機械制造及自動化專業(yè)《工業(yè)機器人技術及應用》課程標準

《工業(yè)機器人技術及應用》課程標準二級學院：智能制造與信息工程學院執(zhí)筆人：楊軍審核人：李智制定日期：2022年7月陜西能源職業(yè)技術學院一、課程信息表1課程信息表課程名稱工業(yè)機器人技術及應用開課院部智能制造與信息工程學院課程代碼0420540考核性質考試前導課程《機械制造技術》、《數控技術及零件加工》后續(xù)課程跟崗實習、頂崗實習總學時16課程類型理論課是□實踐課是□理論+實踐是理實一體化是□適用專業(yè)機械制造及自動化二、課程性質1.課程類型本課程是機械制造及自動化專業(yè)必修的一門專業(yè)拓展課程，是在學習了《機械制造技術》、《數控技術及零件加工》課程，具備了一定專業(yè)技能的基礎上，開設的一門理論+實踐的課程，其功能是對接專業(yè)人才培養(yǎng)目標，面向工業(yè)機器人工作崗位，培養(yǎng)學生系統(tǒng)地掌握工業(yè)機器人基礎知識，使學生掌握工業(yè)機器人基本組成、工業(yè)機器人感知技術、工業(yè)機器人控制技術和工業(yè)機器人典型應用等，培養(yǎng)學生具備一定的工業(yè)機器人現場、安裝、調試、運行、維護、管理等職業(yè)能力等能力，為后續(xù)學生跟崗實習和頂崗實習學習奠定基礎。2.課程功能定位表2課程功能定位分析對接的工作崗位對接培養(yǎng)的職業(yè)崗位能力設備裝配調試員、柔性自動化生產線工作崗位1.具備較好的自動化技術實踐能力；2.熟悉新接觸設備和新工作場景的能力。3.檢查工件標識及上道工序加工情況。4.具備良好的自學能力及知識拓展能力。5.文明生產，安全操作，熟悉工業(yè)機器人的維護工作。工業(yè)機器人生產線管理崗位1.熟悉生產企業(yè)的設備狀況、人員技術水平等，能控制班組生產成本。2.熟悉產線工作狀況，管理好生產調度、質量檢查、產品出車間的質量控制。3.能與客戶、設計人員和銷售服務人員進行交流溝通；具備良好的職業(yè)道德和協作能力。三、課程目標與內容1.課程總目標《工業(yè)機器人技術及應用》是研究工業(yè)機器人的工作原理和結構知識、機器人機構設計、運動分析、控制和使用的技術要點的一門科學，是一門將傳統(tǒng)制造技術與現代制造技術相聯，并與實際生產技術緊密結合的應用技術。通過本課程的學習，使學生通過對工業(yè)機器人本體的認知，掌握工業(yè)機器人運動系統(tǒng)工作原理；掌握工業(yè)機器人整體性能、主要部件性能的分析方法；掌握工業(yè)機器人常用的控制理論與方法；了解工業(yè)機器人的新理論，新方法及發(fā)展趨向。掌握工業(yè)機器人的一般知識和基本技能，同時具備一定的職業(yè)素養(yǎng)能力、團體協作能力、溝通能力等，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎。2.課程具體目標本課程主要研究機器人的結構知識與基本理論。通過本課程的學習，使學生掌握工業(yè)機器人基本組成、工業(yè)機器人感知技術、工業(yè)機器人控制技術和工業(yè)機器人典型應用等方面的知識。1）知識目標掌握工業(yè)機器人的工作原理和結構知識，掌握六自由度工業(yè)機器人的特點及其相關參數知識，能使學生掌握機器人運動分析、控制和使用的技術要點和基礎理論。機器人是典型的機電一體化裝置，通過這門課的學習，使學生對機器人有一個全面、深入的認識，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論和專業(yè)知識進行創(chuàng)新設計的能力，并相應的掌握一些實用工業(yè)機器人控制及和操作方法。