非标准softmax的β融入到输入中，则容易看出：当输入的方差/数量级较大时，softmax的输出会比较接近一个one-hot向量。根据式(3)，其导数的两个项会比较接近，导致导数变成0矩阵。这也就导致了梯度弥散的问题，不利于优化，具体讨论可以参考我先前的一篇回答[4]。这也是为什么注意力机制中常常使用缩放点积形式的注意力。
插一句题外话，开篇提到softmax是arg max操作的一种平滑近似，而针对max操作的近似，其实有一个LogSumExp[5]操作(也叫作softmax)，其导数形式就是softmax函数，是不是很有趣呢？
3. Softmax的解释
Softmax可以由三个不同的角度来解释。从不同角度来看softmax函数，可以对其应用场景有更深刻的理解。
3.1 是arg max的一种平滑近似[1]
前面提到过，softmax可以当作arg max的一种平滑近似，与arg max操作中暴力地选出一个最大值（产生一个one-hot向量）不同，
softmax将这种输出作了一定的平滑，即将one-hot输出中最大值对应的1按输入元素值的大小分配给其他位置。如式(5)所示，当底数增大时，softmax逐渐收敛为arg max操作。
在机器学习应用中，我们往往不（直接）需要一个arg max的操作，这时候显然数学性质更好、更容易优化的softmax就是我们的第一选择。
3.2 归一化产生一个概率分布
Softmax函数的输出符合指数分布族的基本形式
其中。
不难理解，softmax将输入向量归一化映射到一个类别概率分布，即n个类别上的概率分布（前文也有提到）。这也是为什么在深度学习中常常将softmax作为MLP的最后一层，并配合以交叉熵损失函数（对分布间差异的一种度量）。
3.3 产生概率无向图的联合概率
从概率图模型的角度来看，softmax的这种形式可以理解为一个概率无向图上的联合概率。因此你会发现，条件最大熵模型与softmax回归模型实际上是一致的，诸如这样的例子还有很多。由于概率图模型很大程度上借用了一些热力学系统的理论，因此也可以从物理系统的角度赋予
softmax一定的内涵。
4. Softmax的改进与变种
Softmax函数是一种简单优美的归一化方法，但是它也有其固有的缺陷。直观上看，当应用到实际问题时，其最大的问题就在于配分函数的计算：当类别的数量很多时，配分函数的计算就成为了推断和训练时的一个瓶颈。在自然语言处理中，类别常常对应词汇表中的所有词汇，这个数量之大可见一斑，如果直接采用softmax计算方法，计算效率会非常低。因此一般采用一些方法改进softmax函数，加速模型训练。这里列举几个自然语言处理中的经典改进/变种[3]：
?层次化softmax：将扁平的n分类问题转化为层次化的分类问题。将词汇表中的词分组组织成(二叉)树形结构，这样一个n分类问题，可以转化为多层的二分类问题，从而将求和的次数由n降低到了树的深度级别。这里可以使用的一个方法是，按照词汇的频率求和编码Huffman树，从而进一步减少求和操作的计算次数。
?采样方法：使用梯度上升优化时，softmax的导数涉及到一次配分函数的计算和一次所有词汇上的softmax对词汇的梯度的期望，这两个计算都可以用采样方法来近似，比如重要性采样，这样计算次数由n减少为采样样本数K的级别。这种方法的性能很受采样策略的影响，以重要性采样方法为例，其效果就依赖于提议分布的选取；采样样本数K的选取也需要考虑精度和训练效率的折衷。
?噪声对比估计(NCE)：将密度估计问题转换为两类分类问题（区分噪声与真实数据），从而降低计算复杂度。其中配分函数被替换为了一个可学习的参数，这样NCE方法能促使输入的未归一化向量自己适应为一个归一化的、接近真实分布的分布向量。由于不再需要计算配分函数，训练效率大大提升。
这种对比学习思想在深度学习中也十分常见。
5. 总结
前面简单讨论了softmax的性质、解释与变种，从现在来看，似乎softmax已经是神经网络中的一根老油条了。Softmax还有哪些可以挖掘的地方呢？作为一个菜鸟，只好先把这个问题抛给诸位了。
补充
式(5)直接放进来有一点太唐突了，觉得还是要简单证明一下，算是完善一下之前的回答。
假设固定输入不变，变化参数β，假设输入x中有唯一的最大值x k，则有：
不妨设，可以分类讨论一下：
1.当i=k，则，此时
2.当，则，此时
结合(6)(7)(8)，可以得到
即，当β取无穷大时，非标准softmax的输出收敛到一个one-hot向量，其
中最大输入对应的输出值是1，其他输出是0。当输入向量中有多个最大值，
可以更宽泛地定义arg max操作，使其输出为一个n维向量，其中m个最
大值下标对应的输出为1/m，其它输出为0。这时类似上面的证明，很容易
验证，当β ∞时，softmax依然仍然收敛为arg max操作。
工业机器人技术基础一体化教学
教学过程 备注一、组织教学 清点人数，师生相互问好，强调课堂纪律二、旧知回顾 工业机器人分类及应用 1、按臂部的运动形式分 （1）直角坐标型：臂部可沿三个直角坐标移动； （2）关节型：臂部有多个转动关节； （3）圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作； （4）组合结构：可以实现直线、旋转、回转、伸缩； （5）球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩。 2、按执行机构运动的控制机能分：点位型、连续轨迹型 3、按程序输入方式分：离线输入型、示教输入型 4、按应用领域分类：可分为搬运机器人、装配机器人、上下料机器人、焊接机器人、码垛机器人、喷涂机器人等。 工业机器人的安全使用 （1）安全注意事项 （2）安全操作规程 （3）安全使用规则 （4）操作注意事项三、新课导入及分析 在前两节课中，我们已经学习了工业机器人的定义，发展以及有关机器人的分类和应用。通过学习，让我们知道了机器人是一种复杂的机械装置，但是这种机械装置能实现强大的功能作用。那么，这机器人到底是什么样的呢？它们的结构又是怎样的呢？怀着这些疑问，让我们走进工业机器人的世界，去学习工业机器人的机械结构。 四、新课授学（教师讲解、观看视频）
