焊接机器人基本操作及应用课程标准

《焊接机器人编程与操作技术》课程一、概述

（一）课程性质本课程标准是依据职业技术院校焊接技术应用专业教学要求而制定的，是一门专业技能课程。它的目标是使学生具备从事相关专业的高素质劳动者和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应职业变化的能力和继续学习的能力打下良好的基础。前导课程包括：机械制图、机械基础、金属材料与热处理、焊工工艺学、焊接实训、焊接设备及焊接技能上岗证。需要学生掌握一定的焊接基础知识，具有一定手工焊接操作的能力。同时还应掌握一定的电工知识，能看懂机械设备的电子线路，能读懂图纸，掌握机械基础的基本知识等。（二）课程基本理念

课程教学要以现代焊接技术技能为导向，以提升学生焊接焊接机器人知识、了解其设备的组成结构和工作原点。（三）课程设计思路

1.以介绍机器人基础知识入手，由浅入深、层层展开。以机器人的基本原理、基本概念切入，消除学生对机器人的神秘感，再进入机器人操作的内容学习。2.以图文结合的形式，将模拟图、系统图和现场照片相结合，方便学习和领悟。3.针对焊接机器人操作及应用这一课题方向，选取在市场中占有率较大的松下机器人为范本，以机器人操作技能为主要学习目的，明确教学方向。4.借鉴焊接机器人最新资料和具有代表性实际案例（附现场照片），使资料更加详实、具体，便于学习过程中开阔视野。举一反三，有助于其他品牌机器人学习，5.融入基础知识比重，注重突出技能训练，方便学生进一步学习机器人技术。6.拓展自动化焊接的领域和空间，适应焊接技术的不断发展。理论知识与实际操作相结合，重在技能训练的宗旨，有如下基本要求:7.先进行理论教学（包括安全教育），约占总课时的1/3时间，实际操作约占2/3时间。8.教学中结合电子教案（PPT辅助教材）、教学挂图、教具或实地观摩等多种形式。由于近些年人们在焊接岗位的从业意愿下降，同时伴随着产业结构调整以及企业的设备升级换代，在我国，焊接机器人以每年以35%以上的增速不断扩展，在提高企业产能和产品质量方面发挥了重要作用。但是，具有焊接专业知识的机器人编程操作的应用人才却十分缺乏，制约了我国机器人应用技术更大程度的发展。此前，机器人操作培训工作属于销售公司售后服务范畴，参照操作说明书学习简单操作，难以满足企业对该岗位的人才需求。因此，在中职学校开设机器人技能学习课程，开发制作适合职业技术教育的焊接机器人网络教材资源库非常必要，能使更多的学生有机会学习焊接机器人操作知识，丰富和完善焊接机器人的教学资源，以适应焊接自动化技术应用领域日益日新月异的发展需要。二、课程目标（一）专业能力目标1.了解焊接机器人的发展历史和发展趋势；2.掌握机器人主要技术参数及控制原理，焊接机器人组成、各关节的定义；3.掌握焊接机器人手动模式（Teach）、自动模式(Auto)、程序文件编辑等操作；4.学生能进行机器人参数设定、焊接电源参数的设定及其他功能设定；5.学生能够处理简单的机器人焊接工艺，并进行简答零件的编程示例，能够解读程序；6.学生会查阅相关的国家标准和技术手册；7.学生能够对焊接机器人进行日常保养维护；8.学生能综合运用所学的知识，在教师的指导下完成焊接机器人的操作，能够焊接简单零件。（二）方法能力目标1.具有较好的学习新知识和技能的能力。2.具有独立分析问题与解决问题的能力。3.具备查阅相关资料、手册独立编写焊接语句，完成焊接组合件设计的能力。（三）社会能力目标以焊接机器人操作和实际焊接为主要目的，针对焊接机器人这一领域中的应用主题，结合企业产品特点，理论与实践相结合、实训与生产相结合，突出技能训练的宗旨，使学习过程具有针对性和实用性，以适应企业的产业升级和岗位需求。同时培养学生较强的组织和团队协作能力，以及较强的敬业精神和良好的职业道德。更好地适应社会生产的需求。具有遵守制度的精神，能吃苦耐劳，积极上进。三、教学整体要求（一）课程定位本课程是中等职业（专业）学校焊接专业的一门专业技能课程。它的目标是使学生具备从事焊接专业的机器人焊接技能人员和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应现代焊接技能岗位的能力打下良好的基础。（二）教学条件1.教学要求：理论知识与实际操作相结合，重在技能训练的宗旨，提出如下基本要求:（1）先进行理论教学（包括安全教育），占总课时的约1/5时间，实际操作占4/5时间。（2）充分利用数字化网络资源：电子教案（PPT辅助教材）、模拟仿真、视频、教具或实地观摩、理实一体教学、顶岗实习等多种形式开展教学。