工业机器人技术专业《工业机器人离线编程》课程标准

《工业机器人离线编程》课程标准二级学院：智能制造与信息工程学院执笔人：韩飞审核人：黄俊梅制定日期：2022年7月陕西能源职业技术学院课程背景信息《工业机器人离线编程》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。本课程开设具体信息见表1。表1课程信息表课程名称工业机器人离线编程开课院部智能制造与信息工程学院课程代码考核性质考试前导课程《电工电子技术》、《单片机技术》等后续课程《轮岗实习》、《顶岗实习》总学时78课程类型理论课是□实践课是□理论+实践是R理实一体化是£适用专业工业机器人技术二、课程性质与功能定位1.课程性质本课程旨在提高学生在机器人方面的综合素质，着重使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能，初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力；在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育，使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风，为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。本课程以《电工电子技术》、《单片机原理与接口技术》等课程学习为基础，主要培养学生的工业运动控制系统的集成、安装、调试、运行、维护、管理等职业能力。2.课程功能定位本课程与毕业设计和顶岗实习相衔接，系统培养学生较好的工业机器人技术设计和实践能力，具备从事本专业职业岗位工作所必需的专业核心能力，为从事与本课程有关的的技术工作打下良好的基础。工业机器人涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合机电一体化技术，其集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，是工业自动化水平的最高体现。任何从事工业机器人相关岗位的员工，都有必要预先系统地了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理；掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能等等，才能够妥善的应对自身职业体系中可能出现的各种问题。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设备装配调试员、柔性自动化生产、仪表工程师、装配电工、维修电工工作岗位具有完成任务和解决问题的能力；具备搜集相关技术资料，尽快熟悉新接触设备和新工作场景的能力；具备较好的自动化技术设计和实践能力；具备良好的综合分析问题和解决生产实际问题的能力；能够根据岗位变化和工作需要自我适应的能力；有具备较好的人际沟通、团队协作等职业核心能力；具备良好的自学能力及知识拓展能力；培养学生的精益求精、吃苦耐劳、团结协作的职业素质；具备潜心钻研的职业精神和必要的创新能力；具备独立学习，灵活运用所学知识独立分析问题并解决问题的能力；具备工作安全意识与自我保护能力；能自觉遵守单位的规章制度和职业道德，有强烈的工作责任感。三、课程目标与内容1.课程总目标通过本课程的学习，使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理；掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带轨道或变位机的机器人系统创建于应用，以及RobotStudio的在线功能，具备使用RobotStudio仿真软件的能力和针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力，为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。2.课程具体目标本课程主要研究机器人离线编程的应用设计。通过本课程的学习，使学生了解什么是工业机器人仿真应用技术，认识RobotStudio软件的操作画面、学会工业机器人工作站的基本布局方法、学会加载工业机器人及周边的模型、学会使用RobotStudio进行基本的建模等方面的知识。1）知识目标（1）了解机器人仿真软件，了解机器人仿真软件的应用。