工业机器人的机械结构是机器人的主要基础理论和关键技术，你是现代 机械原理研究的主要内容，机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统3 个基本系统，以及一些复杂的机械结构组成。通常用自由度、工作空间、额定负载、定位精度、重复精度和最大工作速度等技术指标来描述机器人的性能。 本任务主要内容是通过学习，了解有关工业机器人系统的基本组成、技术参数及运动控制，能够熟练进行机器人坐标和运动轴的选择，并能熟练的描述工业机器人的结构。 一机器人结构运动简图 机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人臂部、腕部和手 指等结构及结构间的运动形式的简易图形符号。机器人结构运动简图能够更好的分析和记录机器人的各种运动和运动组合，可简单清晰的表明机器人的运动状态，有利于对机器人的设计方案进行鲜明的对比。 1.移动结构
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
注：1）2008年春季讲课用；2）带下划线的黑体字为板书内容；3）公式及带波浪线的部分为必讲内容第3章工业机器人静力学及动力学分析 3.1 引言 在第2章中，我们只讨论了工业机器人的位移关系，还未涉及到力、速度、加速度。由理论力学的知识我们知道，动力学研究的是物体的运动和受力之间的关系。要对工业机器人进行合理的设计与性能分析，在使用中实现动态性能良好的实时控制，就需要对工业机器人的动力学进行分析。在本章中，我们将介绍工业机器人在实际作业中遇到的静力学和动力学问题，为以后“工业机器人控制”等章的学习打下一个基础。 在后面的叙述中，我们所说的力或力矩都是“广义的”，包括力和力矩。 工业机器人作业时，在工业机器人与环境之间存在着相互作用力。外界对手部（或末端操作器）的作用力将导致各关节产生相应的作用力。假定工业机器人各关节“锁住”，关节的“锁定用”力与外界环境施加给手部的作用力取得静力学平衡。工业机器人静力学就是分析手部上的作用力与各关节“锁定用”力之间的平衡关系，从而根据外界环境在手部上的作用力求出各关节的“锁定用”力，或者根据已知的关节驱动力求解出手部的输出力。 关节的驱动力与手部施加的力之间的关系是工业机器人操作臂力控制的基础，也是利用达朗贝尔原理解决工业机器人动力学问题的基础。 工业机器人动力学问题有两类：(1)动力学正问题——已知关节的驱动力，求工业机器人系统相应的运动参数，包括关节位移、速度和加速度。(2)动力学逆问题——已知运动轨迹点上的关节位移、速度和加速度，求出相应的关节力矩。 研究工业机器人动力学的目的是多方面的。动力学正问题对工业机器人运动仿真是非常有用的。动力学逆问题对实现工业机器人实时控制是相当有用的。利用动力学模型，实现最优控制，以期达到良好的动态性能和最优指标。 工业机器人动力学模型主要用于工业机器人的设计和离线编程。在设计中需根据连杆质量、运动学和动力学参数，传动机构特征和负载大小进行动态仿真，对其性能进行分析，从而决定工业机器人的结构参数和传动方案，验算设计方案的合理性和可行性。在离线编程时，为了估计工业机器人高速运动引起的动载荷和路径偏差，要进行路径控制仿真和动态模型的仿真。这些都必须以工业机器人动力学模型为基础。 工业机器人是一个非线性的复杂的动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间。因此，简化求解过程，最大限度地减少工业机器人动力学在线计算的时间是一个受到关注的研究课题。 在这一章里，我们将首先讨论与工业机器人速度和静力学有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。
仿生机器人浅谈 02320902 20090440 于苏显众所周知，自然界中的生物以其多彩多姿的形态!灵巧机敏的动作活跃于自然界，这中其人类灵巧的双手和可以直立行走的双足是最具灵活特性的。而非人生物的许多机能又是人类无法比拟的，如柔软的象鼻子，可以在任意管道中爬行的蛇，小巧的昆虫等。因此，自然界生物的运动行为和某些机能已成为机器人学者进行机器人设计!实现其灵活控制的思考源泉，导致各类仿生机器人不断涌现，仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统。 在人类发展的历史长河中，对仿生机械（器）的研究，都是多方面的，也就是既要发展模仿人的机器人，又要发展模仿其他生物的机械（器）。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。 仿生机器人主要分为仿人类肢体机器人和仿非人生物机器人。仿人类肢体又可以分为仿人手臂和双足。仿非人的主要分为宏型和微型。仿人手臂型主要是研
