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《工业机器人技术》课程标准doc

[课程]《工业机器人技术》课程标准

1课程概述

1.1课程名称：

工业机器人技术

1.2课程性质：

专业核心课

1.3参考学时：

56学时

1.4参考学分：

2.5学分

1.5开设时间：

第四学期

2课程性质和任务

本课程是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，是必修课。

其任务是：

使学生掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器工作站系统建模及仿真等技术，培养学生具备一定的工业机器人编程及仿真设计能力。

内容包括工业机器人典型应用案例、离线编程基础、机器人工作站系统模型、程序及轨迹设计、工业机器人现场编程基础知识等。

3课程目标

3.1知识目标

（1）熟悉工业机器人离线编程应用领域；

（2）掌握离线编程软件安装过程；

（3）掌握离线编程软件的工作界面使用方法；

（4）掌握工业机器人工作站系统外部设备模型构建方法；

（5）掌握工业机器人仿真工作站的构建流程；

（6）掌握工业机器人工作站的离线编程方法；

（7）掌握工业机器人工作站的仿真测试方法；

（8）掌握机器人工件及工作站设备的三维建模与设计分析。

（9）掌握工业机器人的现场手动操纵。

（10）掌握工业机器人的现场轨迹编程及设计。

3.2能力目标

（1）能安装工业机器人离线编程软件；

（2）能构建工业机器人工作站系统模型；

（3）能按要求在离线编程软件下编写工作站控制程序；

（4）能对工业机器人工作站进行仿真测试。

（5）能对工业机器人进行现场操纵及编程操纵。

3.3素质目标

（1）具有分析与决策能力；

（2）具有发现问题，解决问题的能力；

（3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力；

（4）具有组织管理能力；

（5）培养良好的职业素养和一定的创新意识；

（6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德；

4课程设计思路

根据职业能力标准，以重点职业能力为依据确定课程目标，依据职业能力整合所需相关知识和技能，设计课程内容，以工作任务为载体构建“能力递进”课程。

课程结构以就业岗位对就业人员知识、技能的需求取向，通过理实一体化教学、项目式技能训练、综合案例考核等活动，构建机器人工作站典型应用、轨迹设计及编程、机械及动态装置、现场编程基础等四大模块的知识结构和能力结构，形成相应的职业能力。

本课程的前续课程是《机电工程技术基础》和《PLC控制系统的设计与维护》，并为后续课程《工业机器人工作站集成与维护》、《行业应用典型工作站维护》提供相应的理论及技术支持。

课程主要内容为ISO10218-2-2011、IOS15187:

2000/GB/T19399-2003、IEC9506-3:

1991、ISO/IEC9506-3:

1991、DIN7168-91、GB/T33262-2016标准中的知识点和操作要求。

5课程教学设计

表5.1课程教学设计

序号

学习任务

职业能力

知识、技能、态度要求

教学活动设计

评价

学时

1

工业机器人简介

3.2.1

3.2.2

3.4.1

◆理解工业机器人背景

◆理解工业机器人发展

◆掌握工业机器人的机械组成及结构

◆掌握工业机器人的电气组成及结构

◆理解工业机器人的示教器功能

◆理解工业机器人控制柜功能

1.教学活动

◆以ABBIRB120实训工作站为典型案例进行教学

2.教学内容

◆工业机器人背景

◆工业机器人发展历史

◆工业机器人机械结构

◆工业机器人电气结构

◆工业机器人的示教器

◆工业机器人的控制柜

过程评价

作品考核

2

2

工业机器人离线典型应用案例

3.2.1

3.2.2

3.4.1

◆理解工业机器人在汽车制造行业的应用分析

◆理解工业机器人在食品加工行业的应用分析

◆理解工业机器人在医药生产行业的应用分析

◆理解工业机器人在机械铸造行业的应用分析

◆理解工业机器人在电子电气行业的应用分析

◆理解工业机器人在化工生产行业的应用分析

1.教学活动

◆工业机器人典型工作站应用案例教学

◆汽车制造行业

◆食品加工行业

◆医药生产行业

◆机械铸造行业

◆电子电气行业

◆化工生产行业

过程评价

作品考核

4

3

工业机器人工作站系统模型构建

3.2.1

3.2.2

3.4.1

◆熟练进行模型的选中和导入

◆熟练进行工业机器人工作站外围设备几何模型构建

◆熟练进行工业机器人第三方模型构建与导入

◆熟练进行整体工业机器人工作站模型构建

◆合理布局工业机器人工作站及设置布局

◆熟练进行与SolidWorks软件的匹配应用

1.教学活动

◆工业机器人汽车前挡风玻璃切割工作站典型案例教学

2.教学内容

◆导入模型

◆选中模型库

◆配置工业机器人

◆布局机器人工作站

◆模型库的位置设定

◆工作站整体布局

◆与SolidWorks组合

过程评价

作品考核

12

4

工业机器人编程基础及轨迹设计

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.3.1

3.3.2

3.4.1

3.4.3

3.4.4

◆熟练进行机器人手动控制及关节运动控制

◆熟练进行机器人工件坐标系的设定

◆熟练进行机器人工具坐标系的设定

◆熟练理解机器人基本运动指令的应用

◆熟练进行机器人运动轨迹路径的规划设计

◆熟练进行工作站仿真

◆熟练进行视频的录制

1.教学活动

◆工业机器人汽车前挡风玻璃切割工作站典型案例教学

2.教学内容

◆手动关节控制

◆精确坐标关节控制

◆工件坐标系设定

◆工具坐标系设定

◆基本运动指令

◆基本逻辑指令

◆运动轨迹及路径设计

◆工作站仿真与调试

◆工作站视频的录制

过程评价

作品考核

12

5

工业机器人的现场操纵

3.2.3

3.3.1

3.3.2

3.4.1

3.4.3

3.4.4

◆熟练掌握机器人使用安全

◆熟练进行示教器的使用

◆熟练掌握工业机器人坐标系

◆熟练掌握工业机器人控制器结构

◆熟练使用示教器对机器人进行手动操作

◆熟练掌握控制柜常用操作

◆熟练设置工具坐标系

◆熟练设置用户坐标系

◆熟练操作示教器激活工具坐标系

1.教学活动

◆规范启动动工业机器人，并进行手动操作。

2.教学内容

◆机器人使用安全环境、安全规程

◆示教器操作界面的认识、各功能键的作用和使用方式

◆针对工作任务要求合理选择不同的坐标系

◆控制柜常规型号与组成、控制器的组成、功能。

和机器人本体的连接。

◆工具坐标系机械接口坐标系及其设置方法

◆激活工具坐标系

◆检验工具坐标系

◆用户坐标及其设置方法

过程评价

作品考核

12

6

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.3.1

3.3.2

3.4.1

3.4.2

3.4.3

3.4.4

◆熟练掌握编程相关功能

◆熟练掌握基本指令的使用

◆熟练掌握特殊指令的使用

◆熟练掌握程序的创建、选择、复制、执行。

1.教学活动

◆根据要求程序的创建、选择、复制、执行，根据运动要求，编程

2.教学内容

◆程序的创建、选择、复制、删除、执行

◆学习机器人编程常用基本功能指令

◆学习工业机器人编程特殊功能机器人

过程评价

作品考核

12

7

期末考试

操作考试

理论考试

2

说明：

“职业能力”栏中编码的对应内容参见“Ⅰ职业能力标准”

6教学实施

6.1教学建议

（1）本课程部分内容考虑采用理实一体化教学，以典型工作任务为导向，激发学生的学习兴趣，提高学生的实际操作能力。

在教学过程中，教师示范和学生分组讨论、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在“教”与“学”过程中，充分理解和掌握工业机器人离线编程及仿真技术。

（2）在教学过程中，由于设备和场地的限制，往往制约了学生实践技能的培养，教学中可充分使用仿真、模拟软件进行训练，同时积极与企业建立密切的合作关系，充分挖掘企业的潜力，可把部分实训项目安排在企业中进行，提高学生的岗位适应能力。

（3）在教学过程中，要重视本专业领域新技术、新工艺、新材料发展趋势，贴近企业、贴近生产。

为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。

6.2参考教材选用

选取原则：

难易适中，应用性强，突出职教特色；结合各院校教学设计及实训条件，设计个性化校本教材、实训教材，以工业机器人系统集成企业或终端应用企业的真实案例，进行重新设计，转化为教学资源，配套建设相应参考教材。

