工业机器人技术及应用教案大纲

《工业机器人技术及应用》课程教学大纲

Technologyandapplicationofindustrialrobotcoursesyllabus

课程编号适用年级大学三年级开课学期

xxxx6(7)

（四年级）

CoursenumberApplicablegradeOpeningSemester

学分理论学时实践学时

33216

CreditTheoreticalhoursPracticalhours

一、课程说明(CourseDescription)

《工业机器人技术及应用》是智能制造工程专业方向课程的必修课程，通常在第六学期或第

七学期开设。该课程主要包括工业机器人基础理论、任务编程、智能感知和系统集成等内容。通

过本课程的学习，使学生掌握工'业机器人机构/控制模块、运动学原理和典型工艺集成系统，能够

解决机器人在物料搬运、产品焊接及成品装配等典型智能制造工序中的实际问题。激发学生的爱

国热情，培养学生积极投身国家智能制造专项建设、培养学生为建设制造强国而奋斗的精神。

Technologyandapplicationofindustrialrobotisacompulsorycourseofintelligentmanufacturing

engineering,whichisusuallyopenedinthesixthorseventhsemester.Thiscoursemainlyincludesbasic

theoryofindustrialrobots,taskprogramming,intelligentperceptionandsystemintegrationThrough

(hestudyof(hiscourse,studentscanmasterthemechanism/controlmodule,kinematicsprincipleand

typicalprocessintegrationsystemofindustrialrobot,andsolvethepracticalproblemsofrobotin

typicalintelligentmanufacturingprocessessuchasmaterialhandling,productweldingandfinished

productassembly.Tostimulatestudents'patrioticenthusiasm,cultivatestudentstoactivelyparticipate

inthenationalintelligentmanufacturingspecialconstruction,cultivatestudents'spiritofstiivingfor

buildingamanufacturingpower.

二、本课程与其他课程的联系与分工(Therelationshipanddivisionoflaborbetween

thiscourseandothercourses)

本课程的先修课程为“智能制造工艺学”“高等数学”“机械原理”“单片机原理与应

用”“电工电子技术”等课程。

Theprerequisitecoursesofthiscourseareintelligentmanufacturingtechnology,higher

mathematics,mechanicalprinciple,hydraulicandpneumatictransmissionandelectromechanicaldrive

control.

三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑关系(Curriculumobjectivesandthe

supportingrelationshiptograduationrequirements)

1.课程目标(Curriculumobjectives)

本课程以了解工业机器人的分类、典型应用及产业现状为切入点，重点介绍工业机器人系统

应用中运动轨迹、工艺条件和动作次序等核心编程知识，尤其以提质增效为宗旨的机器人应用系

统参数调控原理和方法，使学生能够解决机器人在物料搬运、产品焊接及成品装配等典型智能制

造工序中的实际问题，以期培养学生综合运用所学专业知识分析和解决复杂工程问题的能力。

Understandingiheclassification,typicalapplicationsandindustrialstatusofindustrialrobotsas

thestartingpoint,thiscoursefocusesonthecoreprogrammingknowledgeofmotiontrajectory;process

conditionsandactionsequenceintheapplicationofindustrialrobotsystem,especially(heprincipleand

methodofparameterregulationofrobotapplicationsystemfbrthepurposeofimprovingqualityand

efficiency.Studentscansolvethepracticalproblemsofrobotintypicalintelligentmanufacturing

processessuchasmaterialhandling,productweldingandfinishedproductassembly.Inorderto

cultivatestudents'abilitytoanalyzeandsolvecomplexengineeringproblemsbycomprehensively

applyingtheprofessionalknowledgetheyhavelearned.

(1)知识目标(Knowledgegoals)

1)能够列举工业机器人系统的组成并阐明其工作原理：

Lisithecomponentsofanindustrialrobotsystemandexplainhow(heywork.

2)能够辨识工业机器人系统运动轴类型及常见的点动坐标系；

Identifythemotionaxistypesandcommonjogcoordinatesystemsofindustrialrobotsysiems.

3)能够归纳工业机器人任务示教的主要内容和基本流程；

Summarizethemaincontentandbasicprocessofindustrialrobottaskteaching.

