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)以高等職業(yè)

2、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(rèn)識，為學(xué)生進(jìn)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)生觸類旁

3、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(dá)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(xì)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，本課程主要研究機器人的

4、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(jìn)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(jìn)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(rèn)識。2. 了解機器人運動學(xué)、動力學(xué)的基本概念，能進(jìn)行簡單

5、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

6、入的認(rèn)識，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(jìn)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

7、化教學(xué)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(jìn)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

8、人運動學(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、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p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)機器人的技木參數(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)生討論法項目一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

10、法多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(jìn)電機和交流伺服電機驅(qū)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)動方項目驅(qū)動法多媒體講授法師生互動法動；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

11、單的連桿坐標(biāo)系變換矩陣；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

12、與控制原理；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

13、課成績和作業(yè)成績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)X10,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(jìn)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

14、 .本課程在教學(xué)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

15、工業(yè)機器人維修能力，邊操作、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)I、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(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握

16、。建議加強常用課程資源的開發(fā)，簡歷多媒體課程資源的數(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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行實驗實訓(xùn)I、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(rèn)識。2 .對于涉及本專業(yè)崗位的實踐活動，