（1）吴海波.《工业机器人3D仿真与离线编程》（校本）

（2）陈小艳.《工业机器人离线编程》.常州：

常州机电职业技术学院

（3）蒋庆斌，陈小艳．《工业机器人现场编程》．北京：

机械工业出版社，2014

（4）汪励，陈小艳．《工业机器人工作站系统集成》．北京：

机械工业出版社，2014

（5）各公司仿真软件使用手册、工业机器人使用手册等。

6.3教学资源

表6.2校内实训资源

序号

主要实训设备

型号规格

品牌

人数

备注

1

离线编程软件

MotoSim、RobotStudio、RoboGuide等

50

按照每人一套配置

2

系统建模软件

SolidWorks、PTCCreo、UG等

50

按照每人一套配置

3

电脑

处理器≥i5，内存≥4G，显存≥2G

50

按照每人一套配置

4

辅助教学设备

投影仪、白板、广播软件等

2

表6.3课程教学资源

序号

资源网站名称

网址

主要内容

1

中国工控网

提供最新的工控行业资讯等时效性高的信息和技术交流平台

2

国家精品课程资源网

提供各种优秀的教学资源

3

华信教育资源网

提供与课程配套的教学和学习资源

4

中国机器人应用网

http:

//www.robot-

提供工业机器人领域最前沿的科技发展方向

5

中国工业机器人网

http:

//www.robot-

工业机器人领域最新资讯

7.训练项目设计：

7.1训练项目示例一：

7.1.1项目描述

RobotStudio虚拟仿真软件主要应用于ABB工业机器人离线编程及虚拟仿真，是市场上主流的离线编程软件之一。

本项目主要针对RobotStudio6.0.1版本软件为案例背景进行软件应用分析、离线编程行业分析、软件安装与激活等内容。

7.1.2训练要求

表7.1训练要求及标准

序号

步骤

训练内容

训练标准

1

离线编程应用背景

离线编程发展、功能等

按照EN10083标准

2

RobotStudio行业应用

典型行业应用案例等

按照JB/T8430-2014标准

3

RobotStudio安装配置

正确安装、正确配置等

按照ISO10218-2-2011标准

4

RobotStudio授权激活

正确版本号、授权激活等

按照ISO10218-2-2011标准

7.2训练项目示例二：

7.2.1项目描述

工业机器人汽车前挡风玻璃切割工作站主要应用于汽车制造生产行业中，汽车前挡风玻璃的边缘切割机及其组装是其中的众多工序之一。

本项目主要针对典型的汽车前挡风玻璃模型为案例背景进行工作站设计布局、机器人参数设置、机器人程序轨迹编程等内容。

7.2.2训练要求

表7.2训练要求及标准

序号

步骤

训练内容

训练标准

1

设计工作站外围模型

图纸幅面、格式、比例尺等

按照EN10083标准

2

合理布局工作站

测量尺寸、合理布局等

按照ISO10218-2-2011标准

3

布局机器人系统

生成机器人系统等

按照GB/T33262-2016标准

4

配置机器人参数

参数配置、IO配置等

按照ISO10218-2-2011标准

5

模型修订

误差测量、图形修订

按照ISO12100-1:

2003标准

7.3训练项目示例三：

7.3.1项目描述

本项目在项目二的基础上进一步进行工业机器人编程及轨迹设计。

本项目主要针对典型的汽车前挡风玻璃模型为案例背景进行手动控制精确训练、工件坐标系、工具坐标系、基本运动指令、程序编程及轨迹设计等内容。

7.3.2训练要求

表7.3训练要求及标准

序号

步骤

训练内容

训练标准

1

手动精确控制

六关节、精确控制、误差

按照GB/T33262-2016标准

2

工件坐标系设置

右手法则、精测、比例尺等

按照ISO9787:

1999标准

3

工具坐标系设置

三点法定义、精测、比例尺

按照ISO9787:

1999标准

4

编程及轨迹设计

手动路径、自动路径等

按照ISO10218-2-2011标准

5

仿真及修订

误差测量、轨迹及精度修订

按照IEC62079:

2001标准

7.4训练项目示例四：

7.4.1项目描述

码垛应用是工业机器人最典型的应用之一，广泛应用于食品、化工、汽车、物流等各行业。

本项目主要针对标准物料包装盒为模型，在典型工业流水线输送并下料码垛为案例背景进行机械装置、Smart动态组件、码垛程序设计等内容。

7.4.2训练要求

表7.4训练要求及标准

序号

步骤

训练内容

训练标准

1

设计机械装置

精度、误差、比例尺、运动

按照GB/T14665-1998标准

2

Smart动态组件

组件模型、逻辑块等

按照ISO10218-2-2011标准

3

Smart动态逻辑

IO块、逻辑关联等

按照ISO10218-2-2011标准

4

码垛程序

逻辑、运算、误差、精度等

按照GB/T33262-2016标准

5

仿真及修订

误差测量、轨迹及精度修订

按照IEC62079:

2001标准

7.5训练项目示例五：

7.5.1项目描述

多工业机器人协同作业是工业机器人应用中的最典型应用之一，广泛应用于食品、化工、汽车、物流等各行业，随着工业生产的自动化、智能化程度不断提高，越来越多的工序均可由多台工业机器人共同完成，能够完成更为复杂的工序。

