《工业机器人典型应用》教学大纲

《工业机器人典型应用》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：22159041课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：大学物理、机器人工程学、机器人编程与操作等后续课程：机器人系统集成技术适用专业：自动化开课单位：智能工程学院一、课程说明《工业机器人典型应用》是自动化专业的一门专业选修课。本课程是一门多学科的综合性技术，使学生对工业机器人典型应用系统有一个完整的理解，通过本课程的学习，使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的行业应用特点，培养学生在工业机器人技术方面分析与解决问题的能力，使学生在工业机器人技术方面具有一定的动手能力，同时对各类工业机器人应用有较系统的认识，为毕业后从事相关工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解机器人工作站相关基本技术，掌握机器人的基本编程。课程目标2：掌握机器人工作站典型应用中的配置及相关编程指令。课程目标3：掌握机器人工作站中系统构成单元及相关辅助设备控制技术，了解机器人工作站的行业应用特点。了解学科方面的技术标准体系、重要新技术成就及学科的发展趋向，能提出多种技术方案，并对其进行对比、论证和优化。三、课程目标与毕业要求《工业机器人典型应用》课程教学目标对自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌掌握机器人工程领域所需的数学（高等数学、概率论与数理统计、线性代数、复变函数与积分变换）、大学物理等科学知识，具备理解和表述复杂工程的计算和分析能力。课程目标1：了解机器人工作站相关基本技术，掌握机器人的基本编程。M2.问题分析2.1应用数学、物理、计算机、机电控制等基本原理，正确识别表述机器人工程领域的复杂工程问题。课程目标2：掌握机器人工作站典型应用中的配置及相关编程指令。H3.设计/开发解决方案3.2能够通过单元集成和优化，进行机械电子结构、智能算法、系统集成等部件的应用与设计。课程目标3：掌握机器人工作站中系统构成单元及相关辅助设备控制技术，了解机器人工作站的行业应用特点。了解学科方面的技术标准体系、重要新技术成就及学科的发展趋向，能提出多种技术方案，并对其进行对比、论证和优化。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.工业机器人基础操作知识1.1工业机器人典型应用工作站，工业机器人软件；1.2工业机器人现场通信总线和PC端的串口通信；1.3工业机器人通信方式。教学要求：熟练掌握工业机器人常用功能使用技能；熟练掌握工业机器人现场通信总线和串口通信。重点:工业机器人软件知识，工业机器人通信串口参数设置。难点：工业机器人通信串口参数设置。223工业机器人典型应用——弧焊2.1弧焊机器人工作站主要单元组成；2.2机器人焊接指令，弧焊机器人的特点；2.3焊接中的常见故障，编程技巧，应用中存在的问题和解决措施。教学要求：了解弧焊机器人工作站单元组成；学会使用机器人焊接指令；掌握通过机器人编写弧焊程序的技巧，掌握处理弧焊过程中出现问题的方法。重点：焊接系统的参数与硬件接口，焊接工艺包软件及其配置，焊接指令。难点：焊接工艺包软件及其配置，焊接指令及焊接系统连接。21、33.工业机器人典型应用——分拣插件3.1分拣插件机器人工作站的主要组成单元，分拣机器人相关指令、I/O配置；3.2创建工具数据、基坐标数据和有效载荷；3.3独立完成程序编写。教学要求：了解工业机器人分拣插件，了解分拣插件工作站的主要组成单元；创建分拣插件所需的工具数据、基坐标数据；了解机器人常用运动指令、I/O控制指令、逻辑控制指令，学会使用WorkVisual编写分拣插件程序完成调试。。重点:常用运动指令与逻辑控制指令，分拣程序。难点:分拣机器人运动指令、I/O控制指令和逻辑控制指令运用。221、34.工业机器人典型应用——搬运码垛4.1搬运码垛机器人工作站主要组成单元；4.2搬运码垛机器人复杂程序数据赋值、安全门安全围栏设定；4.3搬运码垛机器人通信，机器人中断程序；教学要求：理解并掌握搬运码垛机器人工作站的主要组成单元；机器人I/O配置方法；机器人中断程序的使用和通信。重点:搬运码垛机器人I/O配置方法，机器人安全门安全围栏设定。难点:搬运码垛机器人程序赋值及I/O配置方法。421、35.工业机器人典型应用——自动锁螺丝5.1机器人自动锁螺丝；电批工具的使用、工具坐标的建立、I/O配置；机器人自动锁螺丝视觉识别；通过NIVisionforLabVIEW软件编程实现螺丝孔位置、数量识别。教学要求:掌握机器人自动锁螺丝的应用方法；掌握工业机器人自动锁螺丝的程序编写技巧。重点:机器人自动锁螺丝视觉识别，机器人自动锁螺丝常用指令。难点:机器视觉系统在自动锁螺丝中螺丝孔位置、数量编程。22、36.工业机器人典型应用——抛光打磨6.1抛光打磨的行业应用，抛光打磨的工艺，抛光打磨的工具，抛光打磨机器人的相关指令，机器人工具坐标系、工件坐标系的建立。