工业机器人技术专业《并联机器人技术应用》课程标准

《并联机器人技术应用》课程标准二级学院：智能制造与信息工程学院执笔人：罗剑审核人：制定日期：2022年7月陕西能源职业技术学院一、课程信息表1课程信息表课程名称《并联机器人技术应用》开课院部智能制造与信息工程学院课程代码考核性质考查前导课程《高等数学》《工业机器人技术基础》后续课程《毕业设计》、《顶岗实习》总学时24课程类型理论课是R实践课是□理论+实践是□理实一体化是□适用专业电气自动化技术二、课程性质1.课程性质本课程是工业机器人技术专业的一门专业限选课程，在学习完工业机器人基础和编程，装调方法后，针对并联机器人这一方向进行补充拓展，课程主要解决并联机器人的设计与应用的问题。通过本课程的学习，应能为学生在并联机器人的设计、制造和应用等企业工作及分析和解决并联机器人的设计、制造和应用中的问题打好基础。2.课程功能定位。表2课程功能定位分析对接的工作岗位对接培养的职业岗位能力电气检修工气工业机器人安装工设计助理三、课程目标与内容1.课程总体目标通过该课程的学习，使学生了解并联机器人机构、自由度简图、位姿分析、速度与加速度计算等方面的知识，能为并联机器人系统的设计、制造和应用奠定基础。2.课程具体目标培养学生掌握并联机器人技术应用的基本理论与相关实践技能。通过行为导向、线上线下相结合的混合模式教学、培养学生对基础知识的认知，职业技能的锻炼和职业素养的提升，具体教学目标为：1）通过本课程的学习，学生应能掌握并联机器人机构简图和自由度、位姿分析、速度与加速度的计算、静力学分析和设计，了解并联机器人的分类及应用。2）职业技能目标：通过本课程的学习，培养学生并联机器人的初步设计能力，分析和解决并联机器人设计、制造和应用中的问题的能力，具有机器人的初步设计能力，具有从事并联机器人设计、制造和应用工作的能力。3）职业素质目标：通过本课程的学习，使学生形成一定的并联机器人设计、制造和应用的职业道德，形成良好的、文明的工作素养和认真踏实的工作作风。同时培养学生自主学习能力、观察能力、团队合作能力、专业技术交流的表达能力；培养学生具有制定工作计划的方法能力。表3课程教学目标与内容序号毕业要求指标点知识目标技能目标素质目标教学内容1能根据图样分析电气控制原理及程序。1.能够说出并联机器人的基本概念；2.掌握并联机器人的分类方法及含义；3.能够列举出并联机器人的常见应用；4.了解并联机器人的发展历程和发展趋势。能够根据所给技术概念进行资料搜索和阅读分析。培养学生制造行业从业所需职业道德并联机器人概述2具备机器人系统的设计分析、设计能力1.能说出并联机器人的机构运动简图和机构运动示意图的概念；2.掌握并联机器人运动简图和运动示意图的绘制方法；3.掌握并联机器人的位姿描述；4.掌握并联机器人的坐标变换1.能够绘制简单的并联机器人的运动简图，运动示意图2.能用并联机器人的位姿进行坐标描述3.能够对平台铰链、连杆机构进行描述4.能描述刚体方位培养学生认真思考、独立分析能力并联机器人运动学基础4能进行机器人系统的分析设计1.了解动平台铰链的速度和加速度计算方法；2．了解连杆的速度和加速度计算方法；3．角速度的坐标旋转变换能进行平台铰、连杆链速度的计算和角速度坐标变换。寻找有效方法，提高工作效率并联机器人速度与加速度计算5能进行机器人系统的初步分析设计1.能说出并联机器人的力学分析的概念及内涵；2.基于力的平衡方程的并联机器人的静力分析方法；3.基于虚位移原理的并联机器人的静力分析方法；4.并联机器人的静刚度分析方法；5.基于牛顿一欧拉方程的并联机器人的动力学分析；6.基于达朗伯原理一虚位移原理的并联机器人的动力学分析；能对并联机器人的静力、动力进行简单分析培养综合分析数据的能力和综合研判的能力并联机器人动力学建模及性能分析6能进行机器人系统的初步分析设计能力1.并联机器人常见控制策略；2.并联机器人的点位控制和点位反馈控制；3.并联机器人轨迹控制和反馈控制；4.并联机器人力的控制。能绘图叙述并联机器人常见控制策略；能绘图叙述并联机器人的轨迹反馈控制。