究其自由度和多自由度的关节型机器人操作臂!多指灵巧手及手臂和灵巧手的组合。仿人双足型主要是研究双足步行机器人机构。宏型仿非人生物机器人主要是研究多足步行机器人（四足，六足，八足），蛇形机器人、水下鱼形机器人等，其体积结构较大。微型仿非人生物机器人主要是研究各类昆虫型机器人，如仿尺蠖虫行进方式的爬行机器人、微型机器狗、蟋蟀微机器人、蟑螂微机器人、蝗虫微机器人等。仿生机器人的主要特点：一是多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人，机构复杂；二是其驱动方式有些不同于常规的关节型机器人，采用绳索或人造肌肉驱动。 仿生式体系结构的思想原理：从本质上来讲，慎思式智能、反应式智能以及分布式智能，都是对生物控制逻辑和推理方式的一种借鉴和仿生，但由于客观条件的限制和需求目的的局限，它们都只是从某一个角度和方向对生物智能的一种片面的、局部的模仿。本文的仿生式体系结构就是以前述的生物控制逻辑和行为推理为基础，充分借鉴基于慎思式智能、反应式智能和分布式智能等三种体系结构思想的优点与不足之处，针对目前机器人特别是未知环境下工作的移动机器人在控制体系结构方面所存在的缺点和问题，提出一种具有适应行为与进化能力的新的控制思想与理念。 借鉴分布式智能的思想，在控制体系结构中引人社会式行为控制层； 借鉴生物的自适应性思想，在控制体系结构中实现本代内的由慎思式行为层到反射式行为层的学习； 借鉴生物的自进化性思想，在控制体系结构中实现多代间的由反射式行为层向本能式行为层的进化(或退化)。 所以，仿生式体系结构共有四个行为控制层组成，即本能式行为控制层、反
第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 章节题目：第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 [教学内容] 3.1 工业机器人速度雅可比与速度分析 3.2 工业机器人力雅可比与静力计算 3.3 工业机器人动力学分析 [教学安排] 第3章安排6学时，其中介绍工业机器人速度雅可比45分钟，工业机器人速度分析45分钟，操作臂中的静力30分钟，机器人力雅可比30分钟，机器人静力计算的两类问题10分钟，拉格朗日方程20分钟，二自由度平面关节机器人动力学方程60分钟，关节空间和操作空间动力学30分钟。 通过多媒体课件结合板书的方式，采用课堂讲授和课堂讨论相结合的方法，首先讨论与机器人速度和静力有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。 [知识点及其基本要求] 1、工业机器人速度雅可比（掌握） 2、速度分析（掌握） 3、操作臂中的静力（掌握） 4、机器人力雅可比（掌握） 5、机器人静力计算的两类问题（了解） 6、拉格朗日方程（熟悉） 7、二自由度平面关节机器人动力学方程（理解） 8、关节空间和操作空间动力学（了解） [重点和难点] 重点：1、速度雅可比及速度分析 2、力雅可比 3、拉格朗日方程 4、二自由度平面关节机器人动力学方程 难点：1、关节空间和操作空间动力学 [教学法设计] 引入新课： 至今我们对工业机器人运动学方程还只局限于静态位置问题的讨论，还没有涉及力、速度、加速度等。机器人是一个多刚体系统，像刚体静力学平衡一样，整个机器人系统在外载荷和关节驱动力矩（驱动力）作用下将取得静力平衡；也像刚体在外力作用下发生运动变化一样，整个机器人系统在关节驱动力矩（驱动力）作用下将发生运动变化。 新课讲解： 第一次课 第三章 工业机器人静力计算及动力学分析 3-1 工业机器人速度雅可比与速度分析 一、工业机器人速度雅可比 假设有六个函数，每个函数有六个变量，即： ??? ???? ===),,,,,(),,,,,(),,,,,(654321666543212265432111x x x x x x f y x x x x x x f y x x x x x x f y ，可写成Y=F(X)，
我的智能机器人教学及竞赛训练心得 我校是2003年3月引进机器人，尝试进行机器人兴趣小组教学，至今已经开展有8年，在这8年时间里我校在机器人竞赛教学方面积累了比较多的经验。 机器人活动对学校来说属于一个较大投入的项目，想大范围的开展机器人教学对学校来说存在一定的压力，因此只能是选拔一部分有能力有兴趣的学生参与，先形成点，然后带动面再进行选修教学，针对参与学生就存在一定的选拔机制，这决定着如何培训如何选拔最好的学生参加活动，下面是我培训、选拔学生、参赛的整个流程： 有部分同学 自然淘汰退 出，参加其他 兴趣小组或 者是研究性 学习团队
自2009年以来新疆实行新课程改革，响应学校的政策，机器人小组也尽量向新课程模式靠拢，相继开设了机器人校本选修课、机器人研究性学习小组，这样做就可以将机器人课程纳入到学校正常教学的序列中，保证了机器人教学的学时，为机器人教学的开展建立了基本保障。 在机器人竞赛训练中主要对以下几个方面进行了侧重： 注重学生个人自学能力的培养，在现今这个社会越来越注重于个人的自学能力，通过C 语言到机器人知识的自主学习，学生们认识到学习不能仅仅在课堂上学习，还应在课余通过自己的努力探索进行学习，这作为他们的基本能力，这种能力可以迅速的在他们其他学科的学习中体现出来。要让学生充分认识到他自己才是学习的主体，作为教师要充分了解每位学生的学习特点，找到他们的长处，给他们创造可以挑战困难的环境，感受制作机器人的失败和成功，学生在自己制作机器人的过程中可能会遇到很多困难，这并不是坏事，这是他们成功的基石，只有通过这些困难和曲折，他们才能真正体验在自主学习中带来的快乐。 注重团队精神的培养，通过机器人竞赛的教学，越来越让同学们知道团队是多么重要，团队可以给他们带来快乐，带来灵感，能让他们充分体验到团队精神为他们机器人竞赛带来的益处。