工业机器人技术课程标准

[课程]《工业机器人技术》课程标准1课程概述课程名称：工业机器人技术课程性质：专业核心课参考学时：56学时参考学分：学分开设时间：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。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。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ISO、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过程评价作品考核2功能◆工业机器人的控制柜2工业机器人离线典型应用案例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43工业机器人工作站系统模型构建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124工业机器人编程基础及轨迹设计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125工业机器人的现场操纵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、安过程评价作品考核12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6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127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。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。教学资源表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≥2G50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中国工业机器人网工业机器人领域最新资讯7.训练项目设计：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2RobotStudio行业应用典型行业应用案例等按照JB/T8430-2014标准3RobotStudio安装配置正确安装、正确配置等按照ISO标准4RobotStudio授权激活正确版本号、授权激活等按照ISO标准训练项目示例二：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。训练要求表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ISO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ISO标准5模型修订误差测量、图形修订按照ISO12100-1:2003标准训练项目示例三：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。训练要求表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ISO标准5仿真及修订误差测量、轨迹及精度修订按照IEC62079:2001标准训练项目示例四：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。训练要求表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2Smart动态组件组件模型、逻辑块等按照ISO标准3Smart动态逻辑IO块、逻辑关联等按照ISO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标准训练项目示例五：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。训练要求表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/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IEC62079:200