《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

1.1 课程名称：工业机器人技术

1.2 课程性质：专业核心课

1.3 参考学时：56学时 1.4 参考学分：2.5学分 1.5 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 3.1 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。 3.2 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。 3.3 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 10218-2-2011、IOS 15187:2000/GB/T 19399-2003、IEC 9506-3:1991、ISO/IEC 9506-3:1991、DIN7168-91、GB/T 33262-2016标准中的知识点和操作要求。 5 课程教学设计

表5.1 课程教学设计

序学习职业知识、技能、态度要教学活动设计 评价 求 学时 号 任务 能力

1.教学活动 ◆以ABB IRB120实训◆理解工业机器人背景 工作站为典型案例进行教学 ◆理解工业机器人发3.2.1 工业机器1 人简介 3.4.1 2 ◆掌握工业机器人的电气组成及结构 3.2.展 2.教学内容 ◆工业机器人背景 过程评价 2 ◆工业机器人机械结构 作品考核 ◆掌握工业机器人的机械组成及结构 ◆工业机器人发展历史 ◆理解工业机器人的示教器功能 ◆工业机器人电气结构 ◆理解工业机器人控制柜功能 ◆工业机器人的示教器 ◆工业机器人的控制柜 工业2 机器人离线典3.2.1 ◆理解工业机器人在汽车制造行业的应用分析 1.教学活动 过程评价 4 ◆工业机器人典型工作站应用案例教学 3.2.作品考

型应用案2 ◆理解工业机器人在食品加工行业的应用◆汽车制造行业 核 3.4.例 1 分析 ◆食品加工行业 ◆医药生产行业 ◆理解工业机器人在医药生产行业的应用分析 ◆电子电气行业 ◆理解工业机器人在◆化工生产行业 机械铸造行业的应用分析 ◆机械铸造行业 ◆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 ◆熟练进行模型的选工业机器3 人工3.2.作站2 系统模型3.4.◆熟练进行工业机器何模型构建 人工作站外围设备几3.2.中和导入 1 ◆熟练进行工业机器1.教学活动 过程评◆工业机器人汽车前挡风玻璃切割工作站典型案例教学 作品考核 2.教学内容 价 12

构建 1 人第三方模型构建与导入 ◆导入模型 ◆选中模型库 ◆熟练进行整体工业◆配置工业机器人 机器人工作站模型构建 ◆布局机器人工作站 ◆合理布局工业机器人工作站及设置布局 ◆模型库的位置设定 ◆工作站整体布局 ◆熟练进行与◆与SolidWorks组SolidWorks软件的匹合 配应用 3.2.1 ◆熟练进行机器人手动控制及关节运动控制 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 过程评价 12 工业机器人编3.2.2 ◆熟练进行机器人工件坐标系的设定 3.2.4 程基3 础及轨迹设计 3.3.1 2.教学内容 ◆熟练进行机器人工具坐标系的设定 ◆手动关节控制 作品考核 ◆精确坐标关节控制 ◆熟练理解机器人基本运动指令的应用 ◆工件坐标系设定 3.3.2 ◆熟练进行机器人运◆工具坐标系设定

3.4.1 动轨迹路径的规划设计 ◆基本运动指令 ◆基本逻辑指令 3.4.3 ◆熟练进行工作站仿◆运动轨迹及路径设真 计 3.4.4 ◆熟练进行视频的录◆工作站仿真与调试 制 ◆工作站视频的录制 ◆熟练掌握机器人使1.教学活动 3.2.用安全 3 ◆规范启动动工业机◆熟练进行示教器的器人，并进行手动操3.3.使用 1 工业机器5 人的现场操纵 3.4.人控制器结构 1 ◆熟练使用示教器对3.4.机器人进行手动操作 用和使用方式 3 ◆熟练掌握控制柜常3.4.用操作 4 系 ◆熟练设置工具坐标合理选择不同的坐标◆针对工作任务要求◆示教器操作界面的认识、各功能键的作核 ◆熟练掌握工业机器3.3.人坐标系 2 ◆熟练掌握工业机器◆机器人使用安全环境、安全规程 作品考价 12 2.教学内容 过程评作。

系 ◆控制柜常规型号与组成、控制器的组成、◆熟练设置用户坐标功能。和机器人本体系 的连接。 ◆熟练操作示教器激◆工具坐标系机械接活工具坐标系 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 3.2.1 ◆熟练掌握编程相关功能 1.教学活动 ◆根据要求程序的创3.2.2 6 ◆熟练掌握基本指令建、选择、复制、执过程评的使用 行，根据运动要求，价 编程 3.2.3 ◆熟练掌握特殊指令作品考的使用 2.教学内容 核 12 3.3.1 ◆熟练掌握程序的创建、选择、复制、执行。 ◆程序的创建、选择、复制、删除、执行 3.3.◆学习机器人编程常

