工业机器人操作与编程教学大纲

工业机器人教案设计

课程目标：

1. 了解工业机器人的定义与功能

2. 熟悉工业机器人的结构与组成

3. 学习工业机器人的基本操作方法

4. 掌握工业机器人的编程与应用

5. 了解工业机器人在现代制造业中的应用

教学内容：

一、工业机器人的定义与功能

1. 工业机器人的定义

2. 工业机器人的功能

二、工业机器人的结构与组成

1. 机械结构

2. 电气系统

3. 控制系统

4. 传感器与执行器

三、工业机器人的基本操作方法

1. 示教器操作

2. 机器人行走操作

3. 机器人搬运操作

4. 机器人焊接操作

5. 机器人切割操作

四、工业机器人的编程与应用

1. 机器人编程语言

2. 机器人运动轨迹规划

3. 机器人搬运应用

4. 机器人焊接应用

5. 机器人切割应用

五、工业机器人在现代制造业中的应用

1. 汽车制造

2. 电子产品生产

3. 食品加工

4. 石油化工

5. 航空航天

教学方法： 1. 理论讲解：通过PPT演示工业机器人的结构、功能与应用场景，帮助学生理解工业机器人的工作原理。

2.

实践操作：让学生亲自操作工业机器人，学会机器人的基本操作方法，培养学生的动手能力和实践能力。

3.

案例分析：分析工业机器人在现代制造业中的典型应用案例，让学生了解工业机器人在实际生产中的作用。

4.

分组讨论：将学生分成小组，让学生讨论工业机器人在实际生产中的应用，培养学生的团队协作能力。

考核方式：

1. 课堂表现：对学生的课堂表现进行评价，鼓励学生积极参与课堂讨论。

2.

理论考试：对学生的理论知识进行考核，检验学生对工业机器人基础知识的掌握程度。

3.

操作考核：对学生的实际操作能力进行考核，检查学生是否能够熟练操作工业机器人。

4.

案例分析：对学生的案例分析能力进行考核，考察学生是否能够运用所学知识解决实际问题。

1 附件2

课程教学大纲（简版）

学时28

适用专业：工业机器人应用与维护专业、数控加工技术专业

一、课程名称

《工业机器人技术基础》

二、课程的性质和任务

本课程面向工业机器人应用与维护专业、数控加工技术专业开设的专业基础必修课，课程内容涵盖工业机器人基础认知、工业机器人的机械部分和机械核心部件、工业机器人电气部分（传感器和控制部分）、工业机器人的编程和操作以及工业机器人的典型应用等，在整个专业的课程设置体系中处于重要地位，与后续课程衔接形成完善的教学体系，为后续课程学习和实操打下坚实的基础。

本课程为《工业机器人编程与操作》实操课奠定基础，为《工业机器人电路与控制》做铺垫，先于专业课《工业机器人工作站》、《自动化生产线》开设，主要任务是让学生对工业机器人各大模块有整体系统的学习和深入综合的实训，加深对专业的认识，激发对专业的学习兴趣，提高学生的学习认知能力、动手实践能力、团队合作意识、组织管理能力和解决问题能力等，启发学生对未来学业的规划、思考， 明确学习目标，增强服务社会的使命担当。

2 四、教学条件

工业机器人实习室3间，分别为机器人实训1室、工业机器人实训2室和智能制造车间，一体化教室3间，工业机器人编程与操作工位共12个，工业机器人模拟编程机位40个，智能制造比赛平台1个，智能制造数控车、数控加工中心、传送带、智能料仓、翻转装置一批，可实现90人左右同时实习操作，满足多场合应用实训要求，如工业机器人搬运、焊接、码垛、上下料等，具备工业机器人机械机构和核心部件直观教学，拥有工业机器人模拟拆装等项目。

序号 教学条件及设备 数量 实训项目

1 一体化实训教室 3间 搬运、分拣、上下料、码垛、焊接、模拟拆装

2 工业机器人 12台 搬运、分拣、上下料、码垛、焊接

3 数控车床、加工中心 2台 智能制造、工作站、产线生产

3 多功能教学平台 8个 搬运、分拣、上下料、堆垛、焊接

4 视觉系统 8套 按颜色、形状分拣

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。 二(课时分配

序号 课题 小计 讲课 实验 机动 一 绪言 2 2 二 机器人学的数学基础 4 4

三 机器人运动方程的表示与求解 8 8 四 机器人动力学 6 6

机器人的控制 五 4 4 六 机器人学的现状、未来 2 2

合计 28 26 2

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

《机器人操作系统》

教学大纲

一、课程信息

课程名称：大学怎么读一一以电子信息类专业为例

课程类别：素质选修课/专业基础课

课程性质：选修/必修

计划学时：64

计划学分，4

先修课程：无

选用教材：《机器人操作系统》，彭刚、林天麟、刘锦涛、胡春旭、姚昱、杨帆主编，2023年，电子工业出版社教材。

适用专业：本课程可作为高等院校自动化、机器人工程、人工智能、机电一体化等相关专业的“机器人系统原理”“机器人操作系统”“机器人系统应用开发”课程，也可以作为工程实训与学科竞赛的实践课程，同时可供广大希望从事机器人系统开发和设计的工程技术人员、教师或者个人参考。

课程负责人：

二、课程简介

该课程由浅入深地介绍了机器人系统组成与ROS应用实践，不仅能使学生快速了解机器人和ROS,而且为学生讲解移动机器人与机械臂两个应用方向的基本原理与常用算法，重点培养学生动手实践能力，以及将学到的知识加以应用的能力。

三、课程教学要求

序号 专业毕业要求 课程教学要求 关联程度

1 工程知识 包括机器人系统组成、将机器人连接到ROS,建立机器人系统模型、移动机器人激光S1AM、移动机器人自主导航、基于多传感器的S1AM、机械臂运动控制、计算机视觉、基于视觉的机械臂抓取、移动机器人视觉S1AM.ROS2.0介绍与编程基础等内容，有利于读者掌握ROS原理与应用实践开发方法，培养软件全栈开发能力。 1

2 问题分析 越来越多的机器人正走向人们的生活及生产环境，机器人操作系统(RobotOperatingSystem,ROS)作为一种重要的软件开发框架，提高了机器人系统的开发与部署效率，在分工协作、软件维护和系统扩展中具有重要意义。 H

3 设计/开发解决方案 以任务为驱动，融合先进的工程对象教学方法，采用理论知识与实践相结合的教学模式，提高学生实际应用场景的项目研发能力。 H

4 研究

5 使用现代工具 ROS应用 M