工業(yè)機器人技術(shù)

1、工業(yè)機器人技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：工業(yè)機器人技術(shù)適用專業(yè)：機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)教學(xué)模式：課堂教學(xué)總 學(xué) 時：32實踐學(xué)時：16第一部分 前 言一、課程性質(zhì)工業(yè)機器人課程是機電一體化各專業(yè)方向的一門專業(yè)技術(shù)課，是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它涉及自動控制、計算機、傳感器、人工智能、電子技術(shù)和機械工程等多學(xué)科的內(nèi)容。其目的是使學(xué)生了解工業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)，了解和掌握工業(yè)機器人的基本知識，使學(xué)生對機器人及其控制系統(tǒng)有一個完整的理解，培養(yǎng)學(xué)生在機器人技術(shù)方面分析與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生在機器人技術(shù)方面具有一定的動手能力，為畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下必要的機器人技術(shù)基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計理念本課程的教學(xué)以

2、高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，遵循“結(jié)合理論聯(lián)系實際，應(yīng)知、應(yīng)會”的原則，以拓展學(xué)生專業(yè)知識覆蓋面為重點；注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思維能力。重點通過對主流工業(yè)機器人產(chǎn)品的講解，使學(xué)生對當(dāng)前工業(yè)機器人的技術(shù)現(xiàn)狀有較為全面的了解，對工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢有一個明確的認識，為學(xué)生進入社會做前導(dǎo)；把創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)中。采用行之有效的教學(xué)方法，注重發(fā)展學(xué)生專業(yè)思維和專業(yè)應(yīng)用能力，通過簡單具體的實例深入淺出地講解專業(yè)領(lǐng)域的知識。三、課程設(shè)計思路以點帶面，講解授課為主的教學(xué)方式。課程主要可以分為機械、運動、控制、感覺等幾個部分，內(nèi)容較多。課堂教學(xué)上，我們使用重點突破的方法，講解一個或者兩個典型的實例，讓學(xué)

3、生觸類旁通，舉一反三，從而帶動整個知識面的學(xué)習(xí)。我們讓學(xué)生聯(lián)系已學(xué)各門科目的知識點，達到溫故知新的目的。由于涉及的已學(xué)課程較多，學(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱，前面課程的遺忘率不容忽視，所以在講解的過程中，對一些重要的知識點，我們還要做一個較為詳細的說明，從而可以加強學(xué)生的知識儲備，為本課程的學(xué)習(xí)掃清障礙。傳統(tǒng)的教學(xué)手段與現(xiàn)代教育技術(shù)手段靈活運用：板書、實物模型、多媒體課件等。尤其是在機械部分，考慮到學(xué)生的立體思維能力較為薄弱，多媒體和實物模型的使用能更好地幫助學(xué)生理解工業(yè)機器人各部分的工作原理。第二部分 課程目標(biāo)一、課程目標(biāo)工業(yè)機器人技術(shù)是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機器人設(shè)計和使用方面基礎(chǔ)知識的專業(yè)課，本課程主要研

4、究機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計與基本理論。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工業(yè)機器人基本概念、機器人運動學(xué)理論、工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設(shè)計、工業(yè)機器人控制等方面的知識。本課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生四個方面的能力： 1、掌握工業(yè)機器人運動系統(tǒng)設(shè)計方法，具有進行總體設(shè)計的能力； 2、掌握工業(yè)機器人整體性能、主要部件性能的分析方法； 3、掌握工業(yè)機器人常用的控制理論與方法，具有進行工業(yè)機器人控制系統(tǒng)設(shè)計的能力； 4、了解工業(yè)機器人的新理論，新方法及發(fā)展趨向。二、職業(yè)能力目標(biāo)（一）、知識目標(biāo)1了解機器人的由來與發(fā)展、組成與技術(shù)參數(shù)，掌握機器人分類與應(yīng)用，對各類機器人有較系統(tǒng)地完整認識。2了解機器人運動學(xué)、動力學(xué)的基本概念，