教学要求:了解工业机器人抛光打磨的应用，了解抛光打磨的工艺，了解抛光打磨工作站的主要组成单元，创建抛光打磨所需的工具数据、工件坐标数据，编写抛光打磨程序并完成调试。重点:抛光打磨的工艺特点，工具数据和工件坐标数据。难点:抛光打磨所需的工具数据和工件坐标数据。21、2、37.工业机器人典型应用——铣削加工7.1机器人离线编程软件的应用场合；7.2机器人离线编程软件、机器人安全接口；7.3机器人工具坐标的测量。教学要求：了解机器人铣削加工中的工作流程；掌握使用千分表和寻边器这两种测量仪器的方法；了解机器人离线编程软件SpurCam。重点:机器人离线编程软件，对刀系统。难点:机器人离线编程软件，对刀系统。21、2、38.工业机器人典型应用——综合应用8.1多功能机器人工作站的自动分拣、自动码垛功能；8.2吸嘴工具的使用、工具坐标的建立，I/O配置。教学要求：熟悉机器人自动分拣、机器人自动码垛；掌握工业机器人程序编写技巧。重点：机器人智能码垛工艺，机器人智能分拣工艺。难点：码垛与分拣程序编写与调试。821、2、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.工业机器人认知实验内容：介绍机器人的组成，各种运动的实现、机器人的机械结构、技术参数。实验要求：了解介绍机器人的组成，各种运动的实现、机器人的机械结构、技术参数。222.工业机器人分拣插件实验内容：利用工业机器人实现对输送线上的工件的分拣。实验要求：熟练掌握编程技巧。223.工业机器人搬运码垛实验内容：利用工业机器人实现对流水线上工件进行搬运码垛。实验要求：熟练掌握编程技巧。22.、34.工业机器人综合应用实验内容：将工业机器人的分拣与搬运码垛结合实现对工件进行自动分拣、自动码垛等操作。实验要求：熟练掌握编程技巧。22.、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选常用工业机器人工作站作为教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；提供灵活的自主学习平台。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源库1.推荐教材：（1）张宏立.《工业机器人典型应用》[M].北京：北京理工大学出版社.2017.（2）叶晖.《工业机器人典型应用案例精析》[M].北京：机械工业出版社.2015.2.参考书：（1）李良军.《工业机器人技术》[M].北京：高等教育出版社.2020.（2）宋宝玉.《工业机器人应用基础》[M].北京：高等教育出版社.20173.期刊：（1）机器人[J].（2）AdvancedRobotics.UnitedKingdom.（3）IEEETransactionsonRobotics.UnitedStates.4.网络资源：（1）工业机器人现场编程./course/CZMEC-1001755275.（2）工业机器人编程与调试./course/CZILI-1001755311.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现5（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√221实验15（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√555作业20（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√1082期末考核60（1）实操成绩100分，以实操成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核常用工作站操作编程经验；常用工业机器人工作站构成部分。（3）考试题型为：任务实操。√√√252510合计：100分424018八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以作业评价、课内实验、课堂讨论、期末实操考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末实操考核成绩和过程性考核评价成绩组成。其中作业评价、课内实验、课堂讨论等过程性评价成绩为100分（权重40%），期末实操考核100分（权重60%）。过程性评价和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现12.5积极参与教学活动，踊跃回答问题，到课率大于90%。认真参与教学活动，回答问题，到课率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题，到课率大于80%。上课不认真，偶尔参与教学活动，到课率大于80%。上课不认真，不参与教学活动，到课率大于80%。作业37.5作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%.不交作业4次以内，准确率大于60%.不交作业5次以上，准