工業(yè)機器人技術(shù)

1、工業(yè)機器人技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱 ：工業(yè)機器人技術(shù)適用專業(yè) ：機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)教學(xué)模式 ：課堂教學(xué)總 學(xué) 時：32實踐學(xué)時 ：16第一部分 前 言一、課程性質(zhì) 工業(yè)機器人課程是機電一體化各專業(yè)方向的一門專業(yè)技術(shù)課， 是一門多學(xué)科的綜合性技 術(shù)，它涉及自動控制、計算機、傳感器、人工智能、電子技術(shù)和機械工程等多學(xué)科的內(nèi)容。 其目的是使學(xué)生了解工業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)， 了解和掌握工業(yè)機器人的基本知識， 使學(xué)生對 機器人及其控制系統(tǒng)有一個完整的理解，培養(yǎng)學(xué)生在機器人技術(shù)方面分析與解決問題的能 力，培養(yǎng)學(xué)生在機器人技術(shù)方面具有一定的動手能力， 為畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下必要的機 器人技術(shù)基礎(chǔ)。二

2、、課程設(shè)計理念 本課程的教學(xué)以高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)， 遵循“結(jié)合理論聯(lián)系實際， 應(yīng)知、應(yīng)會” 的原則，以拓展學(xué)生專業(yè)知識覆蓋面為重點；注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思維能力。 重點通過對主流工業(yè)機器人產(chǎn)品的講解， 使學(xué)生對當(dāng)前 工業(yè)機器人的技術(shù)現(xiàn)狀有較為全面的了解，對工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢有一個明確的認(rèn) 識，為學(xué)生進(jìn)入社會做前導(dǎo)；把創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)中。 采用行之有效的教學(xué)方法， 注重發(fā)展學(xué)生專業(yè)思維和 專業(yè)應(yīng)用能力，通過簡單具體的實例深入淺出地講解專業(yè)領(lǐng)域的知識。三、課程設(shè)計思路 以點帶面，講解授課為主的教學(xué)方式。課程主要可以分為機械、運動、控制、感覺等幾 個部分，內(nèi)容較多。課堂教學(xué)上，

3、我們使用重點突破的方法， 講解一個或者兩個典型的實例， 讓學(xué)生觸類旁通，舉一反三，從而帶動整個知識面的學(xué)習(xí)。我們讓學(xué)生聯(lián)系已學(xué)各門科目的知識點， 達(dá)到溫故知新的目的。 由于涉及的已學(xué)課程較 多，學(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱，前面課程的遺忘率不容忽視，所以在講解的過程中，對一些重要的 知識點，我們還要做一個較為詳細(xì)的說明，從而可以加強學(xué)生的知識儲備，為本課程的學(xué)習(xí) 掃清障礙。傳統(tǒng)的教學(xué)手段與現(xiàn)代教育技術(shù)手段靈活運用：板書、實物模型、多媒體課件等。尤其是在機械部分， 考慮到學(xué)生的立體思維能力較為薄弱， 多媒體和實物模型的使用能更好地幫 助學(xué)生理解工業(yè)機器人各部分的工作原理。第二部分 課程目標(biāo)一、課程目標(biāo)工業(yè)機

4、器人技術(shù) 是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機器人設(shè)計和使用方面基礎(chǔ)知識的專業(yè)課， 本 課程主要研究機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計與基本理論。 通過本課程的學(xué)習(xí)， 使學(xué)生掌握工業(yè)機器人基 本概念、機器人運動學(xué)理論、工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設(shè)計、工業(yè)機器人控制等方面的知識。本課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生四個方面的能力：1、掌握工業(yè)機器人運動系統(tǒng)設(shè)計方法，具有進(jìn)行總體設(shè)計的能力；2、掌握工業(yè)機器人整體性能、主要部件性能的分析方法；3、掌握工業(yè)機器人常用的控制理論與方法， 具有進(jìn)行工業(yè)機器人控制系統(tǒng)設(shè)計的能力；4、了解工業(yè)機器人的新理論，新方法及發(fā)展趨向。二、職業(yè)能力目標(biāo)（一）、知識目標(biāo) 1了解機器人的由來與發(fā)展、組成與技術(shù)參數(shù)，掌握機器

