工业机器人操作与编程-课程标准

辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准教学单位：自动控制工程学院执笔人：任亚军审核人：张明月制订日期：2022.3修订日期：2024.8目录TOC\o"1-3"\h\u30211一、课程信息 课程信息表1课程信息课程名称机器人基础开课学院自动控制工程学院课程代码F35102考核性质考试学时（学分）56（3.5学分）课程类型理论课实践课理论+实践理实一体化√混合式教学√适用专业工业机器人技术、机电设备技术、电气自动化技术表2课程标准开发团队名单序号姓名工作单位职称/职务1任亚军辽宁装备制造职业技术学院副教授/副院长2张明月辽宁装备制造职业技术学院教授/院长3郭程程辽宁装备制造职业技术学院讲师/教师4林田卓辽宁装备制造职业技术学院讲师/教师5吴晓姝辽宁装备制造职业技术学院副教授/教师6王振华江苏汇博机器人有限公司教授/总经理7杨硕沈阳维特自动化设备有限公司高级工程师/总经理课程概述（一）课程性质与功能定位《工业机器人操作与编程》课程为我校电气自动化技术专业群中的一门专业通用课程，是在学习了《工程制图》、《电工电子技术》等课程，具备常用电工电子设备、仪器仪表的使用能力，机械图、电路图的识图、绘图能力并具备工业机器人虚拟仿真能力的基础上，开设的一门理实一体化+混合式教学课程。该课程对接专业人才培养目标，面向工业机器人安装调试、操作编程、系统运行维护等工作岗位，培养学生具备典型工业机器人系统装调的能力，能够对工业机器人进行基本操作和示教编程，能够对工业机器人控制系统和辅助作业系统进行维护保养，为后续《工业机器人系统集成》、《顶岗实习》等课程学习奠定基础。（二）课程设计理念与思路结合专业人才培养目标和课程特点，本门课程以典型工业机器人的操作和应用项目为载体，构建基于“工作任务分析→动作路径规划→编程调试→系统维护→形成技术报告”的工作过程的课程内容，设计并开发了四个典型工作项目；课程教学采用基于项目教学的课程教学模式，以任务驱动为主线，以教师为主导，以学生为主体，注重实际操作，理实一体。具体课程设计思路为：调研工业机器人企业典型工作岗位→确定课程对接的职业岗位及能力要求→结合实训设备重新构建基于工作过程的项目内容→确定学习目标及工作任务，即以典型工业机器人的操作和应用项目为载体，设置如图1所示的学习项目及工作任务。任务3工业机器人装配编程调试任务4工业机器人装配系统维护项目4工业机器人搬运编程与操作任务1工业机器人搬运任务分析任务2工业机器人搬运动作路径规划任务3工业机器人搬运编程调试任务4工业机器人搬运系统维护项目5工业机器人码垛编程与操作任务1工业机器人码垛任务分析任务2工业机器人码垛动作路径规划任务3工业机器人码垛编程调试任务4工业机器人码垛系统维护项目1工业机器人循迹编程与操作项目1工业机器人循迹编程与操作任务1工业机器人循迹任务分析任务2工业机器人循迹动作路径规划任务3工业机器人循迹编程调试任务4工业机器人循迹系统维护项目2工业机器人绘图编程与操作任务1工业机器人绘图任务分析任务2工业机器人绘图动作路径规划任务3工业机器人绘图编程调试任务4工业机器人绘图系统维护项目3工业机器人装配编程与操作任务1工业机器人装配任务分析任务2工业机器人装配动作路径规划图1学习项目及工作任务示意图课程目标（一）总体目标通过本门课程的学习，使学生具备工业机器人系统分析的能力，能够对工业机器人典型工作站进行编程、操作与调试，能够解决工业机器人现场运行时的简单故障及检测与维修方法，能够对接工业机器人示教编程、安装调试、系统维护等职业岗位能力要求，并通过学习训练培养学生的方法能力、专业能力和社会能力，提高学生知识、技能和态度等综合素质。（二）具体目标1.