工业机器人技术基础 教案全套 曾祥苹

教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人概述授课学时6教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）该模块内容秉承理论够用，实践为主的原则，教学内容安排如下：序号教学内容思政融入1机器人的由来爱岗敬业、工匠精神培养2工业机器人的定义及发展概况引入疫情期间防疫抗疫机器人应用案例激发学生爱岗敬业精神;激发青年一代责任感和使命感;2.引入机器人领域青年技能人才风采，讲述能工巧匠的奋斗故事——“中国选手候坤鹏、唐高远在世界技能大赛特别赛移动机器人项目中脱颖而出，夺得冠军”；3工业机器人的分类方法4工业机器人结构组成5工业机器人各技术参数的含义教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）了解机器人的由来熟悉工业机器人的定义及发展概况理解工业机器人的分类方法理解工业机器人结构组成理解工业机器人各技术参数的含义能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能对不同种类的工业机器人特点进行区分能读懂工业机器人各项技术参数会查阅资料获取工业机器人最新行业信息素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）形成为我国工业机器人产业发展效力的责任和使命感养成爱岗敬业的工匠精神；增强自主再学习、独立工作和解决问题的能力；学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平学生初次接触专业知识学习，学习方法和思维欠缺；理论知识较难理解；学习能力和态度喜欢新鲜和直观性的事物；（2）理论知识学习注意力较难集中；（3）80%学生自主学习能力较差，不擅于应用网络资源查阅资料解决问题；教学重点理解工业机器人的结构组成、分类及技术参数含义教学难点对各种类型的工业机器人功能特点进行区分工业机器人各项技术参数的含义教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频和图片给学生视觉上的直观刺激，激发学生学习积极性；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论，选人，抢答和小组作业，提升学生参与度和学习兴趣；（3）演示法：通过展示不同类型机器人作业视频，帮助学生理解不同类型机器人功能特点；2.学法（1）自主学习法：学生自主查阅资料了解最新的机器人行业动态，培养学生爱岗敬业精神和责任使命感；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布讨论：请谈谈你对工业机器人的了解？学习通发布讨论话题教师整理学生讨论回复情况，机动调整课堂教学内容1.学生自主查阅资料，初步了解工业机器人2.在学习通对讨论话题进行回复【思政融入】培养学生充分应用网络资源查找资料解决问题的能力，形成初步岗位认知课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动课程导入（什么是机器人，为什么要选择机器人专业？）了解学生对机器人的理解导入工业机器人案例形式展现机器人在世界先进制造业中的竞争地位，对中国产业升级改造的重要性自由发言爱国主义学习【主题讨论强化课堂互动】【思政融入】根据国内机器人发展现状对学生进行爱国主义教育，形成青年一代的责任感和使命感，尤其是引入疫情期间防疫抗疫机器人应用案例激发学生爱岗敬业精神1、通过行业资讯介绍，引入工为工业机器人定义，总结各国定义并解释工业机器人的四个显著特点：特定的机械机构具有通用性具有不同程度的智能具有独立性2、提出问题引起学生的思考：（1）为什么要发展工业机器人？引出工业机器人发展的历史原因和必然性。（2）应用工业机器人的好处？3、介绍工业机器人发展的历史：目前，对全球机器人最有影响的国家是美国和日本。美国综合研究水平上领先，日本生产机器人数量上领先。介绍我国机器人产业的发展现状。未来创新的就业方向4、介绍工业机器人的分类：（1）按技术等级分类示教再现机器人感知机器人智能机器人（2）按机构特征分类按技术等级分类：介绍机器人的技术参数直角坐标型机器人柱面坐标型机器人球面坐标型机器人多关节型机器人布置本节学习的主要任务：什么是机器人、什么是工业机器人？为什么发展工业机器人？工业机器人的发展状况？工业机器人如何分类？各种工业机器人的外型特征如何？工业机器人主要应用在哪些行业？教师通过大量图片和视频对上述问题进行讲授；学生先小组讨论老师提出的问题，并记录讨论结果，小组代表进行总结发言；学生听讲，进行知识点理解和消化【问题导向】采用提问引导式教学，让学生带着问题，带着任务进行学习，这样可以提高学生的专注度，引导学生思考工业机器人的结构组成2、工业机器人技术参数（1）自由度（2）分辨率（3）定位精度（4）重复定位精度（5）作业范围（6）承载能力2、介绍工业机器人应用：（1）工业机器人的应用行业（2）工业机器人的主要应用搬运、码垛、焊接、涂装、装配以人体构成为比较对象讲授工业机器人的组成；由ABB机器人技术手册引出工业机器人的技术参数；组织学生针对工业机器人在行业的应用情况展开讨论，思考未来的机器人将是什么样的？学生认真听讲并参与课堂互动；积极讨论思考老师提出的问题，发表个人看法；引入机器人领域青年技能人才风采，讲述能工巧匠的奋斗故事——“中国选手候坤鹏、唐高远在世界技能大赛特别赛移动机器人项目中脱颖而出，夺得冠军”播放学习强国中——候坤鹏、唐高远：为机器人“注魂”视频学生观看视频并思考【思政融入】通过引入机器人领域青年技能人才风采和奋斗故事激发学生作为青年一代为机器人产业发展效力的责任感和使命感课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后思考话题：说说你心目中的火龙果采摘机器人是什么样的？学习通发布讨论总结学生回复情况并给予评分积极参与课后话题讨论【理论学习与生产实际相结合】以生产实际中火龙果采摘机器人引导学生多思多想，提升学生对本门课程的学习兴趣教学效果（课后补充）本次课是对所学工业机器人整体情况进行宏观了解，通过大量图片视频的引入学生上课表现良好，对该门课建立了一定的学习兴趣和积极性反思改进（课后补充）反思：在讲授工业机器人应用内容时还可以结合实训室机器设备让学生能更直观的认识和了解改进：后期可将学生带到实训室现场开展理论类教学，尽量做到理实一体化教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务1：工业机器人的末端执行器（手部）授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人常用的末端执行器种类及应用特点，内容引入最新发展的机器人末端执行器种类，为学生了解机器人领域的新技术、新工艺奠定基础：序号教学内容思政融入1工业机器人末端执行器的种类——夹钳式、吸附式和专用末端执行器引入工业机器人在末端执行器领域的新技术、新工艺资讯，培养学生爱岗敬业、为机器人产业发展效力的责任感和使命感2常见工业机器人末端执行器的结构及应用特点教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）熟悉工业机器人末端执行器的种类熟悉工业机器人常见末端执行器的结构及应用特点能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能熟练描述夹钳式、吸附式和常见专用末端执行器的工作原理能熟练区分各种末端执行器的应用特点会自主查阅资料获取工业机器