本项目主要针对两台IRB120型工业机器人进行鼠标的组装为背景案例，进行多机协同、机器人通信、并行控制、组装工艺逻辑控制等内容。

7.5.2训练要求

表7.5训练要求及标准

序号

步骤

训练内容

训练标准

1

多机器人系统

创建、布局、尺寸精度等

按照IEC9506-3:

1991标准

2

机器人通信

IO通信、Smart通信等

按照GB/T16720.3-1996标准

3

并行多机控制

Smart、多机器人系统并行

按照IEC9506-3:

1991标准

4

组装工艺控制

逻辑、量测、精度、尺寸

按照IEC9506-3:

1991标准

5

仿真及修订

误差测量、轨迹及精度修订

按照IEC62079:

2001标准

8.课程考核

8.1考核内容

本课程考核内容包括训练项目考核、综合实训作品考核和理论考核三部分，前两项考核为现场操作考核，理论考核为笔试。

训练项目考核，即对学生完成的每一个训练项目进行评价；综合实训作品考核，即学生完成本课程学习和相关训练项目后，科学设计组合项目，对学生进行本课程综合实训评价；理论考核，即学生完成本课学习各，对所学内容（主要是专业知识）进行综合评价。

表8.1考核内容

考核阶段

考核内容

考核形式

成绩比例

训练项目考核

学习态度、课堂纪律、6S管理、团队合作精神、单项实践操作技能

课堂提问、平时作业、实验报告、小论文、阶段小考、小测验等

10%

项目作品：

标注规范、设计合理、功能齐全、达到任务要求、文档制作规范等

项目（作品）考核、独立检查、提问、答辩、项目设计文档等

30%

理论考核

理论知识内容、综合知识、整体评价、应用技能、技术文档等

期终理论考试、作业文档考核，提问、答辩、阶段测试、小测验等

20%

综合实训作品考核

综合技能、职业规范、创新能力等

期终考试、项目（作品）考核、综合答辩、项目报告、大论文等

40%

8.2成绩评定表

表8.2成绩评定表

训练项目考核（40%）

综合实训作品考核（40%）

理论考核（20%）

总成绩

项目

1

项目

2

项目

3

项目4

项目4

项目6

平均

8.3评分要点与评分标准

8.3.1训练项目考核

包括学习纪律与学习态度、职业素养与规范、训练项目作品质量等方面，分别占10%、占10%、占80%。

评分标准如下：

表8.3训练项目考核评分标准

序号

考核项目

考核内容

分值

评分标准

检测结果

得分

1

作品质量

（80分）

软件版本号一致性

20

不合理每处扣2分

2

软件正确安装并配置正确

30

不合理每处扣2分

3

软件获得正版授权激活

到设计

30

不合理每处扣2分

6

职业素养与操作规范

（10分）

加工工艺方案

3

不合理每处扣1分

7

工量具、设备使用

2

不熟练酌情扣分

8

安全、规范操作

3

酌情扣分

9

爱护工量具、设备，工位清洁

2

酌情扣分

10

学习纪律与学习态度（10分）

学习纪律

4

酌情扣分

11

学习态度

3

酌情扣分

12

团队精神

3

酌情扣分

总分

100

8.3.2综合实训考核

包括职业素养与规范、作品质量，分别占20%、80%。

评分标准如下表：

表8.4综合实训考核评分标准

序号

考核项目

考核内容

分值

评分标准

检测结果

得分

1

作品质量

（80分）

方案设计合理规范

10

不合理每处扣2分

2

文档制作合理规范

10

不合理每处扣2分

3

作品标注符合规范并达到设计任务要求

到设计

10

不合理每处扣2分

4

作品功能设计合理并达到设计任务要求

40

不合理每处扣5分

功能缺失遗漏每项扣5分

5

作品程序设计合理规范并达到任务要求

10

不合理每处扣2分

材料缺失遗漏每项扣2分

6

职业素养与操作规范

（20分）

加工工艺方案

6

不合理每处扣1分

7

工量具、设备使用

4

不熟练酌情扣分

8

安全、规范操作

6

酌情扣分

9

爱护工量具、设备，工位清洁

4

酌情扣分

总分

100

9.其他

本课程标准在使用过程中，要根据教学情况进行不断的完善与修订。

教师应根据实际情况，制订教学计划，设计更加详细、完善的单元教学方案。

训练项目参考学时可以根据学校教学实际情况予以调整，以保证项目训练的正常实施。