职业知识目标（1）能描述典型工业机器人系统组成及工作流程；（2）能归纳操作机器人或机器人系统时应遵守的安全原则和规程；（3）能说出机器人坐标系的概念及工具、工件坐标系的建立方法；（4）能描述机器人路径规划的步骤和方法；（5）能归纳机器人程序建立的步骤及示教编程的基本方法；（6）能说出机器人I/O概念及常用指令功能及使用方法；（7）能总结机器人系统日常维护保养的步骤和方法；2.职业能力目标（1）能够进行工业机器人简单示教与再现；（2）能够对机器人工作站进行安装调试；（3）能够灵活运用机器人基本运动指令完成机器人循迹程序的编写与调试；（4）能够独立建立机器人工件坐标系并完成程序的编写与调试；（5）能够熟练配置I/O信号，完成装配程序的编写与调试；（6）能够熟练运用机器人平移、运算等高层次指令，完成机器人搬运、码垛程序的编写与调试；（7）能够对工业机器人及辅助作业系统进行维护保养。3.职业素质目标（1）具有良好的职业道德、行为操守及团队合作精神；（2）具有良好的语言表达与社会沟通能力；（3）具有科学的创新精神、决策能力和执行能力；（4）具有从事专业工作安全生产、环保等意识；（5）具有节约资源、降低生产成本的社会责任感。课程内容标准安排（一）学习项目及工作任务学习项目及工作任务一览表（如表3所示）表3学习项目及工作任务一览表学习项目工作任务理论学时（含线上）实践学时项目1工业机器人循迹编程操作开学第一课任务1工业机器人循迹任务分析2学时4学时任务2工业机器人循迹动作路径规划2学时0学时任务3工业机器人循迹编程调试0学时4学时任务4工业机器人循迹系统维护0学时2学时项目2工业机器人绘图编程操作任务1工业机器人绘图任务分析2学时2学时任务2工业机器人绘图动作路径规划2学时0学时任务3工业机器人绘图编程调试0学时2学时任务4工业机器人绘图系统维护1学时1学时项目3工业机器人装配编程与操作任务1工业机器人装配任务分析1学时1学时任务2工业机器人装配动作路径规划2学时0学时任务3工业机器人装配编程调试0学时2学时任务4工业机器人装配系统维护1学时1学时项目4工业机器人搬运编程与操作任务1工业机器人搬运任务分析1学时1学时任务2工业机器人搬运动作路径规划2学时0学时任务3工业机器人搬运编程调试0学时2学时任务4工业机器人搬运系统维护0学时2学时项目5工业机器人码垛编程与操作任务1工业机器人码垛任务分析2学时0学时任务2工业机器人码垛动作路径规划2学时0学时任务3工业机器人码垛编程调试0学时2学时任务4工业机器人码垛系统维护0学时2学时总计48学时20学时28学时辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准（二）工作任务及标准工作任务及标准如表4所示。表4工作任务及标准表序号学习项目工作任务知识目标能力目标素质目标教学情境设计1工业机器人循迹编程与操作开学第一课任务1工业机器人循迹任务分析1.解释工业机器人示教-再现基本工作原理；2.说出ABB机器人示教器按键功能及使用方法；3.归纳机器人常用坐标系及程序建立的方法；4.总结MoveJ指令使用方法及机器人运动特点；5.总结MoveL指令使用方法及机器人运动特点；6.总结MoveC指令使用方法及机器人运动特点；7.区分MoveJ、MoveL、MoveC指令的运动特点；8.设计机器人循迹程序并调试运行。1.能够正确手持示教器，完成机器人示教操作；2.能够辨别机器人本体单轴的名称和正负方向；3.能够正确使用示教器进行关节运动；4.能够正确使用示教器进行线性及重定位操作；5.能够独立完成机器人MoveJ指令添加和程序编写；6.能够独立完成机器人MoveL指令添加和程序编写；7.能够独立完成机器人MoveC指令添加和程序编写；8.