这个团队应该是个互相竞争的团队，也是个互相学习互相帮助的团队，努力营造一个团队学习的氛围，让学生在团队的氛围中愉快地探索、学习。在大的团队下，每个项目应该也有两个或者是两个以上的小组，这样小组之间可以经常比赛切磋，随时都可以发现有哪些不足，不断取得进步。在小组中不能光强调小组内的团结协作，更要强调小组和小组之间乃至不同竞赛小组之间的一种默契。在整个团队中一定要有一个具有凝聚力的同学，能够把大家都团结起来。这位同学必须有很坚强的毅力，遇到困难不会轻易放弃，能够坚持下去；善于分析对手的特点，学习别人的长处，带领同队同学不断前进；同时能够用他的行为感化别人带动别人，这是团队的精神所在。 注重创新能力的培养，机器人制作需要学生们的创新意识，需要他们踊跃进行创新，进行大胆的创新，只有这样自己制作的机器人才能独特于别人的，也才能比别人的机器人强。在这项中，我校的学生在每届的机器人大赛中都有突出的表现，我校学生曾将鼠夹改造后用于足球机器人的足球弹射，曾将建筑材料废料用于灭火机器人的传感器制作，曾自己到华菱市场寻找自己机器人能用的材料，这些都无不体现着学生主动创新主动制作的能力和愿望。 注重自信心的培养，机器人竞赛的机器人如果全是学生自己亲手做的，那么他对自己的机器人了如指掌，这样他自己的信心就比较足，而且遇到弱队和强队知道分析，攻其弱点，这本身就是一种自信心的培养。在机器人竞赛队伍里的学生有可能是在其他学科成绩不是很优秀的，但经过机器人兴趣活动的洗礼后，学生的自信心增强，然后学习成绩就会稳步提升，当然这要建立在学生对本活动具有较浓厚的兴趣，并参与了一些竞赛活动。 注重实践动手能力的培养，现今社会不缺精通理论的人，但奇缺能把理论给实践化的人，我机器人竞赛活动提倡学生利用自己手头的工具进行设计并进行制作，将自的想法付诸于实践制作，进而进行理论验证。在机器人队伍中一旦有这样一位同学善于设计，那么其他同学也会争相设计，做出各式各样的创新设计，然后同学们互相再进行交流，再进行修改，作出的设计就比较完美了。而这样培养出来的学生我相信进入社会将会对他的事业有较大帮助，对社会也会做出更大的贡献。 注重兴趣培养，兴趣是最好的老师，在整个选拔的流程中，也是我培养学生兴趣的流程，直到最后剩下的几个同学是真正能参与机器人竞赛的同学。使用这种筛选法，可以少去很多麻烦，如关系户、能力不行的等等都会给荡涤出去的，留下的全部是精英。 注重纪律要求的培养，因为在制作机器人方面需要遵守很多规范和规则，这就要从学生平时的为人处事出发，如严格要求每天的考勤，严格要求每天完成的任务并进行考核，如有
二自由度机械臂动力 学分析
平面二自由度机械臂动力学分析 姓名：黄辉龙 专业年级：13级机电 单位：汕头大学 摘要：机器臂是一个非线性的复杂动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间，因此，这里主要对平面二自由度机械臂进行动力学研究。拉格朗日方程在多刚体系统动力学的应用方法分析平面二自由度机械臂的正向动力学。经过分析，得出平面二自由度机械臂的动力学方程，为后续更深入研究做铺垫。 关键字：平面二自由度 动力学方程 拉格朗日方程 相关介绍 机器人动力学的研究有牛顿-欧拉（Newton-Euler ）法、拉格朗日 (Langrange)法、高斯（Gauss ）法等，但一般在构建机器人动力学方程中，多采用牛顿-欧拉法及拉格朗日法。 欧拉方程又称牛顿-欧拉方程，应用欧拉方程建立机器人机构的动力学方程是指研究构件质心的运动使用牛顿方程，研究相对于构件质心的转动使用欧拉方程，欧拉方程表征了力、力矩、惯性张量和加速度之间的关系。 在机器人的动力学研究中，主要应用拉格朗日方程建立机器人的动力学方程，这类方程可直接表示为系统控制输入的函数，若采用齐次坐标，递推的拉格朗日方程也可以建立比较方便且有效的动力学方程。 在求解机器人动力学方程过程中，其问题有两类： 1)给出已知轨迹点上? ??θθθ、及、 ，即机器人关节位置、速度和加速度，求相应的关节力矩矢量τ。这对实现机器人动态控制是相当有用的。 2)已知关节驱动力矩，求机器人系统相应各瞬时的运动。也就是说，给出关节力矩矢量τ，求机器人所产生的运动? ??θθθ、及、 。这对模拟机器人的运动是非常有用的。 平面二自由度机械臂动力学方程分析及推导过程 1、机器人是结构复杂的连杆系统，一般采用齐次变换的方法，用拉格朗日方程建立其系统动力学方程，对其位姿和运动状态进行描述。机器人动力学方程的具体推导过程如下： 1) 选取坐标系，选定完全而且独立的广义关节变量n r ,,2,1,r ???=θ。 2) 选定相应关节上的广义力r F ：当r θ是位移变量时，r F 为力；当r θ是角度变量时，r F 为力矩。 3)求出机器人各构件的动能和势能，构造拉格朗日函数。 4) 代入拉格朗日方程求得机器人系统的动力学方程。 2、下面以图1所示说明机器人二自由度机械臂动力学方程的推导过程。