4)能够根据任务要求合理开展机器人任务规划和运动规划：

Reasonablycarryoutrobottaskplanningandmotionplanningaccordingtotaskrequirements.

5)能够使用机器人编程指令完成直线、圆弧及摆动轨迹的任务编程；

Userobotprogramminginstructionstocomplete(hetaskprogrammingofstraightline,arcand

swingtrajectory.

6)能够区别机器人I/O信号并实现周边(工艺)辅助设备的协同(调)动作。

DistinguishtheI/Osignalsoftherobotandrealizethecoordinated(adjustment)actionofthe

peripheral(process)auxiliaryequipment.

7)能够应用专业知识，设计机器人搬运、码垛、焊接、涂装、装配典型工艺系统集成方案,

分析解决工程实际问题。

Canapplyprofessionalknowledge,designrobothandling,stacking、welding,painting,assembly

andothertypicalprocesssys:emintegrationscheme,analyzeandsolvepracticalengineeringproblems.

(2)能力培养(Abilitytraining)

1)能够适时选择恰当的点动坐标系完成机器人的增量点动和连续移动(或转动)。

Selecttheappropriatejogcoordinatesystemattherighttimetocompletetheincrementaljogand

2

continuousmovement(orrotation)oftherobot.

2)能够快速运用接触法和直接输入法完成机器人工具坐标系的设置。

Quicklyusecontactmethodanddirectinputmethodtocompletethesettingofrobottool

coordinatesystem.

3)能够创建、编辑、测试和运转机器人任务程序。

Beabletocreate,edit,testandrunrobot(askprograms.

4)能够根据作业缺陷灵活调整机器人工具姿态和工艺条件。

Flexiblyadjusttherobottoolattitudeandprocessconditionsaccordingtotheoperationdefects.

5)能够使用示教盒实时监测机器人系统运动和I/O接口状态。

UsetheteachingboxtomonitortherobotsystemmotionandI/Ointerfacestatusinrealtime.

6)能够完成简单的机器人搬运、码垛、焊接、涂装、装配任务示教。

Completesimpletasksofrobothandling,stacking,welding,paintingandassembly.

(3)思、政FI标(Ideologicalandpoliticalobjectives)

1)通过对工业机器人等智能装备技术的认知学习，了解该领域的“卡脖子”问题，激发学

生的责任感、使命感和爱国主义情怀；

Throughthecognitivelearningofintelligentequipmenttechnologysuchasindustrialrobots,

studentscanunderstandthe"stuckneck"probleminthisfield,soastostimulatestudents'senseof

responsibility,missionandpatriotism.

2)将“工匠精神”贯穿任务各个阶段，激励学生在学习和实践过程中不畏艰难、严谨思维

和团结协作：

The"craftsmanspirit"runsthroughallstagesofthetask,withthepurposeofinspiringstudentsto

bebrave,rigorousthinking,unitedandcollaborativeintheprocessoflearningandpractice.

3)将所学知识综合运用在实际操作过程中，适应现代智能制造技术发展，培养具有较强实

践能力和创新精神的高素质复合型技术人才。

Studentswillcomprehensivelyapplywhattheyhavelearnedintheactualoperationprocessto

adapttothedevelopmentofmodernintelligentmanufacturingtechnology.Cultivatehigh-quality

compoundtechnicaltalentswithstrongpracticalabilityandinnovativespirit.

2.课程目标对毕业要求指标点的支撑(Thesupportofcurriculumgoaltograduation

requirementindexpoint)

课程目标

毕业要求指标点

Courseobjectives

Graduationrequirementindexpoint

123

2.1能识别和判断智能制造工程问题的关键环节和参

数。f

V

Canidentifyandjudge(hekeylinksandparametersof

intelligentmanufacturingengineeringproblems.

3

了解工业机器人的基本概念、发展概况、常见分类、典型应用以及产业现状。

Understandthebasicconceptofindustrialrobot,developmentoverview,commonclassification,

typicalapplicationandindustrialstatus.