5、人分類與應(yīng)用，對各類機器 人有較系統(tǒng)地完整認(rèn)識。2了解機器人運動學(xué)、動力學(xué)的基本概念，能進(jìn)行簡單機器人的位姿分析和運動分析。 3了解機器人本體基本結(jié)構(gòu)，包括機身及臂部結(jié)構(gòu)、腕部及手部結(jié)構(gòu)、傳動及行走機 構(gòu)等。4了解機器人軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)插補的基本概念和特點。5了解機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成、編程語言與編程特點。6了解工業(yè)機器人工作站及生產(chǎn)線的基本組成和特點。7對操縱型機器人、智能機器人有一般的了解。（二）、能力目標(biāo) 工業(yè)機器人是機電系專業(yè)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生掌握機器人機構(gòu)設(shè)計、 運動分析、控制和使用的技術(shù)要點和基礎(chǔ)理論。機器人是典型的機電一體化裝置，它不是機 械、電子的簡單組合，而是機械、電

6、子、控制、檢測、通信和計算機的有機融合，通過這門 課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對機器人有一個全面、深入的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專 業(yè)知識進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的能力，并相應(yīng)的掌握一些實用工業(yè)機器人控制及規(guī)劃和編程方法。（三）、素質(zhì)目標(biāo) 本課程系統(tǒng)地介紹了機器人設(shè)計、控制、編程和使用的理論基礎(chǔ)和技術(shù)要點，包括工業(yè) 機器人的一 般概論，機器人運動學(xué)，靜力 / 動力學(xué)分析，工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設(shè)計，工業(yè)機 器人的控制和工業(yè)機器人的應(yīng)用等內(nèi)容。 通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工業(yè)機器人的基本原理、基礎(chǔ)知識，對工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的總體設(shè)計方法有初步了解。第三部分課程內(nèi)容設(shè)計、課程項目設(shè)計機電一體化技術(shù)項目設(shè)計項目名稱子

7、項目名稱教學(xué)模式學(xué)時1.工業(yè)機器人概 述理解工業(yè)機器人的由來和發(fā)展、定義、 研究領(lǐng)域和學(xué)科范圍；一體化教學(xué)4工業(yè)機器人的分類和應(yīng)用以及主要技 術(shù)參數(shù)；一體化教學(xué)2.機器人本體的 機械結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人的外形結(jié)構(gòu)與運動；一體化教學(xué)6機身機構(gòu)，臂部機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)，手 部機構(gòu)和行走機構(gòu)；一體化教學(xué)工業(yè)機器人機械設(shè)計的基本要求；一體化教學(xué)3.工業(yè)機器人的 驅(qū)動方法工業(yè)機器人的液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動；一體化教學(xué)6直流伺服電動機驅(qū)動；一體化教學(xué)步進(jìn)電機和交流伺服電機驅(qū)動；一體化教學(xué)4.工業(yè)機器人的 位置姿態(tài)描述齊次坐標(biāo)、齊次變換；一體化教學(xué)4變換方程的建立；一體化教學(xué)5.工業(yè)機器人的 運動學(xué)連桿坐標(biāo)系和連桿參數(shù)，

8、簡單的連桿 坐標(biāo)系變換矩陣；一體化教學(xué)4典型機器人運動學(xué)正冋題解，機器人 運動學(xué)逆解；一體化教學(xué)6.工業(yè)機器人的 控制工業(yè)機器人控制概述，單關(guān)節(jié)機器人 控制建模與控制系統(tǒng)；一體化教學(xué)4多關(guān)節(jié)機器人的控制，機器人控制系 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及接口；一體化教學(xué)7.工業(yè)機器人的 感覺系統(tǒng)機器人傳感器的選擇要求，位置和位 移傳感器一體化教學(xué)4機器人的視覺傳感系統(tǒng)，機器人的接 近覺傳感器，機器人的觸覺、力覺和 壓覺傳感器。一體化教學(xué)總學(xué)時32、項目內(nèi)容及實施包括項目及子項目名稱、學(xué)時、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法和建議、工具與媒體、 學(xué)生已有基礎(chǔ)、教師所需執(zhí)教能力要求。項目 編號能力訓(xùn) 練、項目 名稱知識內(nèi)容及