认识工业机器人 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多种学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。而且，机器人应用情况是反映一个国家工业自动化水平的重要标志。本次任务的主要内容就是了解工业机器人的现状和发展趋势；通过现场参观，认识工业机器人相关企业；现场观摩或在技术人员的指导下操作ABB工业机器人，了解其基本组成。 一、工业机器人的定义及特点 1.工业机器人的定义 国际上对机器人的定义有很多。 美国机器人协会（RIA）将工业机器人定义为：“工业机器人是用来进行搬运材料、零部件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。” 日本工业机器人协会（JIRA）将工业机器人定义为：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。” 在我国1989年的国际草案中，工业机器人被定义为：“一种自动定位控制，可重复编程、多功能的、多自由度的操作机。操作机被定义为：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置。” 国际标准化组织（ISO）曾于1984年将工业机器人定义为：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程的操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。” 2.工业机器人的特点 （1）可编程
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量、多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 （2）拟人化 工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有计算机。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语音功能传感器等。 （3）通用性 除了专门设计的专用的工业机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。例如，更换工业机器人手部末端执行器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。 （4）机电一体化 第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是与计算机技术的应用密切相关。工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。 二、工业机器人的历史和发展趋势 1. 工业机器人的诞生 “机器人”（Robot）这一术语是1921年捷克著名剧作家、科幻文学家、童话寓言家卡雷尔·恰佩克首创的，它成了“机器人”的起源，此后一直沿用至今。不过，人类对于机器人的梦想却已延续数千年之久。如古希腊古罗马神话中冶炼之神用黄金打造的机械仆人、希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯、犹太传说中的泥土巨人、我国西周时代能歌善舞的木偶“倡者”和三国时期诸葛亮的“木牛流马”传说等。而到了现代，人类对于机器人的向往，从机器人频繁出现在科幻小说和电影中已不难看出，科技的进步让机器人不仅停留在科幻故事
浅谈小学机器人课堂教学的实践策略 [内容摘要]机器人，我们现在都已经比较熟悉了，她作为信息技术学科的一个拓展平台已经得到各方面的认可：让机器人走进课堂，走向每一位学生，让更多的孩子了解机器人，培养孩子综合能力和信息素养。然而，当我们看到机器人这个特殊的课堂教学平台的亮丽风景的同时，我们还在思考：机器人课堂教学中到底要教什么采用怎么样的教学模式与策略学生才会感兴趣对机器人教学成效又该怎样评价本文就以这样的思路，谈谈我对机器人课堂教学实践策略的思考。 [关键词] 机器人课堂教学实践策略 随着机器人课堂教学活动的不断推进，实践中的我们都遇到类似的困惑：学生对机器人的兴趣很高很高，可是在短短几堂课的教学实践之后，学生的兴趣、学生的热情似乎大打折扣，到底是什么原因引起的这种变化，怎样才能让机器人课堂“活”起来，让学生能够灵活应用机器人学习中的各种知识，解决生活中的实际问题，真正地做到活学活用。 一、找准机器人教与学的支点：机器人课堂教学到底要教什么 1.机器人课堂教学需要准确定位 首先，我们必须清楚地意识到，我们所讲的机器人不是一门学科，他不是大学所学的机器人学科“下放”到我们中小学的学习中来。 其次，我们必须明确我们开展机 器人课堂教学的主要任务是培养学 生对机器人研究的兴趣，同时培养学
生分析问题、解决问题的能力。 如今，新课程提倡研究性学习，真正的研究性学习才能激发学生兴趣，提高学习的效率，而我们的机器人的学习属于真正的研究性学习。在整个学习过程中，学生得到多元的乐趣体验，与生活息息相关。 因此，我觉得我们的机器人课堂教学的核心应该是：程序设计初步知识，在此基础上培养孩子协作、创新的多元智能。 2.认清机器人课堂教学对教师提出的要求 作为机器人课堂教学实践的我们自身需要做好各项准备，这也是对我们参与机器人课堂教学实践所提出的具体要求，我们在实践过程中发现机器人课堂实践对我们的要求很高，主要体现在：1.有一定的耐心。2.有一定的动手能力。3.有一定的电子技能技术。4.有一定的程序编写能力。5.有一定的创造欲望。6.有一定的观察生活感受生活的激情。 由于机器人的教学还是处于起步阶段，我们都还在不断了解，也都在“摸石头过河”，我们自身的准备工作，对自身所提出的要求，做得踏实一点，要求严格一些，在教学中就可以做到游刃有余。 二、瞅准机器人教与学的时机：什么时候开始教学机器人 机器人的学习需要学生的生活经验作为基础，包括学生对问题的分析、解决问题的能力，都会影响机器人学习的积极性。 曾经也有学者提出“程序设计教学越早越好”但我个人认为也不能太早。必须切合学生的学习实际，跟学校信息技术教学整体协同，不过我们可以在早期的机器人课堂教学采用实体机器人，进行搭建研究学习，简单介绍相关机械原理，培养孩子的动手能力。