培养综合分析数据的能力和综合研判的能力并联机器人典型控制策略7能进行机器人系统的初步分析设计能力了解并联机器人设计的要求、步骤及方法能利用类比、移植、和创新的方法进行并联机器人的初步设计。1.团结协作；2.认真踏实工作作风。并联机器人的设计表4课程教学安排序号项目（模块）任务（单元）教学内容重点、难点课程思政元素学时1并联机器人概述1.1并联机器人的分类及应用并联机器人的定义、组成并联机器人的工作原理并联机器人的特点并联机器人的分类重点：并联机器人的定义、组成难点：并联机器人的分类制造业的发展趋势鼓励学生树立远大理想；我国无人机的发展世界领先激发学生的爱国情怀；21.2并联机器人的应用、研究内容及发展1.3技术创新对制造业的改变和影响并联机器人的应用并联机器人的研究内容并联机器人的发展重点：并联机器人的应用难点：并联机器人的研究内容22并联机器人运动学基础2.1并联机器人的机构简图和自由度运动简图和机构运动示意图的概念机构运动简图绘制方法机构运动示意图绘制方法并联机器人自由度的概念并联机器人自由度计算重点：机构运动简图绘制方法难点：并联机器人自由度计算1.机构简图的绘制过程及要求培养学生精益求精的工作作风；2.坐标变换使学生学会对世界认知要从不同的角度加以分析，能做到全面客观准确；22.2并联机器人位姿描述、连杆描述点的位置描述刚体的姿态描述并联机器人的坐标变换连杆的描述连杆坐标变换重点：刚体的姿态描述难点：并联机器人的坐标变换22.3并联机器人位姿分析并联机器人的位姿反解并联机器人位姿正解解析不同坐标系的旋转变换重点：并联机器人位姿正解解析难点：不同坐标系的旋转变换23并联机器人速度与加速度计算3.1动平台铰链的速度和加速度计算并联机器人速度和加速度计算的概念矢量表示的速度重点、难点：矢量表示的速度通过速度和加速度的计算要求使学生理解事物的动态发展（运动变化）本质及规律，学会辩证思维；连杆伸长加速度可以使学生理解方法对事物的影响23.2连杆的速度和加速度计算矢量表示的连杆伸长加速度矩阵表示的连杆伸长加速度重点：矢量表示的连杆伸长加速度难点：矩阵表示的连杆伸长加速度24并联机器人动力学建模及性能分析4.1并联机器人静力学分析基本概念力平衡方程虚拟位移静力分析静刚度分析重点：力平衡方程难点：虚拟位移静力分析通过静力学平衡原理引出人与自然的和谐相处的重要性；欧拉方程动力学分析方法使学生理解量变引起质变的原理24.2并联机器人动力学分析基本概念基于欧拉方程的动力学分析基于虚拟位移原理的动力学分析重点：基于欧拉方程的动力学分析难点：基于虚拟位移原理的动力学分析25并联机器人典型控制策略5.1并联机器人的控制策略并联机器人的控制系统概念并联机器人控制策略重点：并联机器人的控制系统概念难点：并联机器人控制策略控制方法及策略分析使学生学会做人做事及处理问题的方法策略；25.2并联机器人的点位控制和反馈控制并联机器人的点位控制并联机器人的点位反馈控制轨迹控制概述重点：并联机器人的点位控制难点：并联机器人的点位反馈控制26并联机器人的设计6.1并联机器人并联机构、驱动系统设计机器人设计概述并联机构设计并联机器人的液压驱动系统设计电机-减速器驱动系统设计直线电机设计重点：并联机构设计难点：电机-减速器驱动系统设计设计理论方法使学生意识到锻炼创新思维对于提高功效及发展的重要性。2课程考核该课程为专业方向限选考查课，既考核学生对基本知识和基础理论的掌握程度，又要考核学生对并联机器人的实际设计分析能力。因此：1.本课程考核分为理论考核和实践过程考核，关注学生个体差异；2理论知识考核包括作业、提问和大作业等，主要考核学生对基本知识和基础理论的掌握程度，同时也考查学生独立分析问题、解决问题的能力。实践过程考核针对各学习环节进行考核。对每个基本操作技能进行分段考核，通过上一个技能的考核才能进行下个技能的学习，对学生在完成项目过程中所表现出的关键能力、素质情况等进行综合评价。