2.工业机器人的机械结构和运动控制(Mechanicalstructureandmotioncontrolofindustrial

robot)

掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能：了解工业机器人的常见技术指标；理解工业机

器人的关节构型、关节驱匈和关节传动。重点掌握垂直多关节型工业机器人的机构构型。了解连

杆与坐标系基本描述；掌握工业机器人运动学分析的两类基本问题：理解工业机器人动力学分析:

理解工业机器人点位控制、连续路径控制和轨迹控制原理，了解其应用。重点掌握机器人运动学

正解和逆解，难点是机器人动力学分析。

Masterthestructureandfunctionofeachpartoftheindustrialrobot;understandthecommon

technicalindicatorsoftheindustrialrobot;understandthejointconfiguration,jointdriveandjoint

transmissionoftheindustrialrobot.Thekeypointistomasterthemechanismconfigurationofvertical

multijointindustrialrobot.Understandthebasicdescriptionofconnectingrodandcoordinatesystem;

masterthetwobasicproblemsofkinematicsanalysisofindustrialrobot;understandthedynamic

analysisofindustrialrobot;understandtheprincipleofpointpositioncontrol,continuouspathcontrol

andtrajectorycontrolofindustrialrobot,andunderstanditsapplication.Itisimportanttomasterthe

forwardandinversekinematicssolutionsoftherobot,andthedifficultyisthedynamicanalysisofthe

robot.

3.工业机器人的手动操作(Manualoperationofindustrialrobot)

熟悉工业机器人的安全使用规范以及示教盒屏幕、按键布局；掌握工业机器人本体轴及其系

统附加轴的手动控制方式；掌握工业机器人点动控制的基本流程及其在典型坐标系中的运动特

点。重点掌握使用示教盒任意点动机器人本体轴及具系统附加轴。难点是选择合适的坐标系手动

控制机器人运动。

Befamiliarwiththesafeusespecificationsofindustrialrobots,aswellasthescreenandkey

layoutoftheteachingbox;Masterthemanualcontrolmodeofindustrialrobotbodyaxisanditssystem

additionalaxis;Masterthebasicprocessofindustrialrobotinchingcontrolanditsmotion

characteristicsintypicalcoordinatesystem.Focusonusingtheteachingboxtojog(hebodyaxisofthe

robotandtheadditionalaxisofthesystem.Thedifficultyistoselectanappropriatecoordinatesystem

tomanuallycontroltherobotmotion.

4.工业机器人的任务编程(Taskprogrammingofindustrialrobot)

掌握工业机器人任务示教的主要内容；了解工业机器人的在线示教和离线编程。重点掌握工

业机器人系统运动轴和任务编程主要内容，难点是工业机器人坐标系及机器人在不同坐标系下的

运动特点。

Masterthemaincontentofindustrialrobottaskteaching;understandtheonlineteachingand

offlineprogrammingofindustrialrobot.Thekeypointis(omasterthemotionaxisandtask

programmingofindustrialrobotsystem.Thedifficultyisthecoordinatesystemofindustrialrobotand

5

themotioncharacteristicsofrobotindifferentcoordinatesystems.

5.搬运机器人认知与应用(Cognitionandapplicationofhandlingrobot)

了解搬运机器人的常见分类；掌握搬运机器人的系统组成；了解搬运机器人的生产布局；掌

握上下料机器人系统集成技术以及编程调试。重点掌握搬运机器人的系统组成及集成技术，难点

是控制系统集成设计。

Understandthecommonclassificationofhandlingrobot;masterthesystemcompositionof

handlingrobot;understandtheproductionlayoutofhandlingrobot;masterthesystemintegration

technologyandprogrammingdebuggingofloadingandunloadingrobot.Thekeypointistomasterthe

systemcompositionandintegrationtechnologyofthehandlingrobot,andthedifficultyistheintegrated

designofthecontrolsystem.

6.码垛机器人认知与应用(Cognitionandapplicationofpalletizingrobot)

了解码垛机器人的常见分类；掌握码垛机器人的系统组成；了解码垛机器人的生产布局；掌

握码垛机器人系统集成技术以及编程调试。重点掌握码垛机器人的系统组成及集成技术，难点是

控制系统集成设计。

Understandthecommonclassificationofpalletizingrobot;masterthesystemcompositionof

transportrobot;understandtheproductionlayoutofpalletizingrobot.Thekeypointistomasterthe

systemcompositionandintegrationtechnologyofthepalletizingrobot,andthedifficultyisthe

integrateddesignofthecontrolsystem.