學習完本課程后，學生應當能具備從事工業(yè)機器人企業(yè)生產第一線的生產與管理等相關工作的基礎知識和能力儲備，包括：（1）了解工業(yè)機器人的發(fā)展、組成與技術參數，掌握機器人分類與應用，對各類機器人有較系統(tǒng)地完整認識。（2）了解工業(yè)機器人運動學、動力學的基本概念，能進行簡單機器人的位姿分析和運動分析。（3）了解工業(yè)機器人本體基本結構，包括機身及臂部結構、腕部及手部結構、傳動及行走機構等。（4）了解工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的構成與編程特點。（5）了解工業(yè)機器人工作站及生產線的基本組成和特點。（6）對操縱型機器人、智能機器人有一般的了解。2）能力目標通過本課程的學習，能使學生掌握工業(yè)機器人運動分析、控制和使用的技術要點和基礎理論。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、電子、控制、檢測、通信和計算機的有機融合，通過這門課的學習，使學生對機器人有一個全面、深入的認識，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論和專業(yè)知識進行創(chuàng)新設計的能力，并相應的掌握一些實用工業(yè)機器人控制和操作方法。（1）能夠準確理解機器人本體的基本構成和運動學、動力學基本原理；（2）學會正確操作工業(yè)機器人，能獨立或小組協作完成規(guī)定的實驗與實訓；（3）具備識圖和儀器儀表使用的基礎能力；（4）會觀察和分析實驗與實訓現象，編制、調試、運行程序，熟練掌握編程軟件的使用；（5）會查閱相關手冊和產品使用說明書，正確閱讀和分析實際應用程序；（6）能在自動線生產現場基本正確完成工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)程序編制或調試任務；（7）能在自動線生產現場基本正確完成工業(yè)機器人安裝與維護任務；（8）能對工業(yè)機器人出現的故障進行初步的診斷和處理。3）素質目標根據表2課程功能定位分析的能力需求，本課程系統(tǒng)地介紹了工業(yè)機器人控制和使用的理論基礎和技術要點，包括工業(yè)機器人的概論，機器人運動學，靜力/動力學分析，工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設計，工業(yè)機器人的控制和工業(yè)機器人的應用等內容。通過課程學習，使學生掌握工業(yè)機器人的基本原理、基礎知識，對工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的總體設計方法有初步了解。（1）具備搜集相關技術資料，盡快熟悉新接觸設備和新工作場景的能力；（2）具備潛心鉆研的職業(yè)精神和必要的創(chuàng)新能力；（3）具備獨立學習，靈活運用所學知識獨立分析問題并解決問題的能力；（4）具備工作安全意識與自我保護能力；（5）能自覺遵守單位的規(guī)章制度和職業(yè)道德，有強烈的工作責任感。表3課程教學目標與內容序號畢業(yè)要求指標點知識目標技能目標素質目標教學內容15.2具備機械制造與自動化專業(yè)基礎知識與專業(yè)知識，并能將其應用于解決實際機械工程問題。7.1形成裝備制造企業(yè)生產一線崗位的基本工作規(guī)范。7.2遵守企業(yè)生產有關法律法規(guī)以及文明生產、環(huán)境保護、安全消防的規(guī)范制度要求。8.2具有按圖紙技術要求選用工程材料、機床、刀具、夾具、量具的能力。10.2初步具備工程材料、機床、刀具、工裝夾具、測量器具選擇的能力，以及編制機械零件加工工藝規(guī)程和具體工藝實施的能力。