人末端执行器的最新行业资讯素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）形成为我国工业机器人产业发展效力的责任和使命感养成爱岗敬业的工匠精神养成自主查阅资料解决实际问题的习惯学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平针对工业机器人的末端执行器（手部）仅仅了解常见的夹爪、吸盘等工具，而对专用工具了解甚少；且对末端执行器工作原理类知识并不熟悉学习能力和态度（1）对短视频、图片类学习内容感兴趣；（2）理论知识学习注意力较难集中；（3）学习目标性不强，缺少学习动力；教学重点常见工业机器人末端执行器的应用特点教学难点常见末端执行器的结构及工作原理教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，激发学生学习兴趣；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论，选人，抢答和小组作业，提升学生参与度和学习兴趣；（3）启发指导法：工业机器人末端执行器部分内容属于理论性知识，故在教学过程中注重教师引导和启发作用，以学生为主体开展教学（4）小组竞赛法：针对工业机器人末端执行器的种类这一知识点设置小组知识竞赛，解决学生理论学习太枯燥、注意力难集中的问题2.学法（1）自主学习法：学生自主查阅网络资源了解在工业机器人末端执行器领域最新的行业资讯，培养学生爱岗敬业精神和责任使命感；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位开展学习，针对一些常见专用末端执行的结构和工作原理先由小组自主讨论探究，再由小组代表上台表述探究结果及疑惑教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布调查问卷：你知道工业机器人常用的末端执行器有哪些吗？学习通发布调查问卷，了解学生对本次课内容学习的知识技能水平教师整理学生完成的调查问卷，机动调整课堂教学内容和过程1.学生在学习通完成调查问卷2.在学习通完成课前预习任务点——观看微视频及动画应用现代化信息手段开展课前学生知识技能水平问卷调查，从而机动调整课程教学实施过程和内容课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动前情回顾：针对前面所学内容（模块一：工业机器人概述）进行学习通随堂小练习，回顾并巩固前期所学知识；学习通将准备好的随堂练习进行发布，规定完成时间教师讲评学生完成的随堂练习学生在规定时间完成学习通上随堂小练习学生根据自身完成效果进行反思改进【随堂练习促知识巩固】通过对前期所学知识以选择、判断、填空等客观题为主设置5道左右练习题，旨在引导学生复习巩固前期所学知识知识导入：以大量关于工业机器人末端执行器的高清图片和视频导入本次课内容由末端执行器的图片和视频结合工业现场机器人应用案例导入本次课内容，提出：工业机器人末端执行器设计时应具备哪些技术要求？你知道的工业机器人末端执行器有哪些？学生思考并积极回答老师提出的问题【问题导向】通过不断提问的方式引导学生积极思考并参与互动新知讲解：工业机器人常用末端执行器种类有哪些？夹钳式末端执行器夹钳式末端执行器是工业上最为常用的一种末端执行器形式，它主要由传动机构和驱动机构这两个机构组成，和我们常用的手钳比较类似，可以通过手爪的开闭动作来实现对物体的夹持。夹钳式末端执行器的结构及工作原理；夹钳式末端执行器手指结构及形状；吸附式末端执行器吸附式末端执行器结构、工作原理及应用特点；专用末端执行器工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，配上各种专用的末端执行器后，能完成各种任务。例如：喷涂机器人工具、激光跟踪焊缝的焊接机器人工具、工具快换装置和多工位换接装置等教师发布知识比拼竞赛任务：请大家在20分钟时间内以小组为单位查阅资料，查找工业机器人常用的末端执行器图片并简要描述，查阅多者获胜组织知识比拼竞赛有序开展针对知识比拼竞赛情况对三种种类的末端执行器相关知识点进行梳理和讲解知识小结积极参与知识比拼竞赛活动学生认真听讲并思考互动、总结【小组知识比拼竞赛】针对工业机器人末端执行器的种类这一知识点设置小组知识竞赛，在规定时限内看哪个小组可以列举出最多种类的工业机器人末端执行器课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后思考话题：自主查阅资料谈谈你还知道工业机器人的哪些专用末端执行器？学习通发布讨论话题总结学生回复情况并给予评分积极参与课后话题讨论【自主查阅资料】以课后思考话题引导学生自主应用网络资源查阅资料解决实际遇到的问题教学效果（课后补充）结合本次课内容特点，采用翻转课堂，小组竞赛比拼的教学形式，提升学生学习兴趣，锻炼学生的团队协作能力和主动思辩能力，教学效果达到预期反思改进（课后补充）反思：小组竞赛比拼环节时间设置太过紧张，超时改进：在后期课程备课时应考虑各种课堂突发情况，计划好课堂活动预留时间教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务2：工业机器人的手腕和手臂授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人手腕和手臂结构、类型及应用特点，教学内容理论性较强，通过引入行业最新机器人手腕和手臂形式，确保内容的先进性，同时注重大量视频和高清图片的使用丰富课堂理论教学内容。序号教学内容思政融入1工业机器人手腕运动形式及特点以玩CS游戏中“手腕流”与“手臂流”这一游戏热词引出玩游戏应自我把控，引导学生不应荒度时光，形成积极进取、强国有我的理想信念由工业机器人的“柔顺手腕结构”引出人应根据外界环境变化实时调整自己、以变应变的生活哲理2工业机器人手臂的应用特点、结构及类型教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）熟悉工业机器人手腕运动形式及特点熟悉工业机器人手臂的组成及应用特点能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能熟练区分工业机器人不同的手腕运动形式能熟练描述工业机器人手臂内部组成会自主查阅资料获取工业机器人手腕和手臂最新行业资讯素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）形成艰苦奋斗、积极进取、强国有我的理想信念形成环境自适应、以变应变的生活态度学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平对工业机器人组成部位的学习方法和思维有一定基础；具备自主查阅资料能力；但主动思辩能力欠佳；学习能力和态度（1）对短视频、图片类学习内容及新事物感兴趣；（2）学习主动性不强，缺少学习动力和学习热情；教学重点工业机器人手腕和手臂的结构及组成教学难点工业机器人手腕和手臂的应用特点教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，激发学生学习兴趣；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论，选人，抢答和小组作业，提升学生参与度和学习兴趣；（3）启发指导法：工业机器人手腕和手臂知识理论性强，教学过程中通过提出“几种典型的工业机器人应用场景适合采用哪种运动形式的手腕”这一开放性问题，引导启发学生积极思考，提升其主动思辨能力2.