目录 项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 (1) 项目二机器人的基本操作 (11)
项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 一、布置任务 1.项目要求 （1）项目名称：工业机器人基本结构认识与基础操作 （2）计划课时：6 （3）器材及工具准备（现场准备） 表1 实验所需设备清单 2.教学主要内容及目的 通过该实训课程，将《工业机器人技术基础》中所学的机器人编程及调试技术应用于实际设计中。学习机器人的基本安全操作常识、机器人控制柜的基本结构、机器人示教器的基本操作等技术在实验平台上进行综合认知与练习，在理论和实验的基础上进一步对工业机器人的认识，更好的了解机器人的操作方式。 3.相关知识准备 机器人的基本组成、机器人的基本安全操作常识。 二、制定计划 教师辅助学生以小组方式，10人一组，由指导老师讲解基本操作要领及安全注意事项，讲解完成后，学生自己进行操作，讨论各步骤的注意事项及原因，以讨论加操作的方式进行学习。 三、实施项目任务 1. 实训内容 ①通过现场讲解，学习机器人的基本安全知识，为后续安全操作做基础； ②认识机器人控制柜，了解其主要结构及控制按钮的功能； ③认识示教器的基本操作方法。 2. 实训步骤
（1）工业机器人安全知识 a、记得关闭总电源 在进行机器人的安装、维修、保养时切记要将总电源关闭。带电作业可能会产生致命性后果。如果不慎遭高压电击，可能会导致心跳停止、烧伤或其他严重伤害。 在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后，要在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 b、与机器人保持足够安全距离 在调试与运行机器人时，它可能会执行一些意外的或不规范的运动。并且，所有的运动都会产生很大的力量，从而严重伤害个人或损坏机器人工作范围内的任何设备，所以时刻警惕与机器人保持足够的安全距离。 c、静电放电危险 搬运部件或部件容器时，未接地的人员可能会传递大量的静电荷。这一放电过程可能会损坏敏感的电子设备。所以在有此标识的情况下，要做好静电放电防护。 d、紧急停止 紧急停止优先于任何其它机器人控制操作，它会断开机器人电动机的驱动电源，停止所有运转部件，并切断由机器人系统控制且存在潜在危险的功能部件的电源。 出现下列情况时请立即按下任意紧急停止按钮： 机器人运行时，工作区域内有工作人员。 机器人伤害了工作人员或损伤了机器设备。 e、灭火 发生火灾时，在确保全体人员安全撤离后再进行灭火，应先处理受伤人员。当电气设备（例如机器人或控制器）起火时，使用二氧化碳灭火器，切勿使用水或泡沫。 f、工作中的安全 注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。 g、示教器的安全 示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。 小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，
《机器人技术》讨论 ——机器人设计 姓名：毛振卿田宇杜家正吉书靖 讨论组的每人贡献：毛振卿15% 田宇40% 杜家正30% 吉书靖15% 指导教师：李艳文 2017年9月
目录 1 机器人系统的设计方法 (1) 1.1 机器人系统设计的基本原则 (1) 1.1.1机器人设计的整体性原则 (1) 1.1.2控制系统设计优先于机械结构设计（理论设计优先于实际设计）原 则 (1) 1.2机器人系统设计的阶段 (1) 1.2.1总体方案设计 (1) 1.2.2详细设计 (1) 1.2.3制造、安装、调试和编写设计文档 (3) 2 机器人系统的表达方法 (3) 2.1 位姿描述 (3) 2.2 运动轨迹 (3) 3 应用举例 (3) 3.1设计目的和任务 (3) 3.2机器人系统所在工作环境 (4) 3.3机器人系统的工作要求 (4) 3.4机器人的自由度及运动范围 (5) 3.4.1. 初步分析 (5) 3.4.2. 仔细分析 (5) 3.4.3. 确定技术参数 (5) 3.5控制系统总体方案 (5) 3.6驱动方式的选择 (6) 3.7机械部分设计 (7) 3.7.1. 采用关节型操作机 (7) 3.7.2. 腰部结构设计 (7) 3.7.3. 臂部结构设计 (7) 3.7.4. 腕部结构设计 (7) 3.7.5. 传动部分 (7)
摘要：机器人系统是一个典型的完整机电一体化系统，是一个包括机械结构、控制系统、传感器等的整体。对于机器人这样一个结合了机械、电子、控制的系统，在设计时首先要考虑的是机器人的整体性、整体功能和整体参数，然后再对局部细节进行设计。 前言：本报告研究了机器人系统的设计方法，需要考虑的各方面因素，从总体到细节，以及对于机器人系统的表达方式。最后给出了理论在实际方面的应用案例。 1机器人系统的设计方法 1.1机器人系统设计的基本原则 1.1.1机器人设计的整体性原则 （1）机器人系统任何一个部件或者子模块的设计都会对机器人的整体功能和性能产生重要的影响。 （2）机器人的工作环境对机器人的整体设计也有较大影响。如果机器人用在宇宙空间的环境里，那么无论是机械结构设计还是控制系统都要考虑温度的变化、重力的影响或者电磁干扰强度等；若机器人工作在颠簸的环境，那么机械结构及控制系统的整体抗振则是设计时要注意的；若机器人用于医疗领域，则对机器人的噪声污染有着严格的要求。 