工業(yè)機器人的概述應用于不同領域的機器人可按照很多類型分類，本項目從機械機構、控制方式以及用途方面對不同工業(yè)機器人的性能、功能和應用領域進行了學習，應了解機器人的各種分類方式，掌握不同類型機器人的性能，能夠熟練分析各種結構機器人的特點和性能。培養(yǎng)學生分析并解決問題的能力、做事認真的良好作風、自我管理和自我約束能力學習內容：理解工業(yè)機器人發(fā)展、定義、研究領域和學科范圍；工業(yè)機器人的分類和應用及主要技術參數；（1）根據機械結構分類；（2）根據控制方法分類；（3）根據用途分類2工業(yè)機器人的機械結構工業(yè)機器人的組成和性能參數反映了機器人可勝任的工作、具有操作性能等情況，是選擇、設計、應用機器人所必須考慮的問題。本項目從工業(yè)機器人的各部件進行了性能和原理分析，并對機器人的主要性能參數進行了學習。學完以后，應了解工業(yè)機器人各組件部件的工作原理，掌握工業(yè)機器人的主要性能參數，能夠熟練根據工藝應用特點來選擇適合的工業(yè)機器人。培養(yǎng)學生分析并解決問題的能力、做事認真的良好作風、自我管理和自我約束能力。學習內容：（1）工業(yè)機器人的組成；a、執(zhí)行機構b、驅動傳動裝置c、控制系統(tǒng)d、檢測系統(tǒng)（2）工業(yè)機器人的主要性能參數；a、自由度b、定位精度/重復定位精度c、工作范圍d、最大工作速度e、承載能力3工業(yè)機器人運動學和動力學機械結構是工業(yè)機器人工作作業(yè)的重要載體，本項目從工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器分類、功能等方面進行了詳解，對手腕、手臂和機座的作用進行了介紹。學完以后，應熟練掌握工業(yè)機器人結構各部分的工作原理和特點。培養(yǎng)專業(yè)資料搜集及應用能力、自學能力、學生謙虛好學、勤于思考的良好品質學習內容：（1）機器人末端執(zhí)行器；a、夾鉗式取料手b、吸附式取料手c、專用末端操作器（2）機器人手腕；a、手腕自由度b、柔順手腕結構（3）機器人手臂；a、手臂回轉運動機構b、手臂俯仰運動機構（4）機器人機座；a、固定式b、行走式4工業(yè)機器人傳感系統(tǒng)傳感系統(tǒng)是機器人的重要組成部分，通過本項目的學習，應能夠系統(tǒng)了解機器人常用傳感器的分類，掌握位置和位移傳感器、接近傳感器、觸覺傳感器和機器視覺技術等相關工作原理和特點。培養(yǎng)學生綜合分析問題能力、自我學習能力、相互溝通能力、團隊協作能力學習內容：（1）工業(yè)機器人傳感器概述；（2）位置和位移傳感器；（3）接近傳感器；（4）觸覺傳感器；（5）工業(yè)機器人視覺傳感器；（6）其他外部傳感器。5工業(yè)機器人控制系統(tǒng)控制器是工業(yè)機器人的大腦，它是決定工業(yè)機器人功能和水平的關鍵部分，也是機器人系統(tǒng)中更新發(fā)展最快的部分，學完本項目，應能夠從工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成、特點、功能作用等方面進行了詳細分析，并對示教再現控制、離線編程控制、運動控制、計算機控制等機器人控制方式有系統(tǒng)的了解。培養(yǎng)學生綜合分析問題能力、自我學習能力、相互溝通能力、團隊協作能力學習內容：（1）控制系統(tǒng)的特點（2）控制系統(tǒng)的主要功能（3）控制方式（4）控制系統(tǒng)的組成（5）工業(yè)機器人的計算機控制6工業(yè)機器人的典型行業(yè)應用機器人的典型應用涵蓋了制造業(yè)、農業(yè)、林業(yè)、交通運輸業(yè)、核工業(yè)、醫(yī)學、福利事業(yè)、海洋及太空開發(fā)等領域，學完本項目，能夠對機器人在制造業(yè)的應用有所了解。