（3）实训场地通风好、宽敞、明亮。机器人运动区域应有安全警示标志。按3-5人左右为一小组，合理组织和安排人员。实训教师应熟悉机器人的编程及操作，指导学生正确操作机器人，并严格遵守安全事项和机器人操作规程。（4）参加本课程学习的学生要经过电工基础课程的学习、具有一定的焊接知识，有一定英语基础和计算机操作基础。从理论到实际，要经过一个由眼到脑再到手的学习适应过程。另外，由于设备贵重，一般的教学点都存在机器人数量不足情况。此时应合理组织调配，保证每个学生的上机操作时间。机器人焊接工艺的掌握需要进行一定时间的焊接实践才能积累一些经验。避免出现学生扎堆拥挤、抢位等安全隐患。2.教学设备、辅助工具准备（1）理论部分：书本教材、数字化网络教学资源库、多媒体教学设备，模型、教具等。（2）实操部分：焊接机器人设备及辅助工具（焊接工作台、夹具、焊丝、气体、排烟除尘设备、劳动保护用品：防护服，手套、焊接面罩）。并准备各种形状工件（方形、圆形、直线型、弧线型）；接头形式（板对接、角接、管接）等，或以实际焊接工件进行练习。3.实训注意事项（1）上机前再次强调机器人操作安全条例、操作规程以及焊接防护的注意事项。（2）初学者容易发生撞枪，先在纸箱上练习机器人移动和示教方法，熟练后再以实际工件练习。（3）培养编程示教工作岗位必须具备的"专注、细心、精准、安全"职业特质，练习眼脑手的熟练配合，直至熟练掌握。四、课程内容及标准教学要采取项目教学法，以工作任务为出发点，激发学生的学习兴趣，教学中要注重创设教学情境，采取理论实践一体化教学模式，要充分得用挂图、视频、投影、多媒体等现代化教学手段与演示、操作相结合的一体化教学方法。（一）项目教学内容实训项目一焊接机器人技术基础知识【实训目的要求】了解我国在机器人领域的发展现状浅析，焊接机器人的定义、特点、使用场合。机器人的参数，焊接机器人组成形式及各部位（件）的功能。机器人外部轴、机器人控制原理及机器人运动数据，示教再现的概念。机器人的技术性能及重要参数、焊接机器人构成及各部件的名称及功能。【教学重点】机器人基本知识、工业机器人工作原理、机器人焊接系统的组成及特点。【教学难点】工业机器人工作原理、示教再现及运动数据任务一：绪论【工作任务】安全教育，了解本门课的教学任务，对焊接机器人的初步熟悉。【职业能力（实训技能要求）】了解机器人学三原则及实习课程的注意事项。任务二：焊接机器人技术基础知识【工作任务】熟悉焊接机器人的工作原理，焊接系统的组成与特点。【职业能力（实训技能要求）】1.了解工业机器人的组成；2.了解工业机器人的结构与工作原理；3.了解工业机器人机械部分的结构特点；4.了解工业机器人焊接系统的组成和工作原理；实训项目二机器人的安全操作知识【实训目的要求】熟悉操作面板，伺服开关、模式选择开关、拨动按钮、确认健（回车健）与删除键、功能键、左右切换健（亦称平移键或左右上档健），在屏幕上操作移动光标、选择菜单、输入数值、输入字母及示教器各部位的名称、在线帮助系统等。熟知示教器上各个开关和按健的功能及使用。特别是紧急停止、暂停、启动开关、安全开关的正确使用。掌握机器人操作安全操作规程。【教学重点】本章为重点内容，需完全掌握。【教学难点】针对示教工作，操作者的眼力很重要，目视要精准！如何做到眼到手到？眼、脑、手协调配合及熟练操作？要对示教器的开关和按键功能了如指掌，通过不断练习达到熟练。任务一：焊接机器人操作安全及操作规程【工作任务】牢固树立机器人焊接安全所具有的重要性、与人工焊接作业的相同点和不同之处，熟记焊接机器人操作安全及操作规程，并严格遵照执行。【职业能力（实训技能要求）】熟悉焊接机器人的操作规程及操作安全，保障人员及设备安全。任务二：示教器面板【工作任务】了解焊接机器人的功能和作用。熟悉操作面板，伺服开关、模式选择开关、拨动按钮、确认健（回车健）与删除键、功能键、左右切换健（亦称平移键或左右上档健），在屏幕上操作移动光标、选择菜单、输入数值、输入字母及示教器各部位的名称、在线帮助系统等。【职业能力（实训技能要求）】掌握控制面板的正确操作。实训项目三机器人操作技术【实训目的要求】了解闭合伺服电源、用户ID设定、手动操作、转换坐标系统、机器人运动图标、编写示教程序、创建一个新程序，熟练掌握移动机器人技术。掌握缩短焊接节拍的方法；熟知送丝速度、焊丝干伸长、焊枪运行方向的影响、干伸长对焊道的影响保护气、焊枪角度影响、焊接工艺的缺陷及防止措施。【教学重点】运动命令、示教及示教点的保存及设定。该章为本教材的重点内容，需完全掌握。【教学难点】机器人的移动操作任务一：创建新的程序文件【工作任务】了解闭合伺服电源、用户ID设定、手动操作、转换坐标系统、机器人运动图标、编写示教程序、创建一个新程序。