9、要求技能內(nèi)容及要求訓(xùn)練方式手 段及步驟項目工業(yè)機器 人概述理解工業(yè)機器人的由來和發(fā) 展、定義、研究領(lǐng)域和學(xué)科范 圍；工業(yè)機器人的分類和應(yīng)用以 及主要技術(shù)參數(shù)；1. 了解機器人的 發(fā)展歷史；2. 掌握工業(yè)機器 人的技術(shù)參數(shù)；3. 能通過銘牌了 解機器人的功 能。項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法項目機器人本 體的機械 結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人的外形結(jié)構(gòu)與運動；機身機構(gòu)，臂部機構(gòu)，驅(qū)動機 構(gòu)，手部機構(gòu)和行走機構(gòu)； 工業(yè)機器人機械設(shè)計的基本 要求；1. 理解機器人的 概念和分類；2. 掌握機器人本 體的機械結(jié)構(gòu)的 組成，機器人的 外形結(jié)構(gòu)與運 動、機身和臂部 機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)；3. 了解機器人的

10、手部機構(gòu)、行走 機構(gòu)；理解機器 人機械設(shè)計的基 本要求；項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法 動手操作法 頭腦風(fēng)暴法 提問引導(dǎo) 巡回指導(dǎo)法項目工業(yè)機器 人的驅(qū)動 方法工業(yè)機器人的液壓驅(qū)動和氣 壓驅(qū)動；直流伺服電動機驅(qū)動； 步進(jìn)電機和交流伺服電機驅(qū) 動；掌握機器人的 交流電動機驅(qū) 動、直流電動機 驅(qū)動、液壓驅(qū)動 和氣壓驅(qū)動方 法；項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法項目 四工業(yè)機器 人的位置 姿態(tài)描述齊次坐標(biāo)、齊次變換； 變換方程的建立；1. 理解齊次坐標(biāo)、 齊次變換的概 念，學(xué)會變換方 程的建立方法；2. 掌握機器人位 置與姿態(tài)矩陣的 定義、幾何意義；項目驅(qū)動法 多媒體

11、講授 法師生互動法 學(xué)生討論法項目 五工業(yè)機器 人的運動學(xué)連桿坐標(biāo)系和連桿參數(shù)，簡單 的連桿坐標(biāo)系變換矩陣； 典型機器人運動學(xué)正問題解， 機器人運動學(xué)逆解；1. 重點理解連桿 坐標(biāo)系、連桿參 數(shù)、機器人連桿 坐標(biāo)系變換矩 陣、雅可比矩陣 的概念；2. 學(xué)會典型機器項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法人的運動學(xué)正冋 題求解方法；3. 掌握機器人運 動學(xué)分析的D-H 方法；4. 了解雅可比矩 陣的定義、物理 意義、學(xué)習(xí)矢量 積法構(gòu)造雅可比 矩陣的基本原 理；5. 了解機器人運 動學(xué)逆解的基本 方法；項目 六工業(yè)機器 人的控制工業(yè)機器人控制概述，單關(guān)節(jié) 機器人控制建模與控制系統(tǒng)； 多關(guān)節(jié)

12、機器人的控制，機器人 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及接口；1. 掌握工業(yè)機器 人的控制方式；2. 掌握單關(guān)節(jié)機 器人控制建模與 控制原理；3. 理解多關(guān)節(jié)機 器人的控制原 理；項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法項目 七工業(yè)機器 人的感覺 系統(tǒng)機器人傳感器的選擇要求，位 置和位移傳感器機器人的視覺傳感系統(tǒng)，機器 人的接近覺傳感器，機器人的 觸覺、力覺和壓覺傳感器。掌握機器人位 置和位移傳感 器、視覺傳感系 統(tǒng)、接近覺傳感 器、觸覺傳感 器、力覺傳感器 和壓覺傳感器 的基本型式。項目驅(qū)動法 多媒體講授 法師生互動法 學(xué)生討論法第四部分 實施建議與教學(xué)改革一、教學(xué)評價與考核方式（一）、對學(xué)生的評

13、價1. 考核內(nèi)容參看第三部分知識內(nèi)容及要求。2. 考核方法本課程的成績評定由平時成績（40%和考試成績（60%兩部分組成。平時成績包括出 勤、討論課成績和作業(yè)成績3部分。每項具體評分標(biāo)準(zhǔn)如下：1. 出勤及討論課成績滿分為20分，出勤成績=出勤次數(shù)/統(tǒng)計次數(shù)X 10,出勤次數(shù)由課 前學(xué)生簽名為依據(jù)，統(tǒng)計次數(shù)為學(xué)生出勤考核總次數(shù)。討論課成績 10 分，由討論課后提交 的報告情況評分。2作業(yè)成績滿分為 20分，平時作業(yè)最終成績 =累計作業(yè)成績 / 作業(yè)次數(shù)，每次作業(yè)成績 依據(jù)學(xué)生提交作業(yè)的正確情況評分，每次作業(yè)成績按滿分 20分打分，雷同記 0 分，平時作 業(yè)最終成績?yōu)槔塾嬜鳂I(yè)成績的平均成績。3試卷