学法（1）自主学习法：学生自主查阅网络资源了解在工业机器人末端执行器领域最新的行业资讯，培养学生爱岗敬业精神和责任使命感；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位开展学习，先由小组自主讨论探究，再由小组代表上台展示成果教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：工业机器人手腕、手臂微课视频、动画学习通发布课前自学任务点发布课前学习效果测试题（单选题与判断题）学习通完成课前任务点学习完成课前自学效果测试题课前导学并检测学生学习效果，实时调整课堂教学活动组织课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动前情回顾：针对前面所学内容（子任务1：工业机器人的末端执行器（手部））进行学习通随堂小练习，回顾并巩固前期所学知识；学习通将准备好的随堂练习进行发布，规定完成时间教师讲评学生完成的随堂练习学生在规定时间完成学习通上随堂小练习2.学生根据自身完成效果进行反思改进【随堂练习促知识巩固】通过对前期所学知识以单选题、判断题等客观题为主设置5道左右练习题，旨在引导学生复习巩固前期所学知识知识导入：以玩CS游戏中“手腕流”与“手臂流”这一游戏热词引出本次工业机器人手腕和手臂部分内容；同时对学生进行思政引导，即玩游戏应自我把控，引导学生不应荒度时光，形成积极进取、强国有我的理想信念由图片引入CS游戏中“手腕流”与“手臂流”这一游戏热词，从而导入本次课内容——工业机器人手腕和手臂学生积极参与互动【游戏热词导入】通过学生熟悉、感兴趣的CS游戏引出本次课介绍内容，提高学生学习的热情【思政融入】通过学生爱玩游戏话题引出玩游戏应自我把控，引导学生不应荒度时光，形成积极进取、强国有我的理想信念新知讲解：（一）手腕1.工业机器人手腕定义：腕部是连接手部和臂部的部件作用：调整或改变手部的姿态手腕的运动形式臂转：绕小臂轴线方向的旋转手转：使末端执行器（手部）绕自身轴线方向的旋转称手转腕摆：使末端执行器相对于手臂进行摆动手腕自由度数目——单自由度/二自由度/三自由度手腕柔顺手腕结构柔顺装配技术主要有两：一种是从检测、控制的角度出发,采取各种不同的搜索方法,实现边校正边装配;有的手爪还配有检测元件,如视觉传感器、力传感器等,这就是所谓主动柔顺装配；另一种是从结构的角度出发,在手腕部配置一个柔顺环节,以满足柔顺装配的需要,这种柔顺装配技术称为被动柔顺装配。（二）手臂定义：是用以连接腰部和腕部，将机器人的腕部送达到指定位置的部分。组成：组成：大臂、小臂（或多臂），手臂的各种运动通过内部的驱动结构和传动结构实现；作用：支撑腕部和手部，实现较大运动范围；手臂应用特点：（1）刚度要求高工字型断面弯曲刚度>圆断面弯曲刚度空心管弯曲刚度和扭转刚度>实心轴弯曲刚度和扭转刚度臂杆及导向杆：钢管支撑杆：槽钢，工字钢提高刚度方法：多重闭合平行四边形连杆机构代替单一刚性构件导向性要好方形、花键形式臂杆设置导向装置重量要轻提高机器人速度：特殊实用材料和几何学直线运动结构：镁或铝合金构成的横截面恒定的冲压件高加速度的机器人：碳和玻璃纤维合成物成本低：热塑性塑料以人体的手腕和手臂类比介绍工业机器人的手腕和手臂知识；针对“柔顺手腕结构特点”引出人要有环境自适应能力，以变应变；针对“几种典型的工业机器人应用场景适合采用哪种运动形式的手腕”这一开放性问题，以小组为单位开展课堂讨论，引导启发学生积极思考，提升学生主动思辨能力和语言表达能力学生认真听讲、思考并对重点知识做好笔记；学生以小组为单位参与课堂话题讨论，进行互动【思政融入】由工业机器人的“柔顺手腕结构”引出人应根据外界环境变化实时调整自己、以变应变的生活哲理本课小结：重点：工业机器人手腕和手臂的结构及组成难点：工业机器人手腕和手臂的应用特点针对本次课重难点内容进行总结；针对上个环节小组话题讨论进行评价和总结，以发现学生闪光点并放大化鼓励表扬为原则学生反馈学习过程中的疑惑学生根据教师评价总结经验教训，后期改进遵循每位学生都是独一无二的、都有自身的闪光点原则，对学生进行激励，促进学生个人成长课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后问卷调查：你每天大概会花多长时间玩游戏？你为什么喜欢玩游戏？学习通制作问卷调查并发布整理并思考学生问卷结果，调整教学思路与策略学生积极参与课后问卷调查问卷调查深入了解学生所思所想，调整教学思路和策略教学效果（课后补充）学生课堂表现积极活跃，积极参与互动，但理论知识掌握不牢固反思改进（课后补充）反思：理论知识掌握不牢固的原因可能在于学习方法上不注重对知识的理解，而是死记硬背改进：后期可强化学生在学习方法上的改进，注重对理论性知识的理解内化教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术学第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务3：工业机器人的基座授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人基座各种结构形式及特点，教学内容理论性较强，通过引入大量视频、自制动画和高清图片使课堂理论教学更具趣味性。序号教学内容思政融入1工业机器人基座的结构形式——固定式和移动式在小组针对“爬楼梯机器人行走机构有哪些形式？”开展课堂PPT展示和演说环节引导学生形成不畏艰辛、追求卓越的工匠精神在课后拓展中：“以你最喜欢的一款爬楼梯机器人为例对其结构、原理绘制思维导图”培养学生有条有理的科学思维2工业机器人有固定轨迹和无固定轨迹式移动基座教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）熟悉工业机器人各种结构形式的基座熟悉不同结构形式的机器人基座应用特点能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能熟练区分不同结构形式的机器人基座能熟练描述不同结构形式机器人基座的应用特点素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）形成不畏艰辛、追求卓越的工匠精神增强学生的团队协作和沟通交流能力培养学生有条有理的科学思维学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平对工业机器人基座结构知识有初步了解但不深入，尤其是机械基础知识较薄弱；学习能力和态度（1）对短视频、图片类学习内容及新事物感兴趣；（2）团队协作和沟通交流能力有待提升；教学重点工业机器人基座的结构形式及特点教学难点工业机器人基座的应用特点教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、自制动画和图片给学生视觉上的直观刺激，激发学生学习兴趣；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论，选人，抢答和小组作业，提升学生参与度和学习兴趣；（3）启发指导法：通过不断提出问题、学生分析解决问题贯穿本次课内容的讲授，注重启发引导；2.学法（1）自主学习法：通过课前导学任务督促学生自主查阅资料，解决遇到的问题，提升学生自主学习能力；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位分工协作共同完成课前导学任务，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：请以小组为单位查阅资料，说说爬楼梯机器人的行走机构有哪些形式？（提交小组演说PPT）学习通发布课前导学任务2.收集并预览小组提交的演说PPT组长组织小组成员分工协作完成课前导学任务通过提出“爬楼梯机器人行走机构有哪些形式？”