（2）掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法。（3）掌握码垛机器人工作站、焊接机器人工作站、打磨抛光机器人工作站的设计理念和设计方法。（4）掌握ABB机器人仿真软件RobotStudio中的建模功能，能运用所学制图软件在RobotStudio中进行建模。（5）掌握ABB工业机器人离线轨迹编程方法。（6）了解ABB机器人仿真软件RobotStudio中的其它功能。2）能力目标（1）掌握基本仿真工业机器人工作站的构建方法。（2）掌握码垛、焊接、打磨抛光机器人工作站的设计理念和设计方法。（3）掌握ABB机器人仿真软件RobotStudio中的建模功能。（4）掌握ABB工业机器人离线轨迹编程方法。（5）掌握ABB机器人仿真软件RobotStudio于实际ABB机器人结合使用。3）素质目标根据表2课程功能定位分析的能力需求，本课程系统地介绍了器人仿真软件，了解机器人仿真软件的应用，包括构建基本仿真工业机器人工作站的方法，ABB工业机器人离线轨迹编程方法，ABB机器人仿真软件RobotStudio中的其它功能等内容。通过课程学习，使学生掌握工业机器人离线编程的基础知识，对工业机器人仿真软件建模的总体设计方法有初步了解。（1）具备搜集相关技术资料，尽快熟悉新接触设备和新工作场景的能力；（2）具备潜心钻研的职业精神和必要的创新能力；（3）具备独立学习，灵活运用所学知识独立分析问题并解决问题的能力；（4）具备工作安全意识与自我保护能力；（5）能自觉遵守单位的规章制度和职业道德，有强烈的工作责任感。3.课程教学目标与内容教学过程中引入工业机器人行业标准，以项目教学为主，以工程项目和企业自动化技术员职业成长过程所对应的典型工作任务为学习内容，将职业素质培养融入课程，实施教学做一体化的过程性评价方法。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指标点1-3.具备工业机器人技术支持能力指标点3-1.具备工业机器人可行性分析能力认识、安装工业机器人仿真软件1.了解什么是工业机器人仿真应用技术2.学会如何安装RobotStudio3.学会RobotStudio软件的授权操作方法4.认识RobotStudio软件的操作画面培养学生分析并解决问题的能力、做事认真的良好作风、自我管理和自我约束能力学习内容：1.1了解什么是工业机器人仿真应用技术1.2安装工业机器人仿真软件RobotStudio1.3RobotStudio的软件授权管理1.4RobotStudio的软件界面介绍2指标点2-2.能够读懂工业机器人系统机械结构图、液压、气动、电气系统图，具备工业机器人运行维护能力指标点4-2.具备工业机器人软件设计与制作能力构建基本仿真工业机器人工作站1.学会工业机器人工作站的基本布局方法。2.学会加载工业机器人及周边的模型。3.学会创建工件坐标。4.学会手动操作机器人。5.学会模拟仿真机器人运动轨迹6.学会录制视频和制作独立播放EXE文件。培养学生分析并解决问题的能力、做事认真的良好作风、自我管理和自我约束能力学习内容：2.1布局工业机器人基本工作站2.2建立工业机器人系统与手动操作2.3创建工业机器人工件坐标与轨迹编程2.4仿真运行机器人及录制视频3指标点4-2.具备工业机器人软件设计与制作能力指标点5-1.熟悉工业机器人生产工艺与流程，具备工业机器人整机组装与调试能力指标点5-2.熟练使用、操作生产线设备RobotStudio中的建模功能1.学会使用RobotStudio进行基本的建模。2.学会RobotStudio中测量工具的使用。3.学会创建机械装置并进行设置。4.学会创建工具并进行设置。培养专业资料搜集及应用能力、自学能力、学生谦虚好学、勤于思考的良好品质学习内容：3.1建模功能的使用3.2测量工具的使用3.3创建机械装置3.4创建机器人用工具4指标点4-2.具备工业机器人软件设计与制作能力指标点5-1.熟悉工业机器人生产工艺与流程，具备工业机器人整机组装与调试能力指标点5-2.熟练使用、操作生产线设备机器人离线轨迹编程1.学会创建工件的机器人轨迹曲线。2.学会生成工件的机器人轨迹曲线路径。3.学会机器人目标点的调整。4.学会机器人轴配置参数调整。5.了解离线轨迹编程的关键点。6.学会机器人离线轨迹编程辅助工具的使用。培养学生综合分析问题能力、自我学习能力、相互沟通能力、团队协作能力学习内容：4.1创建机器人离线轨迹曲线及路径4.2机器人目标点调整及轴配置参数4.3机器人离线轨迹编程辅助工具5指标点4-2.