《工业机器人技术基础》课程标准

《工业机器人技术基础》课程标准

课程编码：15（HoO43

课程类别：

专业方向课

适用专业：工业机器人技术专业

参考学时：72学时

编写执笔人及编写日期：周诚计2020.8

审定负责人及审定日期：王晓明2020.8

一、课程定位

1、课程在专业培养中的定位及作用

《工业机器人技术基础》是工业机器人技术专业课程体系中的职业基础课程之一，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容，是学生职业发展中第一门与工业机器人直接关联的基础课程。是在科学分析确定学校办学定位、明确我们系部工业机器人技术专业发展方向的前提下，通过对工业机器人技术职业与职业岗位进行整体化的调研与分析形成的一门具有很强的综合性的专业基础课程。

2、本课程与其它课程的关系表1前导、后续课程一览表

前导课程 本课程 后续课程

电工技术基础与技能电子技术基础与技能电气线路安装与维修液压与气动

PLC应用技术 工业机器人技术基础 工业机器人安装与调试工业机器人离线编程与仿真顶岗实习

二、课程设计理念及思路

（一）课程设计理念

本课程按照职业能力发展的阶段确定相应的典型工作任务按照从初级工到专家的发

展顺序，来设置相应的课程内容，从单一机器人的操作，到机器人工作站的整体把握。全部课程都安排在机器人实训室上课，每一个项目都有实践环节，每一次的学习过程就是工作的过程，并且在实践操作中注意培养学生的安全生产、规范操作意识、团队合作意识,每一次的考核评价都有相关内容，这种职业素质是在任何企业工作都应具备的。采用行为引导型教学法根据项目任务通过视频、图像、实训设备等，使学生了解工业机器人在各种场合的应用。对于机器人的工业应用着重讲解其各种结构形式及应用场合，通过该项目使学生对机器人学科有全面认识，提高学生的学习兴趣，并结合离线编程仿真软件完成虚拟机器人的加载和控制。

(二)课程设计整体思路

掌握工业机器人的工作原理和结构知识，掌握六自由度工业机器人的特点及其相关参数知识，能使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。

学习完本课程后，学生应当能具备从事工业机器人企业生产第一线的生产与管理等相关工作的基础知识和能力储备.

三、课程目标

1、知识目标

(1)掌握机器人的由来与发展、组成与技术参数。

(2)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。

(3)掌握机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。

(4)掌握机器人本体基本结构，包括机身及臂部结构、腕部及手部结构、传动及行走机构等。

(5)掌握机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点。

(6)掌握机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。

(7)掌握工业机器人工作站及生产线的基本组成和特点。

(8)对操纵型机器人、智能机器人有一定的了解。

2、技能目标

(1)对工业机器人进行分类

（2）掌握不同类型工业机器人的性能特点

（3）熟练掌握选择适合工业机器人的方法

（4）熟练掌握工业机器人各组成结构的工作原理及特点

（5）熟悉工业机器人传感系统的分类

（6）掌握位移、位置、接近、触觉、机器视觉等传感器技术工作原理及特点

（7）掌握工业机器人的应用范围

3、情感目标

（1）培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神

（2）培养科学的学习态度与作风，利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 （3）培养良好的专业触觉。

4、任务目标

主要是引导学生通过对工业机器人本体的认知，掌握工业机器人运动系统设计方法,具有进行总体设计的能力；掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。掌握工业机器人的一般知识和基本技能，培养学生专业能力及职业能力，为他们走上工业机器人生产第一线的工作岗位做好准备。