7.焊接机器人认知与应用(Cognitionandapplicationofweldingrobot)

了解焊接机器人的常见分类：掌握焊接机器人的系统组成；了解焊接机器人的生产布局；掌

握弧焊机器人系统集成技术以及编程调试。重点掌握弧焊机器人的系统组成及集成技术，难点是

机器人弧焊工艺调试。

Understandthecommonclassificationofweldingrobot;masterthesystemcompositionofwelding

robot;understandtheproductionlayoutofweldingrobot;masterthesystemintegrationtechnologyand

programmingdebuggingofarcweldingrobot.Thekeypointistomasterthesystemcompositionand

integrationtechnologyofarcweldingrobot,andthedifficultyisthedebuggingofrobotarcwelding

process.

8.涂装机器人认识与应用(Cognitionandapplicationofpaintingrobot)

了解涂装机器人的常见分类；掌握涂装机器人的系统组成；了解涂装机器人的生产布局；掌

握涂装机器人系统集成技术以及编程调试v重点掌握涂装机器人的系统组成及集成技术，难点是

控制系统集成设计。

Understandthecommonclassificationofpaintingrobot;masterthesystemcompositioncfpainting

robot;understandtheproductionlayoutofpaintingrobot;masterthesystemintegrationtechnologyand

programmingdebuggingofpaintingrobot.Thekeypointis(omasterthesystemcompositionand

integrationtechnologyofthepaintingrobot,andthedifficultyis(heintegrateddesignofthecontrol

system.

9.装配机器人认识与应用(Cognitionandapplicalionofassemblyrobot)

6

了解装配机器人的常见分类；掌握装配机器人的系统组成；了解装配机器人的生产布局；掌

握装配机器人系统集成技术以及编程调试。重点掌握装配机器人的系统组成及集成技术，难点是

控制系统集成设计。

Understandthecommonclassificationofassemblyrobot;masterthesystemcompositionof

assemblyrobot;understandtheproductionlayoutofassemblyrobot;masterthesystemintegration

technologyandprogrammingdebuggingofassemblyrobot.Thekeypointistomasterthesystem

compositionandintegrationiechnologyoftheassemblyrobot,andthedifficultyistheintegrateddesign

ofthecontrolsystem.

(二)实践教学(Practicalteaching)

1.关节型工业机器人的机械结构认知(Mechanicalstructurecognitionofjointindustrialrobot)

了解串联式、并联式工业机器人构型，理解关节型工业机器人的关节驱动和传动，掌握垂直

多关节型机器人本体的构成及功能。

Understandtheconfigurationofseriesandparallelindustrialrobots,understandthejointdriveand

transmissionofjointindustrialrobots,andmasterthecompositionandfunctionofverticalmultijoint

robotbody.

2.工业机器人的点位和连续路径控制(Pointpositionandcontinuouspathcontrolofindustrial

robot)

掌握工业机器人的点位控制和连续路径控制特点，理解机器人运动学原理。

Masterthecharacteristicsofpointpositioncontrolandcontinuouspathcontrolofindustrialrobot,

andunderstandthekinematicsprincipleofrobot.

3.工业机器人的直线路径运动规划(Linearpathmotionplanningofindustrialrobot)

了解工业机器人安全操作规范，掌握工业机器人任务示教的主要内容，理解工业机器人坐标

系及运动特点。

Understandthesafetyoperationspecificationofindustrialrobot,masterthemaincontentoftask

teachingofindustrialrobot,andunderstandthecoordinatesystemandmotioncharacteristicsof

industrialrobot.

4.工业机器人的圆弧路径运动规划(Arcpathmotionplanningofindustrialrobot)

掌握工业机器人动作指令的内涵及用法，理解单一圆弧、整圆和连续圆弧的示教要领。

Mastertheconnotationandusageofindustrialrobotactioncommand,andunderstandtheTeaching

Essentialsofsinglearc.wholecircleandcontinuousarc.

5.机器人搬运系统认知与应用编程(Cognitionandapplicationprogrammingofrobothandling

system)

了解搬运机器人的生产布局，掌握搬运机器人的系统组成、系统集成以及编程调试技术。

Understandtheproductionlayoutofthetransportrobot,masterthesystemcomposition,system

integrationandprogrammingdebuggingtechnologyofthetransportrobot.