具备工业机器人软件设计与制作能力指标点5-1.熟悉工业机器人生产工艺与流程，具备工业机器人整机组装与调试能力指标点5-2.熟练使用、操作生产线设备Smart组件的应用1.了解什么是Smart组件。2.学会用Smart组件创建动态传输链。3.学会用Smart组件创建动态夹具。4.学会设定Smart组件工作站逻辑。5.了解Smart组件的子组件功能。培养学生综合分析问题能力、自我学习能力、相互沟通能力、团队协作能力学习内容：5.1用Smart组件创建动态输送链SC_InFeeder5.2用Smart组件创建动态夹具SC_Gripper5.3工作站逻辑设定5.4Smart组件---子组件概览6指标点1-3.具备工业机器人技术支持能力带导轨和变位机的机器人系统创建与应用1.学会创建带导轨的机器人系统。2.学会创建导轨运动轨迹并仿真运行。3学会创建带变位机的机器人系统。4.学会创建变位机运动轨迹并仿真运行。培养学生分析并解决问题的能力、做事认真的良好作风、自我管理和自我约束能力学习内容：6.1创建带导轨的机器人系统6.2创建带变位机的机器人系统表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项目一认识、安装工业机器人仿真软件任务1-1了解什么是工业机器人仿真应用技术；学会如何安装RobotStudio1.1了解什么是工业机器人仿真应用技术1.2安装工业机器人仿真软件RobStudio重点：能够正确安装RobotStudio。难点：工具转换装置的操作。明确志向，注意安全教育。2任务1-2学会RobotStudio软件的授权操作方法；认识RobotStudio软件的操作画面。2.1RobotStudio的软件授权管理2.2RobotStudio的软件界面介绍重点：学会操作软件的界面难点：掌握恢复默认布局的操作。爱岗敬业，注重能力培养。22项目二构建基本仿真工业机器人工作站任务2-1布局工业机器人基本工作站1.1了解工业机器人工作站1.2导入机器人1.3加载机器人的工具1.4摆放周边的模型重点：能够正缺完成加载操作。难点：能够正缺确定机器人与周边模型的合理布局。团队合作，注重能力培养。2任务2-2建立工业机器人系统与手动操纵2.1建立工业机器人系统操作2.2工业机器人的手动操纵重点：理解什么是工业机器人系统。难点：完成工业机器人系统的建立。爱国主义教育典型案例。

4任务2-3创建工业机器人工件坐标与轨迹程序3.1建立工业机器人工件坐标3.2创建工业机器人运动轨迹程序重点：完成工件坐标建立。难点：熟练完成路径创建、示教指令、同步仿真的操作。社会主义核心价值观教育典型案例。4任务2-4仿真运行机器人及录制视频4.1仿真运行机器人轨迹4.2将机器人的仿真录制成视频重点：掌握仿真的操作方法。难点：录制视频的操作。大国工匠投身社会主义现代化建设的优秀事迹。23项目三RobotStudio中的建模功能任务3-1建模功能的使用1.1使用RobotStudio建模功能进行3D模型的创建1.2对3D模型进行相关设置重点：掌握简单建模的方法重点：掌握模型的设定。周恩来“为中华之崛起而读书”。4任务3-2测量工具的使用2.1测量垛板的长度2.2测量椎体的角度2.3测量圆柱体的直径2.4测量两个物体间最短距离2.5测量的技巧重点：能够正确进行长度、角度、直径、最短距离的测量。难点：能够正确进行长度、角度、直径、最短距离的测量。蒋新松投身工业机器人事业的先进事迹。4任务3-3创建机械装置3.1创建机械装置重点：能够独立创建机械装置滑块、滑台难点：尝试创建旋转式的机械装置。引入习主席关于中国制造2025的讲话。4任务3-4创建机器人用工具4.1设定工具的本地原点4.2创建工具坐标系框架4.3创建工具重点：设定本地原点；创建坐标系框架难点：创建工具通过失败的教训。警示性的问题，反思分析，提高学生辨识能力和责任意识。44项目四机器人离线轨迹编程任务4-1创建机器人离线轨迹曲线及路径1.1创建机器人激光切割曲线1.2生成机器人激光切割路径重点：熟练操作创建机器人离线轨迹曲线。难点：熟练操作生成机器人离线轨迹曲线路径。和学生一起对专业相关社会热点问题进行讨论。4任务4-2机器人目标点调整及轴配置参数2.1机器人目标点调整2.2轴配置参数调整2.3完善程序并仿真运行2.4关于离线轨迹编程的关键点重点：学会机器人目标点调整；学会机器人轴配置参数调整；完善程序并仿真运行。难点：学会机器人轴配置参数调整。教师个人经历。8任务4-3机器人离线轨迹编程辅助工具3.1机器人碰撞监控功能的使用3.2机器人TCP跟踪功能的使用重点：灵活运用离线轨迹编程技巧。