工业机器人技术

《工业机器人技术》课程原则课程名称：工业机器人技术合用专业：机电一体化技术、电气自动化技术教学模式：课堂教学总学时：32实践学时：16第一部分前言一、课程性质工业机器人课程是机电一体化各专业方向的一门专业技术课，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。其目的是使学生理解工业机器人的基本构造，理解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一种完整的理解，培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面含有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。二、课程设计理念本课程的教学以高等职业教育培养目的为根据，遵照“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；重视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解说，使学生对现在工业机器人的技术现状有较为全方面的理解，对工业机器人技术的发展趋势有一种明确的认识，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办法，重视发展学生专业思维和专业应用能力，通过简朴具体的实例进一步浅出地解说专业领域的知识。三、课程设计思路以点带面，解说授课为主的教学方式。课程重要能够分为机械、运动、控制、感觉等几个部分，内容较多。课堂教学上，我们使用重点突破的办法，解说一种或者两个典型的实例，让学生触类旁通，举一反三，从而带动整个知识面的学习。我们让学生联系已学各门科目的知识点，达成温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多，学生由于基础单薄，前面课程的遗忘率不容无视，因此在解说的过程中，对某些重要的知识点，我们还要做一种较为具体的阐明，从而能够加强学生的知识储藏，为本课程的学习扫清障碍。传统的教学手段与当代教育技术手段灵活运用：板书、实物模型、多媒体课件等。特别是在机械部分，考虑到学生的立体思维能力较为单薄，多媒体和实物模型的使用能更加好地协助学生理解工业机器人各部分的工作原理。第二部分课程目的一、课程目的《工业机器人技术》是一门培养学生含有机器人设计和使用方面基础知识的专业课，本课程重要研究机器人的构造设计与基本理论。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。本课程的重要目的是培养学生四个方面的能力：1、掌握工业机器人运动系统设计办法，含有进行总体设计的能力；2、掌握工业机器人整体性能、重要部件性能的分析办法；3、掌握工业机器人惯用的控制理论与办法，含有进行工业机器人控制系统设计的能力；4、理解工业机器人的新理论，新办法及发展趋向。二、职业能力目的（一）、知识目的1．理解机器人的由来与发展、构成与技术参数，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．理解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简朴机器人的位姿分析和运动分析。3．理解机器人本体基本构造，涉及机身及臂部构造、腕部及手部构造、传动及行走机构等。4．理解机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点。5．理解机器人控制系统的构成、编程语言与编程特点。6．理解工业机器人工作站及生产线的基本构成和特点。7．对操纵型机器人、智能机器人有普通的理解。（二）、能力目的《工业机器人》是机电系专业课，通过本课程的学习，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妆置，它不是机械、电子的简朴组合，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种全方面、进一步的认识，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，并对应的掌握某些实用工业机器人控制及规划和编程办法。（三）、素质目的本课程系统地介绍了机器人设计、控制、编程和使用的理论基础和技术要点，涉及工业机器人的一般概论，机器人运动学，静力/动力学分析，工业机器人机械系统设计，工业机器人的控制和工业机器人的应用等内容。通过课程学习，使学生掌握工业机器人的基本原理、基础知识，对工业机器人机械系统的总体设计办法有初步理解。第三部分课程内容设计一、课程项目设计《机电一体化技术》项目设计项目名称子项目名称教学模式学时1.工业机器人概述1.1理解工业机器人的由来和发展、定义、研究领域和学科范畴；一体化教学41.2工业机器人的分类和应用以及重要技术参数；一体化教学2.机器人本体的机械构造2.1工业机器人的外形构造与运动；一体化教学62.2机身机构，臂部机构，驱动机构，手部机构和行走机构；一体化教学2.3工业机器人机械设计的基本规定；一体化教学3.工业机器人的驱动办法3.1工业机器人的液压驱动和气压驱动；一体化教学63.2直流伺服电动机驱动；一体化教学3.3步进电机和交流伺服电机驱动；一体化教学4.工业机器人的位置姿态描述4.1齐次坐标、齐次变换；一体化教学44.2变换方程的建立；一体化教学5.工业机器人的运动学5.1连杆坐标系和连杆参数，简朴的连杆坐标系变换矩阵；一体化教学45.2典型机器人运动学正问题解，机器人运动学逆解；一体化教学6.工业机器人的控制6.1工业机器人控制概述，单关节机器人控制建模与控制系统；一体化教学46.2多关节机器人的控制，机器人控制系统的硬件构造及接口；一体化教学7.工业机器人的感觉系统7.1机器人传感器的选择规定，位置和位移传感器一体化教学47.2机器人的视觉传感系统，机器人的靠近觉传感器，机器人的触觉、力觉和压觉传感器。一体化教学总学时32二、项目内容及实施涉及项目及子项目名称、学时、学习目的、学习内容、教学办法和建议、工具与媒体、学生已有基础、教师所需执教能力规定。项目编号能力训练、项目名称知识内容及规定技能内容及规定训练方式手段及环节项目一工业机器人概述1.1理解工业机器人的由来和发展、定义、研究领域和学科范畴；1.2工业机器人的分类和应用以及重要技术参数；1.