5、能進行簡單機器人的位姿分析和運動分析。3了解機器人本體基本結(jié)構(gòu)，包括機身及臂部結(jié)構(gòu)、腕部及手部結(jié)構(gòu)、傳動及行走機構(gòu)等。4了解機器人軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)插補的基本概念和特點。5了解機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成、編程語言與編程特點。6了解工業(yè)機器人工作站及生產(chǎn)線的基本組成和特點。7對操縱型機器人、智能機器人有一般的了解。（二）、能力目標(biāo)工業(yè)機器人是機電系專業(yè)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生掌握機器人機構(gòu)設(shè)計、運動分析、控制和使用的技術(shù)要點和基礎(chǔ)理論。機器人是典型的機電一體化裝置，它不是機械、電子的簡單組合，而是機械、電子、控制、檢測、通信和計算機的有機融合，通過這門課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對機器人有一個全面、深入的認識，

6、培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識進行創(chuàng)新設(shè)計的能力，并相應(yīng)的掌握一些實用工業(yè)機器人控制及規(guī)劃和編程方法。（三）、素質(zhì)目標(biāo)本課程系統(tǒng)地介紹了機器人設(shè)計、控制、編程和使用的理論基礎(chǔ)和技術(shù)要點，包括工業(yè)機器人的一 般概論，機器人運動學(xué)，靜力/動力學(xué)分析，工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設(shè)計，工業(yè)機器人的控制和工業(yè)機器人的應(yīng)用等內(nèi)容。通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工業(yè)機器人的基本原理、基礎(chǔ)知識，對工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的總體設(shè)計方法有初步了解。第三部分 課程內(nèi)容設(shè)計一、課程項目設(shè)計機電一體化技術(shù)項目設(shè)計項目名稱子項目名稱教學(xué)模式學(xué)時1.工業(yè)機器人概述1.1理解工業(yè)機器人的由來和發(fā)展、定義、研究領(lǐng)域和學(xué)科范圍；一體化教學(xué)

7、41.2工業(yè)機器人的分類和應(yīng)用以及主要技術(shù)參數(shù)；一體化教學(xué)2.機器人本體的機械結(jié)構(gòu)2.1工業(yè)機器人的外形結(jié)構(gòu)與運動；一體化教學(xué)62.2機身機構(gòu)，臂部機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)，手部機構(gòu)和行走機構(gòu)；一體化教學(xué)2.3工業(yè)機器人機械設(shè)計的基本要求；一體化教學(xué)3.工業(yè)機器人的驅(qū)動方法3.1工業(yè)機器人的液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動；一體化教學(xué)63.2直流伺服電動機驅(qū)動；一體化教學(xué)3.3 步進電機和交流伺服電機驅(qū)動；一體化教學(xué)4.工業(yè)機器人的位置姿態(tài)描述4.1齊次坐標(biāo)、齊次變換；一體化教學(xué)44.2變換方程的建立；一體化教學(xué)5.工業(yè)機器人的運動學(xué)5.1連桿坐標(biāo)系和連桿參數(shù)，簡單的連桿坐標(biāo)系變換矩陣；一體化教學(xué)45.2典型機器人運

8、動學(xué)正問題解，機器人運動學(xué)逆解；一體化教學(xué)6.工業(yè)機器人的控制6.1工業(yè)機器人控制概述，單關(guān)節(jié)機器人控制建模與控制系統(tǒng)；一體化教學(xué)46.2多關(guān)節(jié)機器人的控制，機器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及接口；一體化教學(xué)7.工業(yè)機器人的感覺系統(tǒng)7.1機器人傳感器的選擇要求，位置和位移傳感器一體化教學(xué)47.2機器人的視覺傳感系統(tǒng)，機器人的接近覺傳感器，機器人的觸覺、力覺和壓覺傳感器。一體化教學(xué)總學(xué)時32二、項目內(nèi)容及實施包括項目及子項目名稱、學(xué)時、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法和建議、工具與媒體、學(xué)生已有基礎(chǔ)、教師所需執(zhí)教能力要求。項目編號能力訓(xùn)練、項目名稱知識內(nèi)容及要求技能內(nèi)容及要求訓(xùn)練方式手段及步驟項目一工業(yè)機器