这一问题引导学生团结协作、分析和共同解决问题课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动前情回顾：针对前面所学内容（子任务2：工业机器人的手腕和手臂）进行学习通随堂小练习，回顾并巩固前期所学知识；学习通将准备好的随堂练习进行发布，规定完成时间教师讲评学生完成的随堂练习1.学生在规定时间完成学习通上随堂小练习2.学生根据自身完成效果进行反思改进【随堂练习促知识巩固】通过对前期所学知识以单选题、判断题等客观题为主设置5道左右练习题，旨在引导学生复习巩固前期所学知识知识导入：以工业机器人动画片（自制）带领同学们回顾前面所学的机器人机械结构：手部、手腕和手臂，引出本次课关于介绍工业机器人基座的任务教师播放机器人幽默动画片对本次课内容进行导入学生认真观看并思考互动【幽默自制动画片导入】观看自制幽默机器人简短动画片，引导学生进入本次课学习内容，增添课堂学习趣味性新知讲解：特点：基座是整个机器人的支持部分，要有一定的刚度和稳定性分类：固定式基座和移动式基座移动式基座有专门的行走装置，如轨道，滚轮机构等。由驱动装置，传动机构，位置检测元件，传感器电缆及管路等组成。固定轨迹式行走机构主要用于工业机器人无固定轨迹式行走机构应用特点：多应用于野外，较大型作业场所，目前应用已比较成熟。以大量高清图片介绍有哪些形式固定式基座的工业机器人借助网络视频资源（哔哩哔哩、抖音等）介绍固定轨迹式和无固定轨迹式移动基座的机器人针对课前导学任务，组织小组上台结合制作的PPT演说“爬楼梯机器人行走机构有哪些形式？”针对每一小组演说情况进行讲评（注意挖掘每个小组的闪光点给予表扬和肯定）学生认真听讲，积极思考并参与互动小组派代表上台演说“爬楼梯机器人行走机构有哪些形式？”学生根据教师点评总结经验和教训，改进成长【小组上台PPT展示与演说】一方面锻炼学生制作PPT能力；另一方面提高学生语言组织和表达能力；引导学生形成不畏艰辛、追求卓越的工匠精神课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后拓展任务：以你最喜欢的一款爬楼梯机器人为例对其结构、原理绘制思维导图学习通发布课后拓展任务2.对学生提交的思维导图进行评分学生积极组织、绘制思维导图思维导图绘制引导学生形成有条有理的科学思维方式教学效果（课后补充）本次课虽理论性较强，但通过设置课程内容导入动画片、小组PPT展示和演说环节，课堂形式变得有趣且多元化；课后通过对学生问卷调查，84.8%的同学反馈喜欢这种上课方式，注意力容易集中反思改进（课后补充）反思：仍有部分同学积极性和学习兴趣有待提升改进：对部分学习积极性不高的学生课后多交流，了解其学习积极性不高的原因并形成对策教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务4：工业机器人的驱动系统授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人三种驱动方式，即电动驱动、液压驱动和气压驱动，需掌握工业机器人常见驱动方式的原理及应用特点；教学内容理论性较强，通过引入大量视频、动画和高清图片使课堂理论教学内容更形象直观，便于理解；同时结合内容特点融入课程思政，回归教书育人之根本。序号教学内容思政融入1工业机器人驱动系统的种类：电动驱动、液压驱动和气压驱动由“Brommechatronics与Tecnotion一起设计并建造的第一条Delta机器人生产线，用于将花卉球茎放置到花盆中种植”的案例引出直驱电机在目前机器人中的广泛应用，引导学生提升创新意识，树立科技报国的理想信念。在讲授伺服电机知识点时根据伺服电机实时反馈实时校正的工作特点引申到人应不断根据社会变化调整自我、与时俱进的生活哲理2工业机器人常见电动驱动方式、原理及应用特点3工业机器人常见液压驱动方式、原理及应用特点4工业机器人常见气压驱动方式、原理及应用特点教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）理解直流电机、步进电机及伺服电机等工业机器人常用电动驱动方式的原理及应用特点；了解液压驱动的工作原理及在工业机器人领域的应用特点熟悉气压驱动的工作原理及应用特点能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能熟练区分直流有刷与无刷电机应用特点会熟练描述步进电机、伺服电机工作原理及应用特点能熟练描述液压和气压驱动的结构组成及原理能熟练区分液压驱动与气压驱动的应用特点素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）养成艰苦奋斗、敢于创新的精神品质培养刨根究底、精益求精的科学精神树立科技报国的理想信念学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平对各种电动驱动、液压驱动和气压驱动原理无理论基础，但对各种驱动方式应用情况有一定了解；学习能力和态度（1）对理论基础、原理性知识学习兴趣不高，缺乏主动性，轻理论重实践；（2）自主学习能力、资料查阅能力有待进一步提升；（3）团队协作、沟通交流能力有待进一步提升；教学重点电动驱动、液压和气压驱动在工业机器人中的应用形式及特点教学难点工业机器人中各种电机驱动、液压和气压驱动工作原理教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，加深学生对原理性知识的理解；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论、选人和抢答，提升学生参与度和学习兴趣；（3）故事导入教学法：以与人们生活息息相关的洗衣机在驱动方式方面的发展历程引出本次课内容；（4）启发指导法：通过课后拓展思考：“直驱电机是谁发明的？”引导学生培养刨根究底的科学探索精神；2.学法（1）自主学习法：通过课前导学任务督促学生自主查阅资料，解决遇到的问题，提升学生自主学习能力；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位分工协作共同完成课前导学任务，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：观看微课视频、动画等发布的任务点请以小组为单位查阅资料，说说洗衣机在驱动方式方面的发展历程？（拍摄小组讨论图片）学习通发布课前导学任务2.收集并预览小组提交的讨论图片1.在学习通完成教师布置的任务点组长组织小组成员分工协作完成课前导学任务通过提出“洗衣机在驱动方式方面的发展历程？”这一问题、采用任务驱动的方式引导学生团队协作、共同分析和解决问题课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动前情回顾：针对前面所学内容（子任务3：工业机器人的基座）进行学习通随堂小练习，回顾并巩固前期所学知识；1.在学习通平台发布制作好的随堂练习题，规定完成时间教师讲评学生完成的随堂练习1.学生在规定时间完成学习通上随堂小练习2.学生根据自身完成效果进行反思改进【随堂练习促知识巩固】通过对前期所学知识以单选题、判断题等客观题为主设置5道左右练习题，旨在引导学生复习巩固前期所学知识知识导入：以与人们生活息息相关的洗衣机为例，讲述洗衣机在驱动方式方面的发展历程，引出本次课内容：工业机器人的驱动系统，同时抛出问题——“到底什么是直驱电机呢？”，设置学习悬念教师以讲故事的方式梳理、讲述洗衣机在驱动方式方面的发展历程学生认真听讲并参与互动【故事导入、扣人心弦】以讲述“洗衣机在驱动方式方面的发展历程”为引，增添课堂学习的趣味性，拓展学生专业知识视野新知讲解：作用：驱动系统相当于机器人“肌肉”与筋络，向机械结构系统各部件提供动力工业机器人驱动器有三类：电动驱动（电动机）、液压驱动和气动驱动。