6.机器人弧焊系统认知与应用编程(Cognitionandapplicationprogrammingofrobotarc

weldingsystem)

7

了解弧焊机器人的生产布局，掌握弧焊机器人的系统组成、系统集成以及工艺调试技术。

Understandtheproductionlayoutofarcweldingrobor,masterthesystemcomposition,system

integrationandprocessdebuggingtechnologyofarcweldingrobot.

7.机器人装配系统认知与应用编程(Cognitionandapplicationprogrammingofrobotassembly

system)

了解装配机器人的生产布局，掌握装配机器人的系统组成、系统集成以及编程调试技术。

Understandtheproductionlayoutofassemblyrobot,masterthesystemcomposition,system

integrationandprogrammingdebuggingtechnologyofassemblyrobot.

五、课程的教学环节(Teachinglinkofthecourse)

本课程通过课堂讲授、课程实验、课后作业等教学环节，实现课程目标的达成。

Thiscourseachievesihegoalofthecoursethroughclassroomteaching,courseexperiment,

homeworkandotherteachinglinks.

1.课堂讲授(Classroomteaching)

采用线上线下混合式教学形式，机器人基础性知识和实践性内容以微视频、电子课件等线上

共享资源自学方式为主，线下课堂教学过程以启发式和讨论式为主，启发学生的思维、引导学生

达到学习目标。部分理论怛较强的重点、难点，采取课程讲授法。针对本课程专业性与实践性较

强的特点，结合工程案例教学，加深学生对理论知识的理解，调动学生的枳极性，提高分析研究

工程问题的能力。

Theonlineandofflinehybridteachingmodeisadopted.Thebasicknowledgeandpracticalcontent

ofrobotaremainlyself-learningmodeofsharingresourcessuchasmicrovideoandelectronic

courseware.Theofflineclassroomteachingprocessismainlyheuristicanddiscussion,whichcan

inspirestudents'thinkingandguidethemtoachievelearningobjectives.Someofthekeypointsand

difficultieswithstrongtheoreticalnaturearetaughtinthecourse.Accordingtothecharacteristicsofthis

course,combiningwithengineeringcaseteaching,students'understandingoftheoreticalknowledgeis

deepened,students'enthusiasmisaroused,andtheabilityofanalyzingandresearchingengineering

problemsisimproved.

2.课程实验(Courseexperiment)

采用线上线下混合式教学形式，通过机器人本体机构认知实验理解工业机器人操作机的驱

动、传动模块；通过点位控制和连续路径控制理解工业机器人的运动控制工作原理；通过直线和

圆弧路径规划理解工业机器人的任务编程要领；通过机器人搬运、弧焊和装配系统集成认知理解

典型工业机器人工作站集成应用。学生对实验过程现象进行观察、记录、分析，查阅、整理和概

括资料，形成最终实验报告。

Usingtheonlineandofflinehybridteachingform,throughtherobotbodymechanismcognitive

experimenttounderstandthedrivingandtransmissionmoduleoftheindustrialrobotmanipulator;

throughthepointpositioncontrolandcontinuouspathcontroltounderstandtheindustrialrobotmotion

8

controlworkingprinciple;throughthestraightlineandarcpathplanningtounderstandtheindustrial

robottaskprogrammingessentials;throughtherobothandling,arcweldingandassemblyWithsystem

integrationcognitiveunderstandingoftypicalindustrialrobotworkstationintegrationapplication.

Studentsobserve,recordandanalyzethephenomenaintheexperimentalprocess,consult,sortoutand

summarizethedata,andformthefinalexperimentalreport.

3.课程作业(Courseassignments)

根据教学需要，每次理论课布置课后作业或思考题，帮助学生掌握重点难点。学生必须独立、

按时完成作业，教师批阅全部学生的作业并予以登记。

Accordingtotheneedsofteaching,homeworkorthinkingquestionsarearrangedforeachtheory

classtohelpstudentsmasterthekeyanddifficultpoints.Studentsmustfinishtheirhomework

independentlyandontime.Theteacherwillcheckandregisterallstudents'homework.

六、考核方式与成绩构成(Assessmentmethodandperformancecomposition)

1.考核方式(Assessmentmethod)

(1)课程作业。要求学生独立完成，按照作业情况进行考核。

Courseassignments.Studentsarerequiredtocompleteitindependentlyandassessaccordingto

(heirhomework.