14、成績滿分為 60 分，試卷成績依據(jù)學(xué)生考試試卷按照標(biāo)準(zhǔn)答案評分。（二）、對教師的評價按照學(xué)校相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。（三）、對課程體系的評價按照課程建設(shè)工作條例評價。二、教學(xué)建議1. 本課程在教學(xué)活動中，應(yīng)立足于加強學(xué)生實際操作能力的培養(yǎng)，采用項目教學(xué)，提高 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2. 本課程的教學(xué)關(guān)鍵是現(xiàn)場教學(xué)， “教”與“學(xué)”互動，教師示范，學(xué)生操作，學(xué)生提 問，教師解答、指導(dǎo)。3. 在教學(xué)過程中，按照職業(yè)要求，創(chuàng)設(shè)工作情境，強化實際操作訓(xùn)練；要緊密結(jié)合職業(yè) 技能證書的考核，在實操訓(xùn)練中，使學(xué)生掌握相關(guān)的工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)知識。4. 在教學(xué)過程中，盡可能多的采用實物教學(xué)、多媒體教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)模式。5. 盡量采

15、用小班化教學(xué)，利于理論與實踐一體化教學(xué)。6. 教師應(yīng)因材施教， 著力培養(yǎng)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣， 從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和 積極性。7. 教師應(yīng)具有雙師型工作能力，具有與課程內(nèi)容相關(guān)的工業(yè)機器人維修能力，邊操作、 邊演示、邊講解。三、評價建議1. 改革考核手段和方法， 加強實踐環(huán)節(jié)的考核， 可采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的考 核方法。2. 結(jié)合課堂提問、 學(xué)生作業(yè)，平時測驗、實驗實訓(xùn)、及考試情況，綜合評定學(xué)生的成績。3. 應(yīng)注重對學(xué)生動手能力和在實踐中分析問題、 解決問題能力的考核。 對在學(xué)習(xí)和應(yīng)用 上有創(chuàng)新的學(xué)生應(yīng)特別給予鼓勵，綜合評價學(xué)生的能力四、課程資源的開發(fā)與利用1. 注重實訓(xùn)指導(dǎo)書

16、和實訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和應(yīng)用。2. 常用課程資源的開發(fā)和利用。利用多媒體軟件、電子教案、工業(yè)機器人各系統(tǒng)總成實 物以及示教臺架等課程資源創(chuàng)設(shè)生動形象的教學(xué)情境， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 促進(jìn)學(xué)生對知 識的理解和掌握。建議加強常用課程資源的開發(fā)，簡歷多媒體課程資源的數(shù)據(jù)庫，努力實現(xiàn) 跨學(xué)校多媒體資源的共享，以提高資源利用效率。3. 積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)課程資源。 從分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源， 使教學(xué)媒體從單一媒體向多 種媒體轉(zhuǎn)變。4. 創(chuàng)造一體化教學(xué)設(shè)備條件。 具備進(jìn)行多媒體教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)的專業(yè)教室； 具備工業(yè)機 器人維修、檢測級故障診斷所必需的實訓(xùn)設(shè)備和場所。5. 產(chǎn)學(xué)合作開發(fā)實驗實訓(xùn)課程資源。充分利用各維修企業(yè)的資源，進(jìn)行校企合作，建立 實訓(xùn)基地，滿足學(xué)生的實訓(xùn)需求，在此過程中進(jìn)行實訓(xùn)課程資源開發(fā)，同時為學(xué)生提供就業(yè) 機會，開辟就業(yè)渠道。6. 開放式實驗實訓(xùn)中心的利用。最大程度地利用開放式實訓(xùn)基地，進(jìn)行實驗實訓(xùn)、現(xiàn)場 教學(xué)，滿足學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的需求。五、教材的編寫與使用建議1. 教材應(yīng)圖文并茂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對于汽車發(fā)動機結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。2. 對于涉及本專業(yè)崗位的