（一）电动驱动电动驱动系统利用各种电动机产生力矩和力，即由电能产生动能，直接或间接地驱动机器人各关节动作。直驱电机（DD）适用于对速度和精度要求均很高的情况或洁净环境中。直驱电机（DD马达）永磁直流电动机（有刷）永磁直流电动机（有刷）步进电机是将电脉冲信号变为相应的角位移或直线位移的元件，其角位移或直线位移与脉冲数成正比，转速或线速度与脉冲频率成正比。应用特点：能够正转、反转、速停、无级调速；控制精度受步距角限制，调速范围相对小；高负载或高速时易失步，低速时产生步进运行等缺点；一般用于小型或简易型的机器人中。交流伺服电机在工业机器人中应用最广，实现位置、速度和力矩的闭环控制，其精度由编码器的精度决定。应用特点：具有反应迅速、速度不受负载影响，加速度快，精度高，低速运行平稳，抗过载能力强等优点，对有瞬间负载波动和要求快速启动的场合特别适用。（二）液压驱动液压驱动是将液压泵产生的工作油的压力能转变为机械能，即发动机带动液压泵转动形成高压液流（动力），通过操纵各种液压控制阀控制液压油以获得所需的压力或者流量。各液压元件则通过液压管道相连接。（三）气压驱动气压驱动的工作原理与液压驱动相同。靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。油水分离油水分离器原理：靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动优点：结构简单，成本低缺点：因气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现伺服控制，能效比较低应用：轻负载，快速驱动，精度要求较低的有限点位控制的工业机器人，如冲压机器人，气动夹具等；借助大量的高清图片、动画和视频讲授工业机器人常见的电动驱动、液压驱动和气压驱动方式的结构、原理及应用特点；讲授过程中通过提问的方式引导学生思考，穿插抢答、选人等互动活跃课堂学习氛围学生认真听讲，积极思考并参与互动【思政融入】在介绍直驱电机在工业机器人中的应用环节由“Brommechatronics与Tecnotion一起设计并建造的第一条Delta机器人生产线，用于将花卉球茎放置到花盆中种植”的视频案例引导学生提升创新意识，树立科技报国的理想信念【思政融入】在讲授伺服电机知识点时根据伺服电机实时反馈实时校正的工作特点引申到人应不断根据社会变化调整自我、与时俱进的生活哲理课程小结并发布学生学习情况调查问卷小结课程内容学习通发布学生学习情况调查问卷学生总结、反思本次课学习情况，完成课堂调查问卷【信息化手段探索增值评价】课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后讨论话题：请查阅资料说说“直驱电机是谁发明的？”1.学习通发布课后讨论话题2.对学生回复情况进行评分学生参与话题讨论【思政融入】引导学生树立刨根究底的科学探索精神教学效果（课后补充）本次课学生需理解的内容较多，针对各种电动驱动（步进电机、伺服电机等）、液压和气动驱动的工作原理类内容均配有工作原理动画和视频，通过对学生问卷调查，92%的同学反馈借助相应的视频和动画有助于加深他们的理解和记忆，教学满意度为“好”。（说明：满意度分好、中、差三个等级）反思改进（课后补充）反思：仍有部分同学积极性和学习兴趣有待提升改进：对部分学习积极性不高的学生继续保持课后交流，了解其学习积极性不高的原因教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务5：工业机器人的传动装置（轴承、滚珠丝杠和齿轮）授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人常用轴承、滚珠丝杠和齿轮的结构组成、工作原理及应用特点，教学内容理论性强，针对这一特点通过引入大量视频、动画和高清图片使课堂理论教学内容更形象直观，便于理解；同时结合内容特点融入课程思政，回归教书育人之根本。序号教学内容思政融入1工业机器人中常用轴承种类、结构及应用特点通过故事“王立鼎的齿轮人生”引导学生学习“齿轮王”身上不畏困难、艰苦奋斗、求真务实的科学精神和一心为国、传递带动、团结协作的齿轮精神由齿轮啮合传动引导学生培养严谨细致、精益求精的工匠精神在讲授轴承知识中穿插拓展阅读：“轴承在历史上的发展和演变过程！”带领学生领略我国古代科技的辉煌，培养学生的创新精神和强国有我的理想信念2工业机器人中滚珠丝杠结构、工作原理及应用特点3工业机器人中齿轮的结构形式及应用情况教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）了解工业机器人中常用轴承种类、结构及应用特点了解工业机器人中滚珠丝杠结构、工作原理及应用特点熟悉工业机器人中齿轮的结构形式及应用情况能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能熟练描述工业机器人传动系统的技术要求能熟练描述滚动轴承的种类、结构及应用特点能熟练描述滚珠丝杠的结构组成及应用特点会计算齿轮的传动比素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）培养不畏困难、艰苦奋斗、求真务实的科学精神增强爱国主义意识增强团队协作能力学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平学生在《机械基础》中已学过机械传动装置的相关基础知识，但对工业机器人中传动装置的具体应用并不了解；学习能力和态度喜欢新鲜的事物；对理论基础、原理性知识学习兴趣不高，缺乏主动性，轻理论重实践；（3）团队协作、沟通交流能力有待进一步提升；教学重点齿轮、轴承和滚珠丝杠等传动装置在工业机器人中的应用情况教学难点滚珠丝杠、轴承等传动装置的结构及原理教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，加深学生对原理性知识的理解；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论、选人和抢答，提升学生参与度和学习兴趣；（3）故事导入教学法：以故事“王立鼎的齿轮人生”引出本次课内容；（4）竞赛、游戏比拼融入教学，针对本次课学生已具备基础性知识学习的特点，加入知识竞赛活跃课堂气氛、巩固已学知识2.学法（1）自主学习法：通过课前导学任务督促学生自主查阅资料，启发学生思考；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位分工协作共同完成课前导学任务，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：观看微课视频、动画等发布的任务点阅读文章“王立鼎的齿轮人生”，以小组为单位思考从这篇文章中你看到了王立鼎科学家的哪些精神品质？（拍摄小组讨论照片提交）1学习通发布课前导学任务2.对学生提交照片情况进行评分（提交即得分）1.在学习通完成教师布置的任务点2.阅读文章“王立鼎的齿轮人生”并思考其身上闪现的精神品质【名人故事导入】课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动知识竞赛：对于本次课轴承、滚珠丝杠和齿轮的基础性内容学生在《机械基础》课程中已学，具备一定的知识基础，故结合课前导学进行相关基础性知识竞赛在学习通平台发布知识竞赛题，规定完成时间2.知识竞赛结果点评学生在规定时间完成知识竞赛题【知识竞赛活跃课堂氛围】知识导入：以课前学生导读的文章——“王立鼎的齿轮人生”，导入本地课关于工业机器人传动装置的内容；同时，通过问题：谈谈你从王立鼎科学家身上看到哪些精神品质？