表5课程总评表学习项目评分项目比率（%）评分要点理论考核平时成绩10课堂纪律、平时作业、课堂提问等期末大作业40按试卷标准答案评分实践过程考核50课内实训项目操作完成情况五、实施要求1.授课教师基本要求担任《并联机器人技术应用》课程教学的专职和兼职教师应忠于教育事业、热爱学生，具有团队协作精神。专职教师需具备电气自动化技术专业本科及以上学历、中级以上职称，并且具有不少于6个月的相关企业工作或实践锻炼经历；企业兼职教师需具备副高级工程师以上职称，拥有丰富的工程设计、安装经验。2.实践教学条件要求（1）校内实训室表6并联机器人实训室实训室（中心）名称并联机器人实训室面积80m2序号核心设备数量备注1Delta并联机器人10台2六自由度运动平台并联机器人10台3测量工具20组（2）校外实习基地表6电机与电气控制课程校外实习基地序号校外实训基地名称合作企业名称校外实训基地功能接纳学生人数备注1陕西能源职业技术学院天津安捷物联科技股份有限公司校外实习基地天津安捷物联科技股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习40紧密合作型2陕西能源职业技术学院华羿微电子股份有限公司校外实习基地华羿微电子股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习100一般合作型3陕西能源职业技术学院西安西拓电气股份有限公司校外实习基地西安西拓电气股份有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习20一般合作型4陕西能源职业技术学院陈家山煤矿校外实习基地铜川矿务局陈家山煤矿认识实习、毕业实习、顶岗实习100紧密合作型5陕西能源职业技术学院陕西润中清洁能源有限公司校外实习基地陕西润中清洁能源有限公司认识实习、毕业实习、顶岗实习80紧密合作型3.教学方法与策略（1）教学方法在授课过程中，结合高等数学、线性代数、工程力学、机械设计基础知识，通过并联机器人的图片、视频、动画演示等课件，使学生掌握并联机器人的运动表达、动力分析及控制相关知识。要求学生自己主动去并联机器人实验室做实验或去生产、应用并联机器人的企业调研，主动上网查找并联机器人的误差分析及控制的资料并交流。①工学结合：依托于校外实训基地，结合工作岗位的典型工作任务，设立学习情景来模拟实际工作过程，以职业能力养成为重点，以工作过程为导向设计应用实例。在教学过程中由企业人员（可到企业现场进行录像）直接提出真实工作任务，教师分析任务需求，提出“解决方案”，然后教师讲解“任务实现”的操作步骤和方法，完成后进行“效果展示”，培养学生分析问题、解决问题的能力。②任务驱动：按照课程涉及到的5个大的模块，根据模块内的任务，按照五个步骤：布置任务、收集资料、制定计划、实施任务、评价。此方法大大提高学生学习的自主性、积极性。③以赛促教、以赛促学：通过举办和参加竞赛锻炼学生的实际动手能力，授课教师可根据在竞赛中产生的问题调整授课重点，使理论指导实践，实践又反作用于理论，从而达到理论和实践较好的结合。同时在竞赛中取得名次的同学，也可申请本课程免考。教学策略教学过程中可以采用网络教学平台实现混合式教学、理实一体化教学、引进行业、企业专家参与教学。在教学过程中，可以采用网络平台和现场教学相结合，可以在网络平台或采用其他手段预先给学生操作视频学习，然后课堂上通过讲解和实操提醒注意点。充分利用校内外实训基地的设备，建立学习情境，以任务为载体，基于工作过程进行理论实践一体化教学。充分利用企业的人才资源和设备资源合作教学。企业专家、技术人员被聘为兼职教师进课堂、进实训室；带领学生进入生产现场利用真实生产设备开展教学。4.教材、数字化资源选用表8工矿企业供电课程教材选用表序号教材名称ISBN教材类型编者出版社出版日期1并联机器人9787111675884“十三五”国家育规划教材许兆棠机械工业出版社2021年5月表9工矿企业供电课程参考教材选用表序号教材名称ISBN教材类型编者出版社出版日期1并联机器人视觉技术及应用9787111