工业机器人基础编程与调试-KUKA机器人-教学大纲、授课计划

《工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人》教学大纲课程信息课程名称：工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人课程类别：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：《工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人》，钟健，鲍清岩主编，2019年，电子工业出版社。适用专业：本课程既可以作为职业教育机电一体化、工业机器人技术应用及电气自动化专业的教学课程，也可以作为相关工程技术人员的参考课程。课程负责人：二、课程简介本课程以KUKA工业机器人为载体，依据企业岗位能力需求分析设计的工业机器人多功能工作站为训练平台。在内容组织上，按照“知识难度逐渐增加、讲授内容逐渐减少、自主要求逐渐增强的原则”进行知识点的分配:在内容的选取上，突出国内行业共性需求的职业素养，突出典型案例技能要素，突出工业机器人技能大赛的核心思路，并依据学生能力进阶的规律进行项目设计，使学生学习的知识与具备的能力并行逐步培养学生工业机器人编程与调试的综合能力。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（1）学生能够掌握机器人的基础操作、图形描图示教编程、机器人/0配置及应用、轨迹规划示教编程、搬运示教编程、码垛示教编程的知识。（2）学生能够根据每个任务按照任务描述、任务分析、相关知识、任务实施、知识拓展、思考与训练进行具体内容组织，任务实施部分由资讯、计划与决策、实施、检查、评估五个环节构成，通过这样的结构安排以期培养学习者良好的工作习惯和科学思维方式。H2问题分析目前我国已经成为全球工业机器人保有量增长最快的国家和最大的消费市场，但应用人才严重缺失的问题清晰的摆在我们面前，导致我国推行工业机器人技术面临着最大的瓶劲，需要注重培养应用人才。H3设计/开发解决方案根据对工业机器人需要的专业人才进行多层次的需求分析，发现需求量最大的是机器人基础操作及维护岗位人员及掌握基本工业机器人应用的调试工程师，要加强工业机器人专业人才的培养，特别要注重应用型人才的培养。H4研究通过对工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人全面性与系统性的学习，提高学生对工业机器人基础编程的兴趣，鼓励学生在原有的基础上，进一步进行科学的创新与研究，促进工业机器人的发展。L5使用现代工具对于KUKA机器人系统的认识以及应用、各种编程系统的应用、WorkVisual4.0软件的应用、KUKA机器人I/O配置及应用等。H6工程与社会（1）制造技术正在发生革命性的变化，工业机器人技术作为智能制造的关键性技术得到了空前的发展和广泛的应用，推动着社会的变迁，影响着各国的发展速度。（2）学会将相应技术应用于实际生产和社会服务中，为社会做出贡献。M7环境和可持续发展8职业规范（1）需要严格遵守安全操作规程。机器人系统属于较复杂的机电设备,有一定的危险性,操作时需要严格遵守相关安全规程,防止人员或设备损伤。（2）仔细阅读产品说明书。任何机器人或设备都有对应的产品说明书,我们需要在操作前仔细阅读,理解设备组成、规格参数、功能原理、使用方法等,确保正确和规范操作。L9个人和团队（1）学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素质。（2）通过小组合作的方式进行程序的编写，学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团队合作氛围。L10沟通通过以小组为单位的学习方式，促进学生与学生之间的互相沟通交流，不仅让学生学习到课本的知识，而且也加强了学生之间对于学术交流的能力。L11项目管理12终身学习（1）学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专业水平和创新能力。（2）学会进行终身学习，不断拓展对于工业机器人领域和发展空间。L注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