(2)课程实验。要求学生独立完成，按照开展情况进行考核。

Courseexperiment.Studentsarerequiredtocompleteitindependentlyandcarryoutassessment

accordingtothedevelopmentsituation.

(3)期末考试。参照《浙江师范大学大学本科生课程考核管理办法》，按照试卷评分标准进

行考核。期末考试试卷要求有命题分析、分项试卷成绩分析。

Finalexam.Accordingtothe"ZhejiangNormalUniversityundergraduatecourseassessment

managementmeasures",accordingtothetestpaperscoringstandardsforassessment.Thefinal

examinationpapersrequirepropositionanalysisanditemanalysis.

2.成绩构成(Achievementconstitution)

考核方式

方式说明Assessmentmethod

Waytoexplain课程作业课程实验期末考试

CourseassignmentsCourseexperimentFinalexam

占总成绩比例

Proportionoftotal20%40%40%

achievements

工作方式个人个人个人

OperationmodePersonalPersonalPersonal

成果形式习题作业本实验报告试卷

FormofachievementExercisebookExperimentalreportTestpaper

9

注：工作方式可以是个人或小组。

Note:theworkingmodecanbeindividualorgroup.

七、达成度评价方法(Achievementevaluationmethod)

1.课程目标达成评价(Evaluationontheachievementofcurriculumobjectives)

考核方式对课程目标的支撑关系及权重分配(Thesupportingrelationshipandweight

distributionofassessmentmethodstocurriculumobjectives)：

考核方式及其对应课程目标的权重分配

课程目标Assessmentmethodsandweightdistributionofcorresponding

courseobjectives

Curriculumobjectives

课程作业课程实验期末考试

CourseassignmentsCourseexperimentFinalexam

10.20.30.5

20.20.50.3

30.30.70

注：若某项课程.目标由单一考核方式支撑，则该考核方式权重为1：若某项课程目标由多个考核方式支撵,

请根据各考核方式对该课程目标的贡献程度确定权重，各考核方式权重和为lo

Note:ifacourseobjectiveissupportedbyasingleevaluationinethtxl,theweightoftheevaluationmethodis1;ifa

courseobjectiveissupportedbymultipleevaluationmethods,pleasedeterminetheweightaccordingtothecontribution

ofeachevaluationmethodtothecourseobjective,andthesumoftheweightofeachevaluationmethodisI.

课程目标达成度计算公式(Calculationformulaofcurriculumgoalachievement)：

甘岳涧如m什少曲中人示学生在该项考核方式的平均得分

某项1果程目折、心成度;工权重X.1r-、川口”m至人"I、…、

学龊式支撑某项课程目标的考核方式晒分

2.毕业要求指标点达成评价(Achievementevaluationofgraduationrequirementindex

point)

某项毕业要求指标点由多项课程目标支撑时，取课程目标达成度的最低值作为该项毕业要求

指标点的达成度。

Whenagraduationrequirementindexpointissupportedbymultiplecourseobjectives,thelowest

valueofthedegreeofachievementofthecourseobjectivesistakenasthedegreeofachieverrentofthe

graduationrequirementindexpoint.

八、建议学时分配(Recommendedclasshourallocation)

课程教学内容课程目标

CoursecontentCurriculumobjectives

建议学时

教学内容

Recommended123

Contentofcourses

hours

io

1绪论

2q

Introduction

2工业机器人的机械结构

和运动控制

Mechanicalstructureand6T

motioncontrolofindustrial

robot

3工业机器人的手动操作

Manualoperationof27V

industrialrobot

4工业机器人的任务编程

理论Taskprogrammingof6q

教学industrialrobot

Theory5搬运机器人和码垛机器

teaching人认知与应用

Cognitionandintegrated6qq

applicationofhandlingrobot

andpalletizingrobot

6焊接机器人认知与应用

Cognitionandintegrated4Tq

applicationofweldingrobot

7涂装机器人和装配机器

人认知与应用

Cognitionandintegrated6q7

applicationofpaintingrobot

andassemblyrobot

实验1关节型工业机器人

的机械结构认知

Mechanicalstructure2q

cognitionofjointindustrial

实践robot

教学

实验2工业