能够完成机器人程序的手动和自动运行。1.具备较高的思想政治素质、道德素质、身心素质；2.实践操作踏实、认真、能保障设备使用安全；3.具有较强的敬业精神、服务意识。理论课堂：教师首先通过PPT、视频等多媒体资料讲解工业机器人轨迹控制应用案例，然后下达任务，利用机器人实现直线、圆弧等轨迹控制；最后讲解基本指令的使用方法，程序的建立、指令的添加方法等。实践课堂：将学生分成6-7人一组，建立程序，完成机器人“三角形、圆弧、字母”等轨迹程序的编写；小组协作进行技能实训，教师协同指导。任务2工业机器人循迹动作路径规划任务3工业机器人循迹编程调试任务4工业机器人循迹系统维护2工业机器人绘图编程与操作任务1工业机器人绘图任务分析1.说出机器人工具坐标系及工具中心点（TCP）的概念；2.说出机器人工件坐标系的概念；3.归纳机器人工具坐标系的建立方法；4.归纳机器人工件坐标系的建立方法；5.设计机器人绘图程序；6.区分工具坐标系和工件坐标系的应用场合。1.能够独立完成机器人工具坐标系的建立；2.能够独立完成机器人工具中心点（TCP）的标定；3.能够独立完成机器人工件坐标系的建立；4.能够独立完成机器人工件坐标系的测试；5.能够熟练运用工具坐标系及工件坐标系；6.能够编写绘图程序并调试运行。1.具备较高的思想政治素质、道德素质、身心素质；2.实践操作踏实、认真、能保障设备使用安全；3.具有较强的敬业精神、服务意识。理论课堂：教师首先通过PPT、视频等多媒体资料讲解工具坐标系和工件坐标系的定义和建立方法，再演示工具中心点（TCP）的标定方法及工具坐标系和工件坐标系的建立步骤，最后利用机器人实现采用工件坐标系切换的方式实现绘图控制。实践课堂：将学生分成6-7人一组，建立程序，完成机器人“正三角形、斜三角形”等轨迹程序的编写；小组协作进行技能实训，教师协同指导。任务2工业机器人绘图动作路径规划任务3工业机器人绘图编程调试任务4工业机器人绘图系统维护3工业机器人装配编程与操作任务1工业机器人装配任务分析1.能说出装配机器人的概念、技术要求和应用场景；2能描述机器人I/O的概念并列举其主要形式；3.能总结机器人输入输出指令的配置；4.能描述机器人装配轨迹路径规划的步骤和方法；5.能设计机器人装配的程序并调试运行。6.能说出机器人微校的步骤和方法。1.能配置机器人输入输出信号；2.能查看机器人输入输出信号；3.会灵活运用机器人输出输出指令进行机器人装配的程序设计并调试；4.能独立完成机器人五轴、六轴的微校操作。1.具备较高的思想政治素质、道德素质、身心素质；2.实践操作踏实、认真、能保障设备使用安全；3.具有较强的敬业精神、服务意识。理论课堂：教师首先播放视频，即装配机器人应用实例方案，如鼠标的装配等。然后下达任务，利用机器人完成工件的组装及压盖。最后讲解相关输入输出信号、指令在装配机器人中的应用和程序的编写；实践课堂：将学生分成6-7人一组，设计机器人装配输入输出指令和相应程序；小组协作完成装配机器人的输出输出设计和程序的编写，教师协同指导。任务2工业机器人装配动作路径规划任务3工业机器人装配编程调试任务4工业机器人装配系统维护4工业机器人搬运编程与操作任务1工业机器人搬运任务分析1.能总结工业机器人搬运工作站系统的基本组成；2.能说出OFFs指令、FOR指令添加方法和使用方法；3.能描述工业机器人搬运常用的I/O信号配置；4.能描述机器人搬运轨迹路径规划的步骤和方法；5.能描述转速计数器更新的步骤和方法。1.能独立完成OFFs指令、FOR指令的添加和编程；2.会设置工业机器人搬运的I/O信号设置；3.能完成机器人搬运的示教编程，实现移位、堆垛等操作；4.能完成工业机器人转速计数器的更新操作。1.具备较高的思想政治素质、道德素质、身心素质；2.