【职业能力（实训技能要求）】能熟练创建新的程序，完成机器人编程的前期步骤。任务二：机器人的移动操作【工作任务】熟悉机器人的几种坐标系，熟练切换各坐标系，熟悉各手臂的运动范围，操控方向。【职业能力（实训技能要求）】能熟练操作机器人运动到需要到达位置。实训项目四机器人的编程及焊接应用【实训目的要求】掌握示教和保存示教点、插补方式、运动命令、示教速度、直线的示教、示教点的保存及设定、暂停和再起动、直线编程焊接、圆弧编程焊接、摆动编程及焊接、自行车三角架示教编程（焊接）。示教点的修改、跟踪、工艺参数设定和机器人设定等相关操作。掌握机器人（薄板）焊接工艺的内容、以及焊道外观及形成过程、常见的焊接缺欠、焊接不良及原因、机器人焊枪种类等，了解离线编程的步骤及方法。【教学重点】几种插补方式及编程和焊接，为本章的重点。【教学难点】实际生产中如何由简单的系统完成复杂的焊接工艺任务一：直线编程及焊接【工作任务】掌握直线焊接运动方式的编程，及对应工艺参数的设定。【职业能力（实训技能要求）】掌握点到点，直线运动两种编程方法。任务二：圆弧编程及焊接【工作任务】掌握圆弧焊接运动方式的编程，及对应工艺参数的设定。【职业能力（实训技能要求）】掌握焊接圆及弧线的编程方法。任务三：直线摆动编程及焊接【工作任务】掌握焊接直线摆动的编程方法，及对应工艺参数的设定。【职业能力（实训技能要求）】掌握不同形状的工件的直线摆动编程方法任务四：圆弧摆动焊接编程及焊接【工作任务】掌握多层多道圆弧摆动焊接方式的编程，及对应工艺参数的设定。【职业能力（实训技能要求）】掌握圆弧摆动多层多道焊接的编程方法任务五：自行车三角架示教（焊接）【工作任务】掌握自行车三角架等多种工件的编程方法，及对应工艺参数的设定。【职业能力（实训技能要求）】熟练掌握自行车三角架等组合件的编程方法和焊接。任务六：离线编程方法【工作任务】了解机器人离线编程方法，熟悉DTPS等软件系统的使用。【职业能力（实训技能要求）】了解机器人离线编程编程方法实训项目五机器人设备的使用与保养等【实训目的要求】机器人本体、连接电缆、控制装置及示教器、焊枪、焊接电源进行日常检查和保养的必要性。学会一般故障的检查和处理。准确描述机器人机器人的故障现象及原因，能够配合厂方售后服务人员处理现场问题。【教学重点】修复焊接回路部位螺丝松动、送丝路径顺畅、零配件损耗及更换。【教学难点】故障类型及判断。任务一：设备的保养【工作任务】机器人本体、连接电缆、控制装置及示教器、焊枪、焊接电源进行日常检查和保养的必要性。【职业能力（实训技能要求）】熟悉设备的日常检查及保养。任务二：设备的维护【工作任务】排除机器人故障现象及原因。熟悉设备的调零位方法【职业能力（实训技能要求）】一般故障的判断及处理及校枪。（二）课时分配序号项目序号任务课时单元考核比例1项目一：焊接机器人技术基础知识1任务一：绪论45%2任务二：焊接机器人技术基础知识45%2项目二：机器人安全操作知识1任务一：焊接机器人操作安全410%2任务二：控制面板45%3项目三：机器人操作技术1任务一：创建新的程序文件45%2任务二：机器人的移动操作85%4项目四：机器人的编程及焊接应用1任务一：直线编程及焊接810%2任务二：圆弧编程及焊接810%3任务三：直线摆动编程及焊接810%4任务四：圆弧摆动焊接编程及焊接810%5任务五：自行车三角架示教（焊接）1610%6任务六：离线编程方法165%5项目五：机器人设备的使用与保养1任务一：设备的保养45%2任务二：设备的维护45%合计：100100%（三）教学目标在完成焊接机器人的各项教学实训后，能达到焊接机器人技能等级鉴定中级工水平。后期顶岗实习期间，要结合生产实践，进一步学习机器人焊接工艺，熟练掌握实际生产中的各种编程技巧，培养焊接机器人生产中解决实际问题的能力。五、教学实施建议（一）推荐教材1.《焊接机器人基本操作及应用》刘伟、周广涛、王玉松编写2012年电子出版社出版2.《机器人技术基础》刘极峰著2006年高等教育出版社出版（二）教学参考资料1．林尚扬等著《焊接机器人及其应用》机械工业出版社,2000年7月2．吴林等著《智能化焊接技术》国防工业出版社，2000年8月3．陈善本等著《焊接过程现代控制技术》哈工大出版社,2001年5月4.《焊接手册》中国机械工程学会焊接学会编2001年机械工业出版社出版5.《工业机器人实操及应用技巧》叶晖管小清著2010年机械工业出版社出版6.《机器人技术手册》日本机器人学会编2006年出版宗光华程君实等译。（三）教师素质要求取得中国焊接协会弧焊机器人操