四、教学内容安排及标准

表3项目教学设计

序号 项目名称 学习目标 学习内容 学时建

议 教学方法、手

段建议

应用于不同领域的机

器人可按照很多类型

分类，本项目从机械

1 机构、控制方式以及工业机器人认用途方面对不同工业识 机器人的性能、功能

和应用领域进行了学 根据机械结构分类；根据控制方法分类；根据用途分类。 4 机器人实训室

进行理实一体

化教学

习，学完后应了解机

器人的各种分类方

式，掌握不同类型机

机械结构是工业机器人工作作业的重要载体，本项目从工业机器人的末端执行器分类、功能等方面进行工业机器人的了详解，对手腕、手机械结构设计臂和机座的作用进行了介绍。

学完以后，应熟练掌握工业机器人结构各部分的工作原理和特

式

掌握工业机器人在空

间运动轨迹的控制方工业机器人运法、机器人手部在空动学 间的位姿计算、动力

学正向问题和逆向问

题、

器人的性能，能够熟练分析各种结构机器人的特点和性能

(1)机器人末端执

,1 掌握工业机器人运动与受力之间的关系、静力计算及动工业机器人运动与受力学分析 力之间的关系、动力

学正向问题和逆向问题 (1)速度分析、静力计算、动力学分析与仿真 8

(2)机器人运动建模与仿真 机器人实训室进行理实一体

化教学 行器；A、夹钳式取 料手B、吸附式取料 手C、专用末端操作 器；

(2)机器人手腕；

A、手腕自由度

B、柔顺手腕结构 8

(3)机器人手臂;A、

手臂回转运动机构

B、手臂俯仰运动机 构

(4)机器人机座；

A、固定式B、行走 机器人实训室

进行理实一体

化教学

位姿描述、齐次坐标 变换机器人运动仿4 真 机器人实训室

进行理实一体

化教学 控制器是工业机器人

的大脑，它是决定工

业机器人功能和水平的关键部分，也是机器人系统中更新发展

最快的部分，学完本项目，应能够从工业机器人控制系统的组成、特点、功能作用等方面进行了详细分 (1)单关节机器人模型和控制实训

(2)控制系统与控制方式、软件仿真

析，并对示教再现控制、离线编程控制、运动控制、计算机控制等机器人控制方式有系统的了解

掌握机器人传感器的分类、性能参数与选工业机器人感用和理解光电编码器觉系统 的工作原理与选用、

光电编码器的工作原理与选用

总学时：72轨迹规划与编

程 掌握机器人MOVJ、MOVL.MOVC运动指令的动作原理；掌握C语言和机器人的离线编程语法结构及关联 轨迹规划、工业机器人编程

(2)C语言和机器人的离线编程 18

工业机器人应

用 了解工业机器人的应

用掌握工业机器人的工业机器人的应用4

日常维护与维修方法 机器人实训室进行理实一体化教学

机器人实训室进行理实一体化教学 工业机器人控

制 机器人实训室

进行理实一体

化教学

(1)传感器概述、 位置传感器、速度传 感器 18

(2)机器人操作实

训 机器人实训室

进行理实一体

化教学 五、教学建议

1、教学方法

（1）在教学中要加强基本操作技术和技能的训练，掌握好组织教学、讲解、示范和讲评等各个教学环节。贯彻讲解与示范相结合、集体指导与个别指导相结合的教学方法。

（2）在基本技能操作训练中，教师要注意激发学生的学习积极

性和克服困难的信心，勤学苦练，扎扎实实地练好基本功。

（3）在技能训练的整个教学过程中，要注意培养学生爱护工具和设备的习惯。

（4）在技能训练的过程中，必须加强安全教育，严格执行工业机器人安全操作规程。

（5）在技能训练的整个教学过程中，渗入企业的6S管理理念,提高学生的职业素养。

六、课程实施条件

1、教师基本要求

具备助理讲师及以上职称，有扎实的理论基础，掌握较强的操作技能与经验的“双师型”教师；兼职教师的行业企业相应工作岗位3年、职业资格及能力和知识结构能符合教师要求。

2、校内外实践教学条件要求

多媒体教学设施本课程的教学是在机器人实训室进行，实训室配备的多媒体设备可以让教学能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，调动其主动学习的积极性，增大教学信息量，有效扩展课时容量，提高教学效率。运用形式多样的课件教学，能活跃课堂气氛，加深巩固教学内容，使学生感受到学习的喜悦，寓学于乐。

教学条件教师应采用实物教学，让学生在实际的实训或生产环境中学习。

要重视现代教育技术与课程的整合，充分发挥计算机、互联网等现代媒体技术的优势,提高教学的效率和效果。

（1）建立工业机器人实训室，充分利用实验与实训教学，以提高学生学习的兴趣和课堂教学效率。

（2）建立仿真实训室，通过仿真熟悉相关知识、技能，提高学习效果和效率。

（3）产学合作开发实验实训课程资源，充分利用工业机器人相关行业典型的企业资源，加强产学合作，建立实习基地，实践工学交替，满足学生的实习实训需求。

3、教学资源基本要求

（1）注重实验实训指导书和实验实训教材的开发和应用。

（2）注重挂图、幻灯片、投影片、录像带、视听光盘、教学仪器、多媒体仿真软件等常用课程资源和现代化教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情境，激发学生的