9、人概述1.1理解工業(yè)機器人的由來和發(fā)展、定義、研究領(lǐng)域和學(xué)科范圍；1.2工業(yè)機器人的分類和應(yīng)用以及主要技術(shù)參數(shù)；1. 了解機器人的發(fā)展歷史；2. 掌握工業(yè)機器人的技術(shù)參數(shù)；3. 能通過銘牌了解機器人的功能。項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法項目二機器人本體的機械結(jié)構(gòu)2.1工業(yè)機器人的外形結(jié)構(gòu)與運動；2.2機身機構(gòu)，臂部機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)，手部機構(gòu)和行走機構(gòu)；2.3工業(yè)機器人機械設(shè)計的基本要求；1. 理解機器人的概念和分類； 2. 掌握機器人本體的機械結(jié)構(gòu)的組成，機器人的外形結(jié)構(gòu)與運動、機身和臂部機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)；3. 了解機器人的手部機構(gòu)、行走機構(gòu)；理解機器人機械設(shè)計的基本要求；項目驅(qū)動法多

10、媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法動手操作法頭腦風(fēng)暴法提問引導(dǎo)巡回指導(dǎo)法項目三工業(yè)機器人的驅(qū)動方法3.1工業(yè)機器人的液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動；3.2直流伺服電動機驅(qū)動；3.3步進電機和交流伺服電機驅(qū)動；掌握機器人的交流電動機驅(qū)動、直流電動機驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動方法；項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法項目四工業(yè)機器人的位置姿態(tài)描述4.1齊次坐標(biāo)、齊次變換；4.2變換方程的建立；1. 理解齊次坐標(biāo)、齊次變換的概念，學(xué)會變換方程的建立方法；2. 掌握機器人位置與姿態(tài)矩陣的定義、幾何意義； 項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法項目五工業(yè)機器人的運動學(xué)5.1連桿坐標(biāo)系和連桿參數(shù)，簡單的連桿坐標(biāo)系

11、變換矩陣；5.2典型機器人運動學(xué)正問題解，機器人運動學(xué)逆解；1. 重點理解連桿坐標(biāo)系、連桿參數(shù)、機器人連桿坐標(biāo)系變換矩陣、雅可比矩陣的概念； 2. 學(xué)會典型機器人的運動學(xué)正問題求解方法； 3. 掌握機器人運動學(xué)分析的D-H方法；4. 了解雅可比矩陣的定義、物理意義、學(xué)習(xí)矢量積法構(gòu)造雅可比矩陣的基本原理；5. 了解機器人運動學(xué)逆解的基本方法；項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法項目六工業(yè)機器人的控制6.1工業(yè)機器人控制概述，單關(guān)節(jié)機器人控制建模與控制系統(tǒng)；6.2多關(guān)節(jié)機器人的控制，機器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及接口；1. 掌握工業(yè)機器人的控制方式； 2. 掌握單關(guān)節(jié)機器人控制建模與控制原理；

12、3. 理解多關(guān)節(jié)機器人的控制原理；項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法項目七工業(yè)機器人的感覺系統(tǒng)7.1機器人傳感器的選擇要求，位置和位移傳感器7.2機器人的視覺傳感系統(tǒng)，機器人的接近覺傳感器，機器人的觸覺、力覺和壓覺傳感器。掌握機器人位置和位移傳感器、視覺傳感系統(tǒng)、接近覺傳感器、觸覺傳感器、力覺傳感器和壓覺傳感器的基本型式。項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法學(xué)生討論法第四部分 實施建議與教學(xué)改革一、教學(xué)評價與考核方式（一）、對學(xué)生的評價1.考核內(nèi)容參看第三部分知識內(nèi)容及要求。2.考核方法本課程的成績評定由平時成績（40%）和考試成績（60%）兩部分組成。平時成績包括出勤、討論課成績和作業(yè)成