实践操作踏实、认真、能保障设备使用安全；3.具有较强的敬业精神、服务意识。理论课堂：教师首先播放视频，即搬运机器人应用实例方案，如数控机床上下料、食品药品包装等；然后下达任务，本任务为利用机器人将工件从A位置按要求搬运到B位置上；最后讲解相关指令在搬运机器人中的应用和程序的编写；实践课堂：将学生分成6-7人一组，按要求完成机器人搬运程序的编写；小组协作完成工业机器人搬运工作任务，教师协同指导。任务2工业机器人搬运动作路径规划任务3工业机器人搬运编程调试任务4工业机器人搬运系统维护5工业机器人码垛编程与操作任务1工业机器人码垛任务分析1.能说出码垛机器人的概念、技术要求和应用场景；2.能描述机器人码垛轨迹路径规划的步骤和方法；3.能总结码垛机器人编程过程中的控制算法和变量的运用；4.能说出工业机器人本体电池的更换方法。1.能够识别码垛机器人组成部分及功能；2.能进一步熟悉FOR指令添加方法和使用方法；3.会灵活运用相关指令对码垛机器人进行编程；4.能完成工业机器人本体电池的更换操作。1.具备较高的思想政治素质、道德素质、身心素质；2.实践操作中踏实、认真、有较强的职业素质；3.具有较强的敬业精神、服务意识。理论课堂：教师首先播放视频，即码垛机器人应用实例方案，如烟草包装箱码垛；然后下达任务，本任务为利用机器人将输送带末端的工件按要求进行码垛，最后讲解相关指令在码垛机器人中的应用和程序的编写；实践课堂：将学生分成6-7人一组，设计码垛机器人控制算法、变量的应用和相应程序；小组协作完成装码垛器人控制程序的编写，教师协同指导。任务2工业机器人码垛动作路径规划任务3工业机器人码垛编程调试任务4工业机器人码垛系统维护辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准辽宁装备制造职业技术学院《工业机器人操作与编程》课程标准（三）课程教学安排表5课程教学安排序号学习项目工作任务教学内容重、难点参考学时1工业机器人循迹编程与操作任务1工业机器人循迹任务分析1.开学第一课2.工业机器人循迹系统的基本组成及工作流程；3.工业机器人示教-再现基本工作原理；4.工业机器人安全操作规程及注意事项；5.示教器按键功能及使用；6.工业机器人关节运动、线性及重定位操作；7.机器人程序的基本结构及建立。重点：工业机器人安全操作注意事项；难点：机器人单轴、线性及重定位操作。6任务2工业机器人循迹动作路径规划1.循迹工具的夹取路径规划；2.三角形轨迹路径规划；3.圆弧轨迹路径规划；4.字母轨迹路径规划。重点：轨迹路径规划步骤和方法；难点：复杂路径规划。2任务3工业机器人循迹编程调试1.循迹工具的夹取编程调试;2.三角形轨迹的编程调试；3.圆弧轨迹的编程调试；4.字母轨迹的编程调试；5.循迹程序综合调试。重点：MoveJ、MoveL、MoveC指令应用；难点：机器人轨迹控制与编程。4任务4工业机器人循迹系统维护1.机器人停止机制；2.紧急停止按钮及手动操作中紧急停止后的恢复方法。重点：紧急停止按钮及手动操作中紧急停止后的恢复方法；难点：对紧急停止按钮进行恢复。22工业机器人绘图编程与操作任务1工业机器人绘图任务分析1.工具坐标系的建立方法；2.四点法设置TCP点；3.六点法设置TCP点；4.工件坐标系的建立方法；5.工件坐标系的建立。重点：建立工件、工具坐标系的意义；难点：工具、工件坐标系的标定。4任务2工业机器人绘图动作路径规划1.绘图工具的夹取路径规划；2.机器人绘图路径规划；3.绘图程序示教点规划和优化。1.重点：绘图路径规划步骤和方法；2.难点：程序的优化。2任务3工业机器人绘图编程调试1.绘图工具的夹取编程调试;2.绘图子程序的编写调试；3.绘图程序综合调试。1.重点：工业坐标系的建立及切换；2.难点：绘图程序的调试。