四、课程教学内容章节名称主要内容重难点关键词学时类型1KUKA机器人的基础操作1.认识KUKA机器人系统2.KUKA机器人示教器的基本操作3.KUKA机器人的手动操作（1）掌握机器人的定义、分类及应用，以及KUKA机器人系统过程及特点、KUKA机器人示教器的基本构造及原理的知识。（2）认识到KUKA机器人系统的各组成部件，能够掌握KUKA机器人示教器的基本操作。8理论+实践2图形描图示教变成1.工具TCP设定2.有效载荷及基坐标设定3.平面图形描图示教编程（1）了解KUKA机器人用户权限，学会工具坐标系测量原理及方法以及掌握基坐标系测量原理及方法，能够分析出工具坐标测量和基坐标测量的优点，了解工具负载的定义及影响，掌握程序模块的创建、编辑及运行的知识，明白运动指令PTP、LIN、CIRC的相关知识。（2）能够掌握XYZ4点法、XYZ参照法的测量方法及步骤以及掌握ABC世界坐标系法、ABC2点法的测量方法及步骤。（3）通过对工具坐标系测量的学习，完成尖点工具的测量以及掌握输入负载数据和附加负载数据的操作方法及步骤。（4）掌握3点法创建基坐标的方法及步骤以及掌握PTP、LIN、CIRC指令的应用。16理论+实践3KUKA机器人I/O配置及应用1.KUKA机器人外部电器的I/O配置2.KUKA机器人内部电磁阀的I/O配置（1）了解WorkVisual4.0软件的安装步骤。（2）掌握数字输入、输出信号的配置、机器人内置电磁阀结构及信号I/O配置，以及数字输入、输出信号的应用。（3）掌握I/O配置的项目上传、IO配置、项目下载的步骤及方法以及掌握数字输入、输出信号的连接。（4）掌握项目信号传输给控制器的方法以及掌握电磁阀信号的I/O配置方法及步骤。（5）掌握配置信号的监测及信号应用。12理论+实践4轨迹规划示教编程1.矩形图形现场编程2.给定图形书写编程3.样条曲线书写编程（1）熟知机器人数据的存档与还原，了解机器人程序和状态的变更，理解编程指令、逻辑功能指令、等待函数指令等的概念及格式。（2）了解变量的含义、类型、创建方法、计算方法等，熟知机器人局部子程序、全局子程序的概念和创建方法等，了解样条曲线联机表单的格式、轨迹逼近的含义、样条组的编程等。（3）根据实际编程需求，能有效地更改程序指令，使编程优化，掌握通过I/O控制夹爪工具工作的方法，掌握变量在程序中的应用，简化程序并进行程序修改及优化。（4）具备矩形图形的编程、调试及实际操作能力、具备给定图形的编程、调试及实际操作能力、具备样条曲线的编程和调试及实际操作能力。12理论+实践5搬运示教编程1.圆盘搬运现场编程2.物联网信息追溯现场编程（1）掌握计数循环FOR、当型循环WHILE、直到循环REPEAT等指令的编程格式及含义，学会PTP、LIN、CIRC运动的编程原理和相对运动和绝对运动编程的概念和原理以及掌握机器人目标位置的含义、读卡器的概念和原理，学会绝对目标位置的计算方法。（2）掌握FOR、WHILE、REPEAT等指令的应用，并能进行合理的编程、偏移坐标的应用、局部变量、全局变量的创建及应用方法以及掌握I/O控制夹爪和吸盘工具工作的方法、程序的相互调用，并能进行程序优化和搬运编程的技巧和方法。8理论+实践6码垛示教编程1.码垛综合编程12.码垛综合编程2（1）了解轨迹切换的概念及意义，掌握程序的应用、变量的使用、循环嵌套指令的应用的方法，学会案例综合编程。（2）掌握程序流程控制指令的应用，数字输入、输出信号的连接和轨迹切换功能编程以及掌握码垛的编程、调试及运行。8理论+实践五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重（%）备注1期末成绩期末考试考试50百分制，60分为及格2平时成绩课后作业16次40优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议学习方法建议1.