理解机器人的发展历史；2.掌握工业机器人的技术参数；3.能通过铭牌理解机器人的功效。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目二机器人本体的机械构造2.1工业机器人的外形构造与运动；2.2机身机构，臂部机构，驱动机构，手部机构和行走机构；2.3工业机器人机械设计的基本规定；1.理解机器人的概念和分类；2.掌握机器人本体的机械构造的构成，机器人的外形构造与运动、机身和臂部机构、驱动机构；3.理解机器人的手部机构、行走机构；理解机器人机械设计的基本规定；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法动手操作法头脑风暴法提问引导巡回指导法项目三工业机器人的驱动办法3.1工业机器人的液压驱动和气压驱动；3.2直流伺服电动机驱动；3.3步进电机和交流伺服电机驱动；掌握机器人的交流电动机驱动、直流电动机驱动、液压驱动和气压驱动办法；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目四工业机器人的位置姿态描述4.1齐次坐标、齐次变换；4.2变换方程的建立；1.理解齐次坐标、齐次变换的概念，学会变换方程的建立办法；2.掌握机器人位置与姿态矩阵的定义、几何意义；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目五工业机器人的运动学5.1连杆坐标系和连杆参数，简朴的连杆坐标系变换矩阵；5.2典型机器人运动学正问题解，机器人运动学逆解；1.重点理解连杆坐标系、连杆参数、机器人连杆坐标系变换矩阵、雅可比矩阵的概念；2.学会典型机器人的运动学正问题求解办法；3.掌握机器人运动学分析的D-H办法；4.理解雅可比矩阵的定义、物理意义、学习矢量积法构造雅可比矩阵的基本原理；5.理解机器人运动学逆解的基本办法；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目六工业机器人的控制6.1工业机器人控制概述，单关节机器人控制建模与控制系统；6.2多关节机器人的控制，机器人控制系统的硬件构造及接口；1.掌握工业机器人的控制方式；2.掌握单关节机器人控制建模与控制原理；3.理解多关节机器人的控制原理；项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法项目七工业机器人的感觉系统7.1机器人传感器的选择规定，位置和位移传感器7.2机器人的视觉传感系统，机器人的靠近觉传感器，机器人的触觉、力觉和压觉传感器。掌握机器人位置和位移传感器、视觉传感系统、靠近觉传感器、触觉传感器、力觉传感器和压觉传感器的基本型式。项目驱动法多媒体讲授法师生互动法学生讨论法第四部分实施建议与教学改革一、教学评价与考核方式（一）、对学生的评价1.考核内容参看第三部分知识内容及规定。2.考核办法本课程的成绩评定由平时成绩（40%）和考试成绩（60%）两部分构成。平时成绩涉及出勤、讨论课成绩和作业成绩3部分。每项具体评分原则以下：1．出勤及讨论课成绩满分为20分，出勤成绩=出勤次数/统计次数×10，出勤次数由课前学生签名为根据，统计次数为学生出勤考核总次数。讨论课成绩10分，由讨论课后提交的报告状况评分。2．作业成绩满分为20分，平时作业最后成绩=累计作业成绩/作业次数，每次作业成绩根据学生提交作业的对的状况评分，每次作业成绩按满分20分打分，雷同记0分，平时作业最后成绩为累计作业成绩的平均成绩。3．试卷成绩满分为60分，试卷成绩根据学生考试试卷按照原则答案评分。（二）、对教师的评价按照学校有关规定进行。（三）、对课程体系的评价按照《课程建设工作条例》评价。二、教学建议1.本课程在教学活动中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，提高学生的学习爱好。2.本课程的教学核心是现场教学，“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学生提问，教师解答、指导。3.在教学过程中，按照职业规定，创设工作情境，强化实际操作训练；要紧密结合职业技能证书的考核，在实操训练中，使学生掌握有关的工业机器人构造知识。4.在教学过程中，尽量多的采用实物教学、多媒体教学、现场教学模式。5.尽量采用小班化教学，利于理论与实践一体化教学。6.教师应因材施教，着力培养学生对本课程的学习爱好，从而提高学生的学习主动性和主动性。7.教师应含有双师型工作能力，含有与课程内容有关的工业机器人维修能力，边操作、边演示、边解说。三、评价建议1.改革考核手段和办法，加强实践环节的考核，可采用过程考核和成果考核相结合的考核办法。2.结合课堂提问、学生作业，平时测验、实验实训、及考试状况，综合评定学生的成绩。3.应重视对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核。对在学习和应用上有创新的学生应特别予以激励，综合评价学生的能力。四、课程资源的开发与运用1.重视实训指导书和实训原则的开发和应用。2.惯用课程资源的开发和运用。运用多媒体软件、电子教案、工业机器人各系统总成实物以及示教台架等课程资源创设生动形象的教学情境，激发学生的学习爱好，增进学生对知识的理解和掌握。建议加强惯用课程资源的开发，简历多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高资源运用效率。3.主动开发和运用网络课程资源。从分运用网络信息资源，使教学媒体从单一媒体向多个媒体转变。4.发明一体化教学设备条件。含有进行多媒体教学和现场教学的专业教室；含有工业机器人维修、检测级故障诊疗所必需的实训设备和场合。5.产学合作开发实验实训课程资源。充足运用各维修公司的资源，进行校企合作，建立实训基地，满足学生的实训需求，在此过程中进行实训课程资源开发，同时为学生提供就业机会，开辟就业渠道。6.开放式实验实训中心的运用。最大程度地运用开放式实训基地，进行实验实训、现场教学，满足学生职业能力培养的需求。五、教材的编写与使用建议1.教材应图文并茂，提高学生的学习爱好，加深学生对于汽车发动机构造的认识。2.对于涉及本专业岗位的实践活动，教材应以岗位的操作规程为基准，并将其纳入其中。3.教材内容应不停拓展。将工业机器人的新技术、新构造、新材料、新工艺及时地纳入教材，以满足工业机器人维修业不停发展的实际需要。4.建议为教材配备专门的多媒体光盘，