2任务4工业机器人绘图系统维护1.机器人程序备份的作用；2.程序备份和恢复操作。重点：备份系统程序的作用；难点：备份与恢复机器人系统。23工业机器人装配编程与操作任务1工业机器人装配任务分析工业机器人装配系统的基本组成及工作流程；2.机器人工具坐标系的建立；3.机器人I/O板配置方法；4.机器人输出输出指令的添加和应用。1.重点：工具坐标系的建立方法；2.难点：I/O信号的设置。2任务2工业机器人装配动作路径规划1.装配工具的夹取路径规划；2.机器人装配各工件路径规划；3.装配程序示教点规划和优化。1.重点：装配路径规划步骤和方法；2.难点：程序示教点的优化。2任务3工业机器人装配编程调试1.装配工具的夹取编程调试;2.装配各工件子程序的编写调试；3.装配程序综合调试。1.重点：输入输出指令使用方法；2.难点：装配机器人程序的编写。2任务4工业机器人装配系统维护1.机器人微校的目的及条件；2.机器人五轴和六轴的微校操作。重点：机器人微校的条件；难点：机器人微校的操作。24工业机器人搬运编程与操作任务1工业机器人搬运任务分析1.工业机器人搬运系统的基本组成及工作流程；2.机器人工件坐标系的建立。3.OFFs指令、FOR指令、IF指令的添加方法。1.重点：工件坐标系的建立方法；2.难点：指令的添加和应用。2任务2工业机器人搬运动作路径规划1.搬运工具的夹取路径规划；2.机器人搬运各工件路径规划；3.搬运程序示教点规划和优化。1.重点：搬运路径规划步骤和方法；2.难点：程序示教点的优化。2任务3工业机器人搬运编程调试1.搬运工具的夹取编程调试;2.搬运各工件子程序的编写调试；3.搬运程序综合调试。1.重点：搬运程序的编写；2.难点：搬运程序的综合调试。2任务4工业机器人码垛系统维护1.转速计数器更新的目的及条件；2.机器人转速计数器的更新操作。重点：转速计数器更新的条件；难点：转速计数器的更新操作。25工业机器人码垛编程与操作任务1工业机器人码垛任务分析1.工业机器人码垛系统的基本组成及工作流程；2.机器人相关指令的添加和应用。1.重点：机器人码垛工作流程；2.难点：指令的添加和使用。2任务2工业机器人码垛动作路径规划1.码垛工具的夹取路径规划；2.机器人码垛各工件路径规划；3.码垛程序示教点规划和优化。1.重点：码垛路径规划步骤和方法；2.难点：程序示教点的优化。2任务3工业机器人码垛编程调试1.码垛工具的夹取编程调试;2.码垛各工件子程序的编写调试；3.码垛程序综合调试。1.重点：码垛程序的编写；2.难点：码垛程序的综合调试。2任务4工业机器人搬运系统维护1.机器人本体电池的作用和使用寿命；2.机器人本体电池的更换。1.重点：机器人本体电池的作用和寿命；2.难点：机器人本体电池的更换；2综合训练4学时期末复习2学时期末考试2学时总计56学时五、课程考核方案1.课程考核分为终结性评价和过程性评价。2.终结性评价包括标准化试题的闭卷考试及工作任务的考核。设置一个完整的工作任务，该任务以项目能力目标所对应的操作技能为支撑，通过该工作任务的完成情况考核学生掌握技能的情况，如表6所示。表6课程评价总表学生姓名项目评价内容得分分项权重比例总评终结性评价知识考核40%40%100%技能考核60%过程性评价项目120%60%项目220%项目320%项目420%项目520%过程性评价针对各学习环节进行考核。对每个基本操作技能进行分段考核，通过上一个技能的考核后进行下一个技能的学习；对学生在完成任务过程中所表现的能力、6S管理等素质考核为综合评价、教师评价和学生评价，如表7所示（表7-1~表7-4）。