培養(yǎng)學生綜合分析問題能力、自我學習能力、相互溝通能力、團隊協作能力學習內容：（1）機器人外圍設備（2）焊接機器人（3）噴涂機器人（4）裝配機器人（5）輪式移動機器人與AGV小車（6）并聯機器人（7）球面SCARA機器人表4課程教學安排序號項目（模塊）任務（單元）教學內容重點、難點課程思政元素學時1項目一工業(yè)機器人概述任務1-1工業(yè)機器人發(fā)展史和定義；分類1.1發(fā)展史1.2分類重點：不同國家對工業(yè)機器人的定義。從我國工業(yè)機器人的的發(fā)展引入我們現在的幸福生活離不開國家的發(fā)展和共產黨的領導，熱愛國家、熱愛黨。1任務1-2工業(yè)機器人基本組成與參數；工業(yè)機器人的發(fā)展。2.1工業(yè)機器人的分類2.2工業(yè)機器人的基本組成與主要參數重點：工業(yè)機器人的基本組成與主要參數。引導學生溝通交流與表達，提升學生的團隊合作意識，培養(yǎng)學生集體榮譽感和責任感。12項目二工業(yè)機器人的機械結構任務2-1末端執(zhí)行器1.1末端執(zhí)行器的定義與特點1.2末端執(zhí)行器的分類1.3工具轉換裝置重點：末端執(zhí)行器的分類。難點：工具轉換裝置的操作。培養(yǎng)學生認真負責、踏實敬業(yè)的工作態(tài)度和嚴謹求實、一絲不茍的工匠精神。1任務2-2工業(yè)機器人的手臂手腕2.1工業(yè)機器人手臂手腕的定義2.2手臂手腕的運動形式2.3手臂手腕的分類重點：手臂手腕的分類。難點：手臂手腕的運動形式。培養(yǎng)學生的分工協作能力，溝通能力和鉆研能力。13項目三工業(yè)機器人的動力學和感知系統(tǒng)任務3-1運動學和動力學1.1工業(yè)機器人的位姿描述1.2工業(yè)機器人動力學重點：工業(yè)機器人的運動軌跡規(guī)劃。難點：工業(yè)機器人的運動學方程分析。引導學生做好職業(yè)規(guī)劃，培養(yǎng)學生善于思考、學以致用、尊重自然規(guī)律的科學態(tài)度。1任務3-2傳感器2.1傳感器基本組成、特性及特點2.2分類和要求重點：工業(yè)機器人傳感器的選擇要求。難點：分類。培養(yǎng)學生樹立質量意識、標準意識，對待工程問題應該一絲不茍、精益求精。14項目四工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)任務4-1控制系統(tǒng)功能、特點和結構1.1系統(tǒng)的功能1.2系統(tǒng)的特點1.3控制系統(tǒng)的結構組成1.4工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類1.5操作系統(tǒng)重點：控制系統(tǒng)的結構組成。難點：工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類。培養(yǎng)學生溝通交流與表達能力，提升學生的團隊合作意識，培養(yǎng)學生集體榮譽感和責任感。1任務4-2典型控制系統(tǒng)2.1ABB2.2KUKA2.3FANUC2.4安川2.5國產工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)重點：國內外典型控制系統(tǒng)。培養(yǎng)學生科技興國，社會責任、使命感和擔當意識，培養(yǎng)學生自律、自省的思想意識。15項目五典型工業(yè)機器人的操作與編程任務5-1工業(yè)機器人的編程1.1編程方法1.2示教編程1.3編程語言重點：編程語音的基本功能。難點：編程語音的基本功能。培養(yǎng)學生處理問題，學會透過現象看本質，正確處理復雜的問題。2任務5-2ABB機器人2.1示教器的基本操作2.2示教編程重點：示教編程。難點：應用實例。