融入课程思政教师组织学生以小组为单位针对提出的问题上台演说2.教师对各小组表现进行评分学生讨论并派出小组代表上台演说【思政融入】以故事“王立鼎的齿轮人生”引导学生学习“齿轮王”身上不畏困难、艰苦奋斗、求真务实的科学精神和一心为国、传递带动、团结协作的齿轮精神新知讲解：工业机器人的传动系统要求：结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小,要求消除传动间隙,提高其运动和位置精度。工业机器人常用传动装置：除齿轮传动、蜗杆传动、链传动和行星齿轮传动外,还常用滚珠丝杠、谐波齿轮、钢带、同步齿形带和绳轮传动。轴承作用：1.支承导向元件，用于支撑机械旋转体（即轴），用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。2.对机器人的运转平稳性、重复定位精度、动作精确度以及工作的可靠性等关键性能指标具有重要影响。分类：滑动轴承和滚动轴承两大类。外圈：与轴承座孔成过渡配合，起支撑作用；内圈：与轴配合并与轴一起旋转；滚动体：借助保持架均匀排列在外圈与内圈之间，起滚动和旋转作用；保持架：将滚动体均匀的隔开，起引导旋转作用；不一样的轴承：薄壁轴承特点：极度轻而需要很小空间；大内孔、小横截面，节省空间，降低重量；大直径的空心轴内部可容纳水管、电缆等，确保了轻量化和配线的空间。不一样的轴承：交叉滚子轴承特点：圆柱滚子或圆锥滚子在呈90度的V形沟槽滚动面上通过隔离块被相互垂直地排列。承载能力大，刚性好。被应用于工业机器人的腰部、肘部、腕部等关节和旋转部位。（2）滚珠丝杠原理：装有循环球的螺母通过与丝杠配合，将旋转运动转换成直线运动。应用特点：1.摩擦力是滚动摩擦,摩擦力很小,因此传动效率高。2.滚珠丝杠摩擦力很小且运动响应速度快。3.高速进给和微进给可能，精度高。4.具有传动的可逆性。（三）齿轮（1）分类：两轴平行齿轮与两轴不平行齿轮。（2）齿轮传动在机器人中的应用情况直齿轮或斜齿轮传动可应用于机器人手腕。大直径的转盘齿轮用于大型机器人的基座关节。涡轮蜗杆传动偶尔会被应用于低速机器人或机器人的末端操作器中。齿轮齿条传动常在机器人手臂的伸缩、升降及横向(或纵向)移动等直线运动中被用到；齿条和齿轮传动系在直线、弯曲的导轨上对长距离运动是十分有用的。借助大量的高清图片、动画和视频讲授工业机器人中常用的滚动轴承、滚珠丝杠和齿轮的传动装置的结构、原理及应用特点；讲授过程中通过提问的方式引导学生思考，穿插抢答、选人等互动活跃课堂学习氛围，为学生提供较多的开口表达机会学生认真听讲，积极思考并参与互动【思政融入】在讲授轴承知识中穿插拓展阅读：轴承在历史上的发展和演变过程！带领学生领略我国古代科技的辉煌，培养学生的创新精神和强国有我的理想信念【动画视频化解难点】针对齿轮、滚珠丝杠和轴承等传动装置的结构和工作原理通过动画视频形象直观体现，解决原理性知识抽象、不好理解的难点问题【思政融入】由齿轮啮合传动引导学生培养严谨细致、精益求精的工匠精神课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课后调查问卷：请结合自身学习情况为本门课程教学提出一些好的建议。学习通发布课后调查问卷学生参与问卷结合学生提出建议对课程教学进行改进教学效果（课后补充）学生整体学习积极性和主动性均有提升反思改进（课后补充）反思：学生提出能否增加一些实践环节在课程教学过程中改进：可将后面机器人编程实践内容穿插在理论教学过程中教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务6：工业机器人的传动装置（减速器）授课学时4教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人中常用的几种减速器，如：行星减速器、谐波减速器和RV减速器的结构组成、工作原理及应用特点；减速器是工业机器人的关键部件，影响到工业机器人的运行速度和精度，然而精密减速器在中国市场上大部分都是依靠进口，针对这一现实情况，引导学生树立科技报国的责任感和使命感。序号教学内容思政融入1行星齿轮减速器的结构组成、工作原理及应用特点由日本在精密减速机市场的垄断地位激发学生科技报国的责任感和使命感；由减速器精度直接影响工业机器人系统的整体精度引导学生应具备精益求精的工匠精神；2谐波减速器的结构组成、工作原理及应用特点3RV减速器的结构组成、工作原理及应用特点教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）1.熟悉行星齿轮减速器的结构组成及工作原理2.熟悉谐波减速器的结构组成及工作原理3.熟悉RV减速器的结构组成及工作原理能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）会熟练计算行星齿轮的减速比能熟练描述行星减速器的应用特点会熟练计算谐波齿轮传动的减速比能熟练描述谐波减速器的应用特点能熟练区分谐波减速器和RV减速器的原理及应用特点素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）树立科技报国的责任感和使命感树立创新意识、激发爱国主义情怀培养精益求精的工匠精神提升交流沟通与团队协作能力学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平学生在前面环节中已学齿轮、轴承等机器人常用传动装置，对传动装置的共性特点及学习方法有了初步了解，为本次课学习较复杂减速器奠定了基础；整体对复杂传动装置的空间运动关系和想象力不强，理解困难；学习能力和态度（1）喜欢新鲜、直观的事物；（2）对理论基础、原理性知识学习兴趣不高，缺乏主动性，轻理论重实践；（3）团队协作、沟通交流能力有待进一步提升；教学重点行星减速器、谐波减速器和RV减速器的结构组成、应用特点教学难点行星减速器、谐波减速器和RV减速器的工作原理教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，加深学生对原理性知识的理解；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论、选人和抢答，提升学生参与度和学习兴趣；（3）专业知识演讲比赛融入教学，结合行星减速器和谐波减速器较复杂的结构组成特点，以小组为单位融入减速器结构组成演讲比赛，活跃课堂氛围，强化学生对重点知识的理解；2.学法（1）自主学习法：通过课前导学任务督促学生自主查阅资料，启发学生思考；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位分工协作共同完成课前导学任务，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：1.针对前期所学工业机器人传动装置（轴承、滚珠丝杠和齿轮等）的内容，调查学生对知识的掌握情况，发布一个调查问卷2.观看行星齿轮减速器、谐波减速器和RV减速器的微课视频，完成课前测试1学习通发布调查问卷2.发布课前预习测试题学习通完成调查问卷和课前测试题依据课前测试实时调整课堂内容，使课堂教学更具针对性课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动知识导入：通过引入图片和提问的方式引入减速器及其在工业机器人领域的作用和应用情况；工业机器人关键减速器的作用：工业机器人的操作主要靠伺服电机、减速器和控制器三个部件进行控制，其中减速器用于精准控制机器人关节的运动，传递更大的扭矩。