表7-1项目1对应评价标准项目1考核得分分值得分任务完成情况35分能够正确手持示教器，并完成关节运动、线性运动、重定位运动5能够独立完成机器人MoveJ、MoveL、MoveC指令添加及程序编写10能够完成三角形、五角星等轨迹的示教编程和运行5能够完成圆形、字母等轨迹的示教编程和运行5能够独立完成机器人轨迹控制的综合运行调试10教师评价25分目标明确、学习主动、制定工作计划5学习过程呈上升趋势，不断进步5根据资料进行合理分析、设计、遇到问题及时解决5按照计划独立或合作完成任务，具体实施表现10自评与互评20分独立处理和实施任务5合理使用不同的方法、媒体手段5表述流畅、使用专业术语5合理完成机器人循迹轨迹的编程5考勤与6S管理20分遵守上课纪律、尊重教师同学、爱惜实训设备和工具10工具摆放、实训设备、实训台保持整洁、实训（实践）过程的处理符合职业岗位的要求10合计100表7-2项目2对应评价标准项目3考核得分分值得分任务完成情况35分能够独立完成机器人工具中心点（TCP）的标定10能够独立完成机器人工件坐标系的建立与测试10能够区分工具坐标系和工件坐标系的应用场合5能够编写绘图程序10教师评价25分目标明确、学习主动、制定工作计划5学习过程呈上升趋势，不断进步5根据资料进行合理分析、设计、遇到问题及时解决5按照计划独立或合作完成任务，具体实施表现10自评与互评20分独立处理和实施任务5合理使用不同的方法、媒体手段5表述流畅、使用专业术语5工具坐标系、工件坐标系建立准确快速5考勤与6S管理20分遵守上课纪律、尊重教师同学、爱惜实训设备和工具10工具摆放、实训设备、实训台保持整洁、实训（实践）过程的处理符合职业岗位的要求10合计100表7-3项目3对应评价标准项目4考核得分点分值得分任务完成情况35分能使用输入输出指令进行编程5能查看机器人输入输出信号10能设置装配机器人的输入输出信号10能进行装配机器人程序的编写10教师评价25分目标明确、态度主动，制定工作计划5学习过程呈上升趋势，不断进步5根据设计要求进行合理分析、设计，遇到问题及时解决5按照计划独立或合作完成任务，具体实施表现10自评与互评20分独立处理和实施任务设计5合理使用不同的方法、媒体手段5表述流畅、使用专业术语5装配机器人程序编写正确合理5考勤与6S管理20分遵守上课纪律、尊重教师同学、爱惜实训设备和使用工具10工件摆放、机器人使用完成后归位，实训（实践）过程的处理符合职业岗位的要求10合计100表7-3项目4对应评价标准项目3考核得分点分值得分任务完成情况35分能对工件坐标系进行标定5能设置工业机器人搬运的I/O信号5能进行OFFs指令的添加和使用5能使用FOR指令和IF指令编写循环控制程序10能进行搬运机器人程序的编写10教师评价25分目标明确、态度主动，制定工作计划5学习过程呈上升趋势，不断进步5根据资料进行合理分析、设计，遇到问题及时解决5按照计划独立或合作完成任务，具体实施表现10自评与互评20分独立处理和实施任务5合理使用不同的方法、媒体手段5表述流畅、使用专业术语5搬运机器人程序编写正确合理5考勤与6S管理20分遵守上课纪律、尊重教师同学、爱惜实训设备和使用工具10工具摆放、实训设备保持整洁，实训（实践）过程的处理符合职业岗位的要求10合计100表7-4项目5对应评价标准项目4考核得分点分值得分任务完成情况35分能进行相关指令的添加和使用5能合理规划码垛路径10能进行码垛机器人程序的编写10能进行码垛机器人程序的调试运行10教师评价25分目标明确、态度主动，制定工作计划5学习过程呈上升趋势，不断进步5根据设计要求进行合理分析、设计，遇到问题及时解决5按照计划独立或合作完成任务，具体实施表现5自评与互评20分独立处理和实施任务设计5合理使用不同的方法、媒体手段5表述流畅、使用专业术语5码垛机器人程序编写正确合理5考勤与6S管理20分遵守上课纪律、尊重教师同学、爱惜实训设备和使用工具10工