1.1.2控制系统设计优先于机械结构设计（理论设计优先于实际设计）原则 设计机器人之初，首先考虑的是机器人要实现的功能，然后根据功能要求来设计机器人的性能参数。控制系统的设计更多的是对现有资源的整合和集成，总体方案设计完成之后，先确定控制系统的基本方案，在进行理论推导及实验仿真等验证是否满足设计要求后，根据控制硬件的尺寸才能进行机械结构设计。 这一设计原则的缺点是机械设计部分放在最后，机械加工周期影响了机器人的总体研制速度，总体设计周期比较长。 1.2机器人系统设计的阶段 机器人系统的设计一般可以分成以下三个阶段： 1.2.1总体方案设计 首先明确机器人的设计目的，根据设计目的确定机器人的功能要求。 然后由功能要求设计者就可以明确机器人的设计参数。设计参数对机器人而言是表征设计方案的关键物理参数，其可以表示为机器人的各个子模块组件。讲设计参数以集合的方式表示则可以表述为总体的设计方案。 最后是进行方案比较，在初步提出的若干方案中通过对工艺生产、技术和价值分析之后选择最佳方案。 1.2.2详细设计 在总体方案确定之后，根据控制系统设计优先于机械结构设计原则，首先要做
机器人动力学研究的典型方法和应用 （燕山大学 机械工程学院） 摘 要：本文介绍了动力学分析的基础知识，总结了机器人动力学分析过程中比较常用的动力学分析的方法：牛顿—欧拉法、拉格朗日法、凯恩法、虚功原理法、微分几何原理法、旋量对偶数法、高斯方法等，并且介绍了各个方法的特点。并通过对PTl300型码垛机器人弹簧平衡机构动力学方法研究，详细分析了各个研究方法的优越性和方法的选择。 前 言：机器人动力学的目的是多方面的。机器人动力学主要是研究机器人机构的动力学。机器人机构包括机械结构和驱动装置，它是机器人的本体，也是机器人实现各种功能运动和操作任务的执行机构，同时也是机器人系统中被控制的对象。目前用计算机辅助方法建立和求解机器人机构的动力学模型是研究机器人动力学的主要方法。动力学研究的主要途径是建立和求解机器人的动力学模型。所谓动力学模指的是一组动力学方程（运动微分方程），把这样的模型作为研究力学和模拟运动的有效工具。 报告正文： （1）机器人动力学研究的方法 1）牛顿—欧拉法 应用牛顿—欧拉法来建立机器人机构的动力学方程，是指对质心的运动和转动分别用牛顿方程和欧拉方程。把机器人每个连杆（或称构件）看做一个刚体。如果已知连杆的表征质量分布和质心位置的惯量张量，那么，为了使连杆运动，必须使其加速或减速，这时所需的力和力矩是期望加速度和连杆质量及其分布的函数。牛顿—欧拉方程就表明力、力矩、惯性和加速度之间的相互关系。 若刚体的质量为m ，为使质心得到加速度a 所必须的作用在质心的力为F ，则按牛顿方程有：ma F = 为使刚体得到角速度ω、角加速度εω= 的转动，必须在刚体上作用一力矩M ， 则按欧拉方程有：εωI I M += 式中，F 、a 、M 、ω、ε都是三维矢量；I 为刚体相对于原点通过质心并与刚
认识机器人 机器人的发展史： 认识机器人首先先了解下robot机器人这一词是怎么来的。1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”，“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。从此，“robot”以及相对应的中文“机器人”一词开始在全世界流行。 上个世纪60年代前后，随着微电子学和计算机技术的迅速发展，自动化技术也取得了飞跃性的变化，开始出现了现在普遍意义上的机器人。1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，取名“尤尼梅逊”，意为“万能自动”。尤尼梅逊的样子像一个坦克炮塔，炮塔上伸出一条大机械臂，大机械臂上又接着一条小机械臂，小机械臂再安装着一个操作器。这三部分都可以相对转动、伸缩，很像是人的手臂了。它的发明人专门研究了运动机构与控制信号的关系，编制出程序让机器记住并模仿、重复进行某种动作。英格伯格和德沃尔认为汽车制造过程比较固定，适合用这样的机器人。于是，这台世界上第一个真正意义上的机器人，就应用在了汽车制造生产中。 经过近百年来的发展，机器人已经在很多领域中取得了巨大的应用成绩，其种类也不胜枚举，几乎各个高精尖端的技术领域更是少不了它们的身影。在这期间，机器人的成长经历了三个阶段。第一个阶段中，机器人只能根据事先编好的程序来工作，这时它好像只有干活
儿的手，不懂得如何处理外界的信息。打个比方，如果让这样的机器人去抓会损坏它的东西，它也一定会去做。第二个阶段中，机器人好像有了感觉神经，具有了触觉、视觉、听觉、力觉等功能，这使得它可以根据外界的不同信息做出相应的反馈。如果再让它去抓某些东西，它可能就不干啦。第三个阶段，机器就真正长大成人啦，这时它不仅具有多种技能，能够感知外面的世界，而且它还能够不断自我学习，用自己的思维来决策该做什么和怎样去做。第一阶段的机器人，是小孩子，人们称它为“示教再现型”；第二阶段的机器人是一个青年，人们称它为“感觉型”；第三阶段的机器人则是成年人，称为“智能型”。1968年，美国斯坦福研究所研制出世界上第一台智能型机器人。这个机器人可以在一次性接受由计算机输出的无线遥控指令后，自己找到目标物体并实施对该物体的某些动作。1969年，该研究所对机器人的智能进行测定。他们在房间中央放置了一个高台，在台上放一只箱子，同时在房间一个角落里放了一个斜面体。科学家命令机器人爬上高台并将箱子推到地下去。开始，这个机器人绕着台子转了20分钟，却无法登上去。后来，它发现了角落里的斜面体，于是它走过去，把斜面体推到平台前并沿着这个斜面体爬上了高台将箱子推了下去。这个测试表明，机器人已经具备了一定的发现、综合判断，决策等智能。 到了上个世纪70年代，第二代机器人开始迅速发展并进入实用和普及的阶段，而第三代机器人在今天也已经得到了突飞猛进的变化。它能够独立判断和行动，具有记忆、推理和决策的能力，在自身