目前，常见的减速器主要分为两种类型，分别是安装在工业机器人大臂、肩部等重载位置的RV减速器和安装在前臂、手腕和手轻载荷位置的谐波减速器。工业机器人关节减速器是一种用于减少间隙量并提高工业机器人系统精度的设备。它通过减少齿轮之间的旋转间隙来实现这一点。这样可以在移动部件时提高精度，并减少运动过程中的误差。在工业机器人关节处安装减速器的重要性在于它能够提高工业机器人系统的整体精度。工业机器人关节减速器还能提供传递更大的扭矩作用。当工业机器人关节负载较大时，简单地增加伺服电机的功率并不划算，可以通过减速器在适当的速度范围内提高输出另外，伺服电机在低频运行下容易发热和低频振动，不利于保证长时间、周期性工作的工业机器人准确可靠运行。教师通过提问的方式引入本次课内容学生认真听讲、积极思考并互动【思政融入】由减速器精度直接影响工业机器人系统的整体精度引导学生应具备精益求精的工匠精神新知讲解：（1）行星减速器如果内齿环固定，电机带动减速机的太阳轮，太阳轮再驱动支撑在内齿环上的行星轮，行星架连接输出轴，就达到了减速的目的。ca——太阳轮的齿数为a；——行星齿轮的齿数为b；——内齿环的齿数为c；行星减速器，是比较典型的减速器之一。行星减速器的应用特点：结构布局紧凑，体积小，占地面积小；承载能力大，低振动，低噪音，工作平稳；接触面积大且始终啮合，故磨损小，寿命较长；结构复杂，制造困难，尤其是大功率高速行星齿轮传动结构复杂，要求制造精度高；行星减速机的机械传动效率是评价其传动质量的重要特征指标之一，反映传动过程中功率损耗情况。行星齿轮传动中有些类型效率高，但传动比不大。另一些类型则传动比可以很大，但效率较低；行星减速机的效率随传动比的增大而减小。（2）谐波减速器结构：谐波减速机由波发生器、柔轮和钢轮组成。原理：作为减速器使用时，通常采用固定刚轮，谐波发生器装在输入轴上,柔性齿轮装在输出轴上。谐波齿轮传动的传动比为：i=−z1/(z2−z1)——z1为柔轮的齿数——z2为钢轮的齿数——负号为柔轮的转向与波发生器的转向相反。（3）RV减速器产生与发展：1980年左右，日本帝人株式会社的TeijinSeiki最先提出了RV传动理论，并开始将其应用于机器人行业。2003年，TeijinSeiki和Nabok合并成立Nabtesco（纳博特斯克）公司，实现快速发展。现在已经成为房车减速器行业的领头羊，占据60%以上的市场，尤其是中/重载机器人，房车减速器市场份额高达90%。此外，国外其他生产RV减速器及类似产品的知名企业还有日本住友和捷克斯皮尼亚。结构组成：RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成1）输入花键，齿轮轴2）行星轮3）曲柄轴，RV齿轮的旋转轴4）RV齿轮（摆线轮）5）针轮6）刚性盘与输出盘第一级正齿轮减速机构工作原理：输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速。这是第一减速部。第二级差动齿轮减速机构工作原理：直齿轮与曲柄轴相连接，变为第二减速部的输入。在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮。则RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也进行偏心运动。此时如果曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿。这个转动被输出到第2减速部的轴。通过宇宙中太阳系-行星之间的关系引出行星减速器的结构组成，借助高清图片和视频动画讲授行星减速器的工作原理；针对行星齿轮减速比的计算方法开展课堂小练习；教师提出问题引导小组讨论行星减速器的应用特点；由美国发明家C.W.马瑟发明谐波驱动的历程引出谐波减速器的结构和原理介绍，借助图片、视频和动画帮助学生理解；引导学生查阅资料了解我们国家有哪些谐波减速器厂家及谐波减速器的发展现状；针对谐波齿轮传动传动比的计算方法开展课堂小练习；采用与谐波减速器类比的方法介绍RV减速器，以学生自主讨论学习为主；学生认真听讲、积极思考并互动【思政融入】由日本在精密减速机市场的垄断地位激发学生科技报国的责任感和使命感；（案例资料网址：/front/article/600.html）【动画视频化解难点】针对行星减速器、谐波减速器和RV减速器等较复杂传动装置的结构和工作原理，通过动画视频形象直观体现，解决原理性知识抽象、不好理解的难点问题小组为单位开展减速器结构组成及原理知识演讲比赛，比赛具体表现形式各小组可自由发挥教师组织比赛环节的有序进行教师对各小组表现进行现场评分学生开展小组讨论，参与比赛【演讲比赛固知识】不限表达形式，开展减速器结构组成及原理知识演讲比赛，巩固理论知识学习，同时进一步提升学生语言表达、沟通交流和团队协作能力课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通完成课后测试：通过课后知识测试，检验学生课堂知识掌握情况，总结反思课堂学习目标达成情况学习通发布课后测试题总结学生知识技能目标达成情况学生完成测试通过课后测试与课前测试对比，总结学生知识技能目标达成情况，调整后续教学策略教学效果（课后补充）通过减速器结构组成及原理知识演讲比赛环节设置，课堂氛围活跃，学生语言表达和沟通交流能力显著提升；反思改进（课后补充）反思：小组活动中总是个别同学表现积极活跃，其余同学参与感不强改进：在后期开展小组活动时应要求小组成员角色互换，使每位同学都有锻炼提升的机会教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人机械结构-子任务7：工业机器人的传动装置（运动简图）授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍工业机器人关节、末端执行器和基座简图表示方法，进而熟悉工业机器人4种典型运动简图的画法；同时结合内容特点融入课程思政，回归育人之根本。序号教学内容思政融入1工业机器人关节结构简图表示方法课前话题讨论：“你知道哪些国内外的变形机器人？”拓展学生专业视野、激发学生课程学习兴趣，形成爱岗敬业的工作作风；在绘制工业机器人运动简图过程中引导学生形成严谨细致、精益求精的工匠精神；2工业机器人末端执行器和基座简图表示方法3工业机器人4种典型运动简图画法4章节总结互评与测试教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）熟悉工业机器人关节结构简图的表示方法熟悉工业机器人末端执行器和基座简图的表示方法熟悉工业机器人4种典型运动简图画法能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）会熟练绘制工业机器人关节结构简图会熟练绘制工业机器人末端执行器和基座简图能熟练区分工业机器人4种典型运动简图素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）增强团队沟通交流和协作能力培养严谨细致、精益求精的工匠精神学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平学生在《机械基础》中已学过一些运动简图的相关知识，为本课程学习奠定了良好的基础；学习能力和态度理论知识基础薄弱；对抽象事物理解较困难，喜欢动手实践；教学重点工业机器人关节、末端执行器和基座结构简图表示与绘制教学难点工业机器人运动简图的识别教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）任务驱动法：课程开展以识别一张工业机器人的运动简图为任务导入，使学生学习目标直观、明确，更具主动性；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论、选人和抢答，提升学生参与度和学习兴趣；2.