13、績3部分。每項具體評分標(biāo)準(zhǔn)如下：1出勤及討論課成績滿分為20分，出勤成績=出勤次數(shù)/統(tǒng)計次數(shù)×10，出勤次數(shù)由課前學(xué)生簽名為依據(jù)，統(tǒng)計次數(shù)為學(xué)生出勤考核總次數(shù)。討論課成績10分，由討論課后提交的報告情況評分。 2作業(yè)成績滿分為20分，平時作業(yè)最終成績=累計作業(yè)成績/作業(yè)次數(shù)，每次作業(yè)成績依據(jù)學(xué)生提交作業(yè)的正確情況評分，每次作業(yè)成績按滿分20分打分，雷同記0分，平時作業(yè)最終成績?yōu)槔塾嬜鳂I(yè)成績的平均成績。3試卷成績滿分為60分，試卷成績依據(jù)學(xué)生考試試卷按照標(biāo)準(zhǔn)答案評分。（二）、對教師的評價按照學(xué)校相關(guān)規(guī)定進行。（三）、對課程體系的評價按照課程建設(shè)工作條例評價。二、教學(xué)建議1.本課程在教學(xué)

14、活動中，應(yīng)立足于加強學(xué)生實際操作能力的培養(yǎng)，采用項目教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.本課程的教學(xué)關(guān)鍵是現(xiàn)場教學(xué)，“教”與“學(xué)”互動，教師示范，學(xué)生操作，學(xué)生提問，教師解答、指導(dǎo)。3.在教學(xué)過程中，按照職業(yè)要求，創(chuàng)設(shè)工作情境，強化實際操作訓(xùn)練；要緊密結(jié)合職業(yè)技能證書的考核，在實操訓(xùn)練中，使學(xué)生掌握相關(guān)的工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)知識。4.在教學(xué)過程中，盡可能多的采用實物教學(xué)、多媒體教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)模式。5.盡量采用小班化教學(xué)，利于理論與實踐一體化教學(xué)。6.教師應(yīng)因材施教，著力培養(yǎng)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。7.教師應(yīng)具有雙師型工作能力，具有與課程內(nèi)容相關(guān)的工業(yè)機器人維修能力，邊操作

15、、邊演示、邊講解。三、評價建議1.改革考核手段和方法，加強實踐環(huán)節(jié)的考核，可采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的考核方法。2.結(jié)合課堂提問、學(xué)生作業(yè)，平時測驗、實驗實訓(xùn)、及考試情況，綜合評定學(xué)生的成績。3.應(yīng)注重對學(xué)生動手能力和在實踐中分析問題、解決問題能力的考核。對在學(xué)習(xí)和應(yīng)用上有創(chuàng)新的學(xué)生應(yīng)特別給予鼓勵，綜合評價學(xué)生的能力。 四、課程資源的開發(fā)與利用1.注重實訓(xùn)指導(dǎo)書和實訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和應(yīng)用。2.常用課程資源的開發(fā)和利用。利用多媒體軟件、電子教案、工業(yè)機器人各系統(tǒng)總成實物以及示教臺架等課程資源創(chuàng)設(shè)生動形象的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生對知識的理解和掌握。建議加強常用課程資源的開發(fā)，簡歷多

16、媒體課程資源的數(shù)據(jù)庫，努力實現(xiàn)跨學(xué)校多媒體資源的共享，以提高資源利用效率。3.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)課程資源。從分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源，使教學(xué)媒體從單一媒體向多種媒體轉(zhuǎn)變。4.創(chuàng)造一體化教學(xué)設(shè)備條件。具備進行多媒體教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)的專業(yè)教室；具備工業(yè)機器人維修、檢測級故障診斷所必需的實訓(xùn)設(shè)備和場所。5.產(chǎn)學(xué)合作開發(fā)實驗實訓(xùn)課程資源。充分利用各維修企業(yè)的資源，進行校企合作，建立實訓(xùn)基地，滿足學(xué)生的實訓(xùn)需求，在此過程中進行實訓(xùn)課程資源開發(fā)，同時為學(xué)生提供就業(yè)機會，開辟就業(yè)渠道。6.開放式實驗實訓(xùn)中心的利用。最大程度地利用開放式實訓(xùn)基地，進行實驗實訓(xùn)、現(xiàn)場教學(xué)，滿足學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的需求。五、教材的編寫與使用建議1.教材應(yīng)圖文并茂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對于汽車發(fā)動機結(jié)構(gòu)的認識。2.對于涉及本專業(yè)崗位的實踐活