充分了解机器人基础知识：在开始学习编程前，需要先了解机器人的基本结构、工作原理和控制方式等方面的知识，可以通过阅读相关教材或者网上搜索来获取这些基础知识。此外，课外阅读KUKA参考手册。2.实践编程：理论知识只是学习的一部分，更重要的是能够通过实践来巩固所学的知识。可以通过仿真软件或者实际的机器人进行编程实践，这样可以更加深入地理解机器人的编程和控制方法。3.注意代码规范和注释：编写代码时需要注意代码规范和注释，这样可以方便自己和他人阅读和维护代码。同时，代码规范也可以提高代码的可读性和可维护性。4.利用网络资源：在学习过程中可以利用网络资源，如在线教程、论坛等，来获取更多的知识和帮助。同时，也可以通过网络与其他学习者进行交流和分享经验。学生课外阅读参考资料1.《工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人》，钟健，鲍清岩主编，2019年，电子工业出版社。2.《机器人技术与应用》,杨志远主编,2018年,高等教育出版社。3.《机器视觉在KUKA机器人中的应用》,王宏杰,徐熹主编,2019年,北京航空航天大学出版社。4.《工业机器人编程与应用》，李建华主编，2018年，机械工业出版社。七、课程改革与建设课程改革与建设：需要以工业机器人专业人才的培养，要更加着力于应用型人才的培养为目的，并结合以下三个方面来进行改革与建设：1.需要结合机器人生产应用的实际要求，针对机器人相关岗位典型工作任务所需的技能点进行分析，重构知识点，打破传统理论教学与实践教学的界限，将知识点和技能点融入项目中。2.教学内容的开展主要围绕机器人的基础操作、图形描图示教编程、机器人I配置及应用、轨迹规划示教编程、搬运示教编程、码垛示教编程六个层面来展开，并把其分为多个任务。每个任务按照任务描述、任务分析、相关知识、任务实施、知识拓展、思考与训练进行具体内容组织，任务实施部分由资讯、计划与决策、实施、检查、评估五个环节构成，通过这样的结构安排以期培养学生良好的工作习惯和科学思维方式。3.充分考虑不同学生的学习需求，对内容和结构进行了优化处理，并在学校和企业进行了大量的实践性试验，取得了良好的效果和丰富的经验。此外，关于示教器的使用进行统一规定，示教器上实物按键统称为按键，触摸屏上的功能按键统称为按钮。平时对学生的考核内容包括出勤情况、学生的劳动成果、课堂讨论等方面，占期末总评的50%。期末考试成绩占期末总评的50%。制订人签字：教研室主任签字：院部负责人签字：修订时间：年月日教学日历（20xx～20xx学年第x学期）开课学院开课专业讲授学时32课程名称工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人授课教师实践/实验学时32授课年级授课班级总学时64使用教材《工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人》参考书目《工业机器人基础编程与调试——KUKA机器人》校历周次授课内容分章节题目第1周项目1KUKA机器人的基础操作（4学时）任务1认识KUKA机器人系统（2学时）任务2KUKA机器人示教器的基本操作（2学时）第2周项目1KUKA机器人的基础操作2（4学时）任务3KUKA机器人的手动操作（4学时）第3周项目2图形描图示教变成（4学时）任务1工具TCP设定（4学时）第4周项目2图形描图示教变成（4学时）任务2有效载荷及基坐标设定（4学时）第5周项目2图形描图示教变成（4学时）任务3平面图形描图示教编程（4学时）第6周项目2图形描图示教变成（4学时）任务4整合工具TCP设定、有效载荷及基坐标设定、平面图形描图示教编程知识点（4学时）第7周项目3KUKA机器人I/O配置及应用（4学时）任务1KUKA机器人外部电器的I/O配置（4学时）第8周项目3KUKA机器人I/O配置及应用（4学时）任务2KUKA机器人内部电磁阀的I/O配置（4学时）第9周项目3KUKA机器人I/O配置及应用（4学时）任务3整合KUKA机器人外部电器的I/O配置和内部电磁阀的I/O配置知识点（4