学法（1）总结归纳法：针对工业机器人运动简图尝试采用图文并茂的图表形式进行归纳总结，帮助理解和记忆；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位完成课堂练习，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：观看微课视频、动画等发布的任务点话题讨论：“你知道哪些国内外的变形机器人？”1学习通发布课前导学任务2.发布话题讨论，根据完成情况进行评分1.在学习通完成教师布置的任务点2.查阅资料了解目前国内外的变形机器人知识参与话题讨论【话题讨论涨知识】通过话题讨论：“你知道哪些国内外的变形机器人？”引导学生了解最新的行业资讯，拓展专业知识视野、激发学生学习兴趣，形成爱岗敬业的工作作风课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动知识导入：由一张运动简图所表达的含义导入本次课内容教师以提问方式展开讲授学生认真听讲并参与互动【抛砖引玉促思考】通过抛出问题的方式激发学生探索新知的欲望，引导学生积极思考新知讲解：1、认识工业机器人关节的运动简图（1）移动副（2）回转副（3）螺旋副（4）球面副认一认：2.末端执行器的简图表示3、基座的简图表示4、工业机器人4种典型的运动简图（1）直角坐标型机器人（2）圆柱坐标型机器人球坐标型机器人（4）关节坐标型机器人认一认：教师讲授工业机器人各种运动简图的表示和绘制方法，引导学生绘制图文并茂的对比图表梳理知识结构教师发布“认一认”课堂练习检验学生对知识的掌握情况教师对课堂练习进行集中讲评学生认真听讲，积极思考并参与课堂互动学生以小组为单位完成“认一认”课堂练习【绘制对比图表进行知识梳理】引导学生将各种工业机器人关节的运动简图整理成图文并茂的对比图表，帮助知识梳理与内化吸收【思政融入】通过学生绘制运动简图时出现的不严谨、不细心等问题引导学生形成严谨细致、精益求精的工匠精神章节总结互评及测试教师对本章节重点知识进行总结（思维导图）学习通发起师生互评发布章节测试题（客观题）章节测试集中讲评学生认真听讲，记录知识要点并参与互评完成章节测试题课后拓展教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动课后将本章节内容以思维导图的方式进行梳理，提交作业学习通发布课后作业教师对提交作业进行评分学生完成作业思维导图绘制帮助知识理解和记忆教学效果（课后补充）学生利用软件进行思维导绘制的能力有所提升反思改进（课后补充）反思：学生进行运动简图绘制时普遍不细心、易出错改进：后期在培养学生严谨细致的工作作风方面需加强教学方案（含实训实习领域课）教师：曾祥苹二级学院（部）：电气技术第号学习情境1（或单元或模块等）业机器人传感系统-子任务1：工业机器人常见内部传感器授课学时2教学场地教学楼授课形式（线上/线下/混合教学）混合教学教学内容（1.融入课程思政；2.优化教学内容；3.实训教学内容源于真实工作任务、项目或工作流程、过程等。）本次课内容主要介绍传感器的定义及工业机器人中常见内部传感器的结构、作用、原理和应用特点；同时结合内容特点融入课程思政，回归育人之根本。序号教学内容思政融入1什么是传感器及生活中传感器的应用案例以传感器在军事中的应用为切入点，介绍巨浪-2、东风-41、东风-17、长剑-100等国产新型高精尖武器装备中传感器在制导、定位等方面的重要作用，带领学生感受我国慑战并举的强大战略制衡能力，将强国、爱国理念植入心中，形成“强国有我”的责任感和使命感。2工业机器人中传感器的分类及应用3工业机器人中常见内部传感器结构、原理、作用及应用特点教学目标知识目标：（用“了解、熟悉、理解……”等表述。）理解什么是传感器了解工业机器人中传感器的分类及应用情况熟悉几种位置、速度、加速度和力矩等内部传感器的结构、作用及应用特点能力目标：（用“能或会+程度副词+操作动词+操作对象”描述。如“能熟练操作XXX”。）能区分工业机器人中各种内部和外部传感器会熟练描述电位器式传感器、旋转变压器、编码器和加速度传感器的结构、原理及应用特点素质目标：（采用“形成”、“养成”、“增强”、“提升”、“树立”、“构建”等动词进行描述，须体现课程思政）增强团队沟通交流和协作能力提升强国、爱国意识，形成“强国有我”的责任感和使命感学情分析（客观分析学生的知识和技能基础、认知和实践能力、学习特点等，详实反映学生整体与个体情况数据，准确预判教学难点及其掌握可能）知识技能水平对于传感器学生在应用层面有一定了解，但对其理论基础尚未系统学习过；学习能力和态度理论知识学习积极性有所下降，学习动力和目标不足；教学重点工业机器人中常见几种内部传感器的结构组成、作用及应用特点教学难点工业机器人中常见几种内部传感器的工作原理教学方法(根据教学内容和学生学习特点科学选择教学方法和手段，强调信息化教学手段和数字资源的利用，能够针对学习反馈及时调整教学方法，突出学生中心，实行因材施教，关注重点、难点的解决。）教法（1）视频动画演示法：通过大量的视频、动画和图片给学生视觉上的直观刺激，加深学生对原理性知识的理解；（2）讨论互动教学法：在学习通平台通过主题讨论、选人和抢答，提升学生参与度和学习兴趣；2.学法（1）自主学习法：通过课前导学任务督促学生自主查阅资料，启发学生思考；（2）小组探究学习法：学生以小组为单位完成课前导学任务，提升学生团队协作能力和沟通交流能力；教学资源：课前导学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、1+X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动学习通发布课前导学任务：请大家以小组为单位查阅资料，谈谈生活中有哪些传感器的应用案例？任务点1：拍摄小组讨论照片上传学习通；任务点2：做好课上小组代表上台具体阐述的准备；学习通发布课前导学任务对学生上传小组讨论照片情况评分（有上传即得分）学生以小组为单位查阅资料完成课前任务课前小组讨论，增强学生团队协作、沟通交流能力课中研学教学环节（选填）教学内容教学活动设计意图（包括课程思政、X证书、竞赛等需要融入的内容）教师活动学生活动知识导入：什么是传感器？教师以提问方式导入课程内容学生认真听讲并参与互动【抛砖引玉促思考】通过抛出问题的方式激发学生探索新知的欲望，引导学生积极思考新知讲解：一、生活中传感器应用案例？（1）电子温度计（红外传感器）、电子称（压力传感器）、楼道触摸开关（微电原理）等（2）传感器在航母、战斗机和火箭中的应用案例教师组织学生完成课前导学中——“小组代表上台阐述生活中的传感器应用案例”；教师对各小组表现进行现场评分；教师引入传感器在巨浪-2、东风-41、东风-17、长剑-100等国产新型高精尖武器装备中应用案例；学生小组代表依次上台阐述学生认真听讲并参与互动【思政融入】以传感器在军事中的应用为切入点，介绍巨浪-2、东风-41、东风-17、长剑-100等国产新型高精尖武器装备中传感器在制导、定位等方面的重要作用，带领学生感受我国慑战并举的强大战略制衡能力，将强国、爱国理念植入心中，形成“强国有我”的责任感和使命感。新知讲解：二、工业机器人中传感器的分类与应用？内部传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，采集机器人本体、关节和手爪的位移、速度、加速度等来自机器人内部的信息，以调整和控制机器人的行动。内部传感器通常由位置、加速度、速度及压力传感器等组成。外部传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境