2 用基本功能指令 3.4.1 ◆学习工业机器人编程特殊功能机器人 3.4.2 3.4.3 3.4.4 操作考期末7 考试 试 2 理论考试 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 6.1 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。

6.2 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。 6.3 教学资源

表6.2 校内实训资源

序号 主要实训设备 离线编程软件 型号规格 品牌 人数 备注 1 MotoSim、RobotStudio、 50 按照每人一套配置

序号 主要实训设备 型号规格 品牌 人数 备注 RoboGuide等 2 系统建模软件 SolidWorks、PTC Creo、UG等 50 按照每人一套配置 3 电脑 处理器≥i5，内存≥4G，显存≥2G 50 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6.3 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 国家精品课程资源 2 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： 7.1 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RobotStudio。

7.1.2 训练要求 表7.1 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EN 10083标准 2 RobotStudio行业应典型行业应用案例等 用 按照JB/T 8430-2014标准 3 RobotStudio安装配正确安装、正确配置等 按照ISO 10218-2-2011置 标准 4 RobotStudio授权激正确版本号、授权激活按照ISO 10218-2-2011活 等 标准 7.2 训练项目示例二：

7.2.1 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。

7.2.2 训练要求

表7.2 训练要求及标准

序号 步骤 训练内容 训练标准 1 设计工作站外围模图纸幅面、格式、比例按照EN 10083标准 型 尺等 2 合理布局工作站 测量尺寸、合理布局等 按照ISO 10218-2-2011标准 3 布局机器人系统 生成机器人系统等 按照GB/T 33262-2016标准 4 配置机器人参数 参数配置、IO配置等 按照ISO 10218-2-2011标准 5 模型修订 误差测量、图形修订 按照ISO 12100-1:2003标准 7.3 训练项目示例三：

7.3.1 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。

7.3.2 训练要求

表7.3 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、误按照GB/T 33262-2016标差 准 2 工件坐标系设置 右手法则、精测、比例按照ISO 9787:1999标准 尺等 3 工具坐标系设置 三点法定义、精测、比按照ISO 9787:1999标准 例尺 4 编程及轨迹设计 手动路径、自动路径等 按照ISO 10218-2-2011标准 5 仿真及修订 误差测量、轨迹及精度按照IEC 62079:2001标修订 准 7.4 训练项目示例四：

7.4.1 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。

7.4.2 训练要求

表7.4 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、按照GB/T 14665-1998标运动 准 2 Smart动态组件 组件模型、逻辑块等 按照ISO 10218-2-2011标准 3 Smart动态逻辑 IO块、逻辑关联等 按照ISO 10218-2-2011标准 4 码垛程序 逻辑、运算、误差、精按照GB/T 33262-2016标度等 准 5 仿真及修订 误差测量、轨迹及精度按照IEC 62079:2001标修订 准 7.5 训练项目示例五：

7.5.1 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IRB 120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。

7.5.2 训练要求

表7.5 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、尺寸精度按照IEC 9506-3:1991标等 准 2 机器人通信 IO通信、Smart通信等 按照GB/T16720.3-1996标准 3 并行多机控制 Smart、多机器人系统并按照IEC 9506-3:1991标行 准 4 组装工艺控制 逻辑、量测、精度、尺按照IEC 9506-3:1991标寸 准 5 仿真及修订 误差测量、轨迹及精度按照IEC 62079:2001标修订 准 8.课程考核

8.1考核内容

本课程考核内容包括训练项目考核、综合实训作品考核和理论考核三部分，前两项考核为现场操作考核，理论考核为笔试。训练项目考核，即对学生完成的每一个训练项目进行评价；综合实训作品考核，即学生完成本课程学习和相关训练项目后，科学设计组合项目，对学生进行本课程综合实训评价；理论考核，即学生完成本课学习各，对所学内容（主要是专业知识）进行综合评价。

表8.1 考核内容 成绩比考核阶段 考核内容 考核形式 例 学习态度、课堂纪律、6S管课堂提问、平时作业、实验报理、团队合作精神、单项实训练项目考核 践操作技能 告、小论文、阶段小考、小测验等 10% 项目作品：标注规范、设计项目（作品）考核、独立检查、合理、功能齐全、达到任务提问、答辩、项目设计文档等 要求、文档制作规范等 30% 理论知识内容、综合知识、理论考核 整体评价、应用技能、技术文档等 期终理论考试、作业文档考核，提问、答辩、阶段测试、小测验等 20% 综合实训综合技能、职业规范、创新期终考试、项目（作品）考核、综合答辩、项目报告、大论文40% 作品考核 能力等

等 8.2 成绩评定表

表8.2成绩评定表

训练项目考核(40%) 综合实训作理论考总成项目 项目 项目 项目4 项目4 项目平均 1 品考核(40%) 核绩 (20%) 2 3 6 8.3 评分要点与评分标准 8.3.1