难点：学会机器人TCP跟踪功能的使用系统的稳定性与国家政治经济社会发展的稳定性进行类比。45项目五Smart组件的应用任务5-1用Smart组件创建动态输送链SC_InFeeder1.1设定输送链的产品源（Source）1.2设定输送链的运动属性1.3设定输送链限位传感器1.4创建属性与连结1.5创建信号连接1.6仿真运行重点：创建Smart组件的属性与连结；创建Smart组件的信号与连接；Smart组件的模拟动态运行。难点：Smart组件的模拟动态运行。控制系统的设计首先要保证稳定性，而国家的改革和发展也要以稳定为前提。4任务5-2用Smart组件创建动态夹具SC_Gripper2.1设定夹具属性2.2设定检测传感器2.3.设定拾取放置动作2.4创建属性与连结2.5创建信号与连接2.6Smart组件的动态模拟运行重点：创建Smart组件的属性与连结；创建Smart组件的信号与连接；Smart组件的模拟动态运行。难点：Smart组件的模拟动态运行。稳定性的重要性。8任务5-3工作站逻辑设定3.1查看机器人程序及I/O信号3.2设定工作站逻辑3.3仿真运行统重点：掌握工作站逻辑的设定。难点：掌握工作站逻辑的设定。合格的工程师要以人民为中心，具有加过情怀，坚守职业道德和匠心精神。46项目六带导轨和变位机的机器人系统创建与应用任务6-1创建带导轨机器人系统1.1创建带导轨的机器人系统1.2创建运动轨迹并仿真运行重点：创建带导轨的机器人系统。难点：创建运动轨迹并仿真运行。通过失败的教训、警示性的问题等，反思分析，提高学生辨识能力和责任意识。6任务6-2创建带变位机的机器人系统2.1创建带变位机的机器人系统2.2创建运动轨迹并仿真运行重点：创建带变位机的机器人系统。难点：创建运动轨迹并仿真运行。通过教学内容，发掘其中所蕴含的哲学思想。67项目七新工艺任务7-1新知识、新工艺、新技术新知识新工艺新技术重点：新工艺2四、课程考核依据课程的培养目标，课程考核以调动学生自主学习的积极性、监督学习过程、评价学生的综合职业能力为目的，实行过程考核和综合考核相结合的考核方案。考核方式包括平时考核和期末考核。其中平时考核为40%，包括学习态度、出勤、课堂提问、测验各占10%，期末考核为60%。特别强调的是阶段性考核，应该将其纳入到10%的考核中。同时，还应鼓励学生进厂实习，加强动手操作能力，此项可作为考试加分选项。五、实施要求1.授课教师基本要求本课程对实践经验及操作技能要求较高，任课教师精通工业机器人的结构和工作原理，掌握PLC编程和机器人编程语言。能开发案例、专注于工业自动化产品的研究与开发，不断学习新技术、熟悉新工艺。能进行课程设计、案例开发，责任心强，善于沟通，热爱学生、献身教育事业。2.教学要求与建议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）建立工业机器人一体化教室，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。本课程采用行动导向、教学做一体化的教学组织方式；教学过程主要分为学习准备、工作计划、任务实施、作品检查和学业评价等环节，根据不同的教学环节，采用不同的、灵活多样的教学方法。在“学习准备”环节，采用资料检索对比法，让学生通过阅读相关学习资料，网络查阅等途径独立检索相关技术、器件的应用资料，以提高学生信息检索能力和对新技术的转化能力，培养学生自学能力；在“工作计划”环节，采用项目分析引导法可以引导学生发散思维，激发学生的创造性；在“任务实施”环节，采用互助协作的方式，一个软件编程的生产过程，由一个班组互相协作完成任务，既能提高教学效率，又能锻炼学生自主学习能力。在“作品检查”和“学业评价”环节，采用问答法，学生对自己制作的项目作品有一个新的认识，通过问答形式对学生的掌握情况进行核实，以确定是否需要再进行补充辅导或对知识进行再拓展。教学过程中，根据课程内容特点及学生学习规律灵活的采用项目教学法、现场演示法、小组讨论法、讲授法等多种方法。开发多媒体教学课件，提高课程教学效果；也可采用仿真教学环境，适当节约成本；利用课程网络教学资源开展教学，提高学习效率。3.教学条件本课程的教学是在多媒体教室进行，多媒体教学能将抽象、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。4.教学方法与手段（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