浅谈机器人发展之路 ——人工智能与人类智能 摘要：人工智能是计算机科学研究中的一个极富诱惑和挑战的领域。本文介绍了机器人的分类和发展，并阐述了机器智能三种不同观点，最后通过人工智能与人类智能比较，展望了机器人发展的方向。 1 机器人的定义 在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。 但是在实用上，机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。” 2 机器人的分类 按其拥有智能的水平可以分为三个层次： 一是工业机器人,它只能死板地按照人给它规定的程序工作,不管外界条件有何变化,自己都不能对程序也就是对所做的工作作相应的调整.如果要改变机器人所做的工作,必须由人对程序作相应的改变,因此它是毫无智能的。 二是初级智能机器人.具有象人那样的感受,识别,推理和判断能力.可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序,也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整.不过,修改程序的原则由人预先给以规定.这种初级智能机器人已拥有一定的智能,虽然还没有自动规划能力,但这种初级智能机器人也开始走向成熟,达到实用水平。 三是高级智能机器人。具有感觉,识别,推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序。所不同的是,修改程序的原则不是由人规定的,面是机器人自己通过学习,总结经验来获得修改程序的原则。 3 文学和影视作品中的典型机器人元素 1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。 1938年，阿西莫夫发表第一篇科幻小说《偷乘飞船的人》和1941年的作品《理智》第一次提出了著名的“机器人三原则”。 70年代——90年代，《星球大战》系列里的R2D2和C-3PO，都是有着智能化程度比较高的机器人。 1999年，《Bicentennial Man》，中文名《变人》或叫《200岁的人》中的安德鲁。更是拥有了人类的思维，并通过先进科技，变成真正的人类。 2001年，斯皮尔伯格导演的《Artificial Intelligence》，中文名《人工智能》中的小主人公大卫。是生活在未来时代中一个有思想、有情感的小机器人，它是第一个拥有“爱”这一程序的机器人，由0和1组成的电讯号让它像真正的小孩那样享受着被人类关爱。 2004年，根据阿西莫夫小说《i, robot》改编的电影《机械战警》中的索尼。威尔?史密斯曾说：“《我，机器人》的中心概念是机器人没有问题，科技本身也不是问题，人类逻
四川城市技师学院 工业机器人应用与维护专业 （高级工） (0208-3) 专业课程教学大纲
汽车与信息工程学院2018年7月
目录 一、课程信息............................................................................................................ 错误!未定义书签。 （一）课程名称............................................................................................. 错误!未定义书签。 （二）课程学时 (1) 二、课程教学设计 (1) （一）课程定位与性质 (1) （二）教学目标 (1) （三）学习领域 (2) （四）教学方法 (2) （五）考核评价 (3) （六）教学条件基本要求 (3) 三、教学要求内容及建议 (4) （一）教学要求 (4) （二）教学内容 (5) （三）教学建议 (6)
《工业机器人应用认知》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：工业机器人应用认知 课程学时：36学时 二、课程教学设计 （一）课程定位与性质 1.课程定位 本课程的教学以高等职业教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，应知、应会”的原则，以拓展学生专业知识覆盖面为重点；注重培养学生的专业思维能力。重点通过对主流工业机器人产品的讲解，使学生对当前工业机器人的技术现状有较为全面的了解，对工业机器人技术的发展趋势有一个明确的认识，为学生进入社会做前导；把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力，通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。 2.课程性质：专业基础课 （二）教学目标 总体目标 《工业机器人应用认知》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。 知识目标 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