1.课程性质 《工业机器人技术》课程是机械制造与自动化专业的一门专业选修课,本课程是学生了解以工业机器人技术为代表的先进现代制造基础的通识课。通过本课程的学习,拓展学生专业视野,使学生了解机器人主要技术原理及应用方向、培养学生对机器人运动过程的初步分析能力、控制程序辨识及初步应用能力,养成科学严谨、团结合作的工作作风,具有良好的职业道德。 本课程的前导课程是《机械加工方法与通用设备》、《液压与气动》、《机床电气控制》、《PLC技术及其应用》,后续课程是《自动化生产线安装与调试实训》、《毕业实习》和《毕业设计》等。 2.课程设计思路 根据《机械制造与自动化专业教学计划》,本专业数控设备的编程、调试、操作岗位,机、电、液、气等设备的管理和维护岗位、机电产品销售和技术服务岗位等具体工作岗位均涉及工业机器人方面的知识、内容及职业技能要求。 扬州地区机械产业特点在于推进机械装备制造业、汽车制造业、船舶等支柱产业向高端化、品牌化发展,工业机器人在汽车制造、粉末冶金、冲裁、折弯等相关行业而有着潜在的广泛应用,因此开设此课程十分必要。 随着机械、电子、控制理论与技术的快速发展,在工业机器人领域,机器人不再局限于固定式的双自由度机械手或三自由度机械手,而是更多地融入了机器视觉、机器听觉、机器触觉、移动机器人的自主定位等新技术和新方法;计算机网络技术对工业机器人的发展也有强大的推动作用。所以,工业机器人技术更多地体现了机、电、计算机、气动、液压、传感器等技术的综合性。本课程应以拓展学生视野为主,使之具备相应的专业素质基础,结合地方产业特点,重点锻炼学生的了解、认识工业机器人的概况、特点、使用场合、分析及选用方法等实际能力。 《工业机器人技术》课程的开始是产业发展对高职教育提出的具体要求之一。应依照“课堂工场化,工场课堂化”的教学理念,考虑学生职业迁移能力和创新能力的提高,依据《机械制造与自动化专业》人才培养目标的定位,结合行业标准来组织安排教学内容,初步建设好本课程,在实践过程中,逐步提升课程质量。目前,在教学内容上,讲授初步的运动学、动力学、基本控制系统等;并对机器视觉、机器听觉和移动机器人的自主定位等新技术进行介绍。将来可以结合若干实例对相应技术和方法进行演示、讲解及验证,突出其实用性。未来将根据实际情况,按照相应工作过程设计学习情境,在每个学习情境中融“教、学、做”为一体,使学生处在一个真实的工作环境中,明确学习目标和工作任务。 3.课程目标 课程总体目标: 通过本课程学习,学生能够了解工业机器人的基本原理和初步的操作方法,能够根据工厂需要选用、设计合理的夹持机构,同时,使学生了解机器人发展状况及未来趋势。 知识目标: 了解工业机器人运动学、动力学、基本控制系统的运行原理及操作方法;对机器视觉、机器听觉和移动机器人的自主定位等方面的基本知识、基本方法和步骤、基本要求有初步认识,了解有关技术规程的相关内容和技术标准。 能力目标: 通过本课程的学习,学生应具备能熟练区分机器人类型的能力,能知道相应控制系统及运动系统的特点及应用场合,能根据工程实际要求选用相应的机器视觉、机器听觉和移动机器人的自主定位元件,能根据现场要求选用或设计夹持机构。 素质目标: 通过本课程的学习和训练使学生具备良好的职业道德,仔细认真、实事求是的工作态度,团结合作的工作作风。 4.课程重点、难点 由于相关实验、实训条件正在建设过程中,具体的符合实际应用的案例等相关软件条件也在逐步建设完善中。所以,本课程重点目前局限在提供初步的背景知识,通用的理论知识和一般应用案例的分析、介绍,以期拓展学生的视野,为将来从事数控设备的编程、调试、操作岗位,机、电、液、气等设备的管理和维护岗位、机电产品销售和技术服务岗位等与自动化相关的工作岗位的工作提供基础准备。难点在于机械部件的动力学分析、计算与设计,相应的控制系统和驱动系统的选型。 随着实验、实训条件的发展,将及时对本教学标准进行补充、完善。
本课程采用讲授法传授工业机器人基本的概念、原理和方法,通过直观演示法及参观教学法提升学生学习兴趣,加深学生对所学知识的认识和理解,提高学习效率。
在条件许可条件下,组织学生到合作企业参观工业机器人的实际应用。可以通过选拔方式,遴选部分优秀学生参加相关比赛。
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1.1 发展历史、现状及发展趋势 |
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2.1 工业机器人的组成、分类及设计选用原则 |
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2.2 机械结构和传动机构 |
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3.1 运动学的基本问题 |
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3.2 机器人运动学 I |
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3.3 机器人运动学 II |
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4.1 控制原理 |
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4.2 交流伺服控制系统(以松下为例) |
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5.1 位移、速度和加速度传感器 |
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5.2 视觉传感器 |
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