在學習過程和技能的訓練中，培養(yǎng)學生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新等方面的“工匠”精神。26項目六工業(yè)機器人的典型行業(yè)應用任務8-1應用準則與工作站設計1.1應用準則與工作站設計1.2機器人工作站的一般設計原則重點：應用準則與工作站設計。培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的能力、理解力。1任務8-2焊接工作站2.1特點及分類2.2點焊機器人工作站2.3弧焊機器人工作站重點：焊接機器人的優(yōu)點。難點：焊接機器人的分類引導學生要善于歸納事物的普遍聯系和共同點，要善于歸納總結，提高學習的主動性和自覺性。1任務8-3噴涂工作站、碼垛工作站3.1噴涂、碼垛機器人的特點及分類3.2噴涂、碼垛機器人工作站的系統(tǒng)組成3.3噴涂、碼垛工作站的的應用重點：噴涂、碼垛機器人工作站的系統(tǒng)組成。難點：噴涂、碼垛工作站的的應用。培養(yǎng)學生嚴謹的工作作風，勇于克服困難的精神，塑造科學精神和敬業(yè)品質。1任務8-4搬運工作站、拋光打磨工作站4.1搬運、拋光打磨機器人的特點及分類4.2搬運、拋光打磨機器人工作站的系統(tǒng)組成重點：搬運、拋光打磨機器人工作站的系統(tǒng)組成。培養(yǎng)學生善于思考、勇于創(chuàng)新的品質，嚴謹科學，敏銳觀察的科學精神。1四、課程考核依據課程的培養(yǎng)目標，課程考核以調動學生自主學習的積極性、監(jiān)督學習過程、評價學生的綜合職業(yè)能力為目的，實行過程考核和綜合考核相結合的考核方案?？己朔绞桨ㄆ綍r考核和期末考核。其中平時考核為40%，包括學習態(tài)度、出勤、課堂提問、測驗各占10%，期末考核為60%。特別強調的是階段性考核，應該將其納入到10%的考核中。同時，鼓勵學生進廠實習，加強動手操作能力，此項可作為考試加分選項。五、實施要求1.授課教師基本要求本課程對實踐經驗及操作技能要求較高，任課教師精通工業(yè)機器人的結構和工作原理原理，掌握機器人編程語言。能專注于工業(yè)自動化產品的研究與開發(fā)，不斷學習新技術、熟悉新工藝。能進行課程設計、案例開發(fā)，責任心強，善于溝通，熱愛學生、獻身教育事業(yè)。2.實踐教學條件要求（1）校內實訓室表5機械加工實訓室實訓室（中心）名稱機械加工實訓室面積600m2序號核心設備數量備注1數控銑床XK713262數控車床CK613673數控車床CK613624加工中心XH71525線切割DK7740/AZ16普車C6140107臥式銑床X603648立式銑床X503649搖臂鉆Z304012）校外實習基地表6《工業(yè)機器人技術及應用》校外實訓基地序號校外實訓基地名稱合作企業(yè)名稱校外實訓基地功能接納學生人數備注1識崗基地中國一拖集團有限公司鑄造、鍛造、焊接、熱處理等加工實習實訓1202生產實習基地西諾醫(yī)療器械集團有限公司普通機床及數控機床操作、鉗工及產品檢驗等生產實習503頂崗實習基地西安宇星石油機械新技術開發(fā)有限公司機床操作、產品裝配及產品檢驗等綜合性實習254認識實習基地西安衛(wèi)光科技有限公司車、銑、刨、磨、焊等工種的認識實習5053D打印技術實習基地西安非凡士機器人科技有限公司產品設計及逆向設計等實習實訓206吉利汽車實習基地吉利汽車集團沖壓、焊接、裝配線等工種實習實訓807浙江雙環(huán)實習基地浙江雙環(huán)齒輪傳動有限公司機床操作、產品裝配、產品檢驗等綜合性實習503.教學方法與策略（1）課程教學模式主要采用項目化教學法、情境教學法、現場教學法和工作過程導向教學法。堅持“夠用為度”原則選擇相關的知識，依據“即學即用”原則安排教學順序，以項目教學為形式，設計若干個具有代表性的項目，將知識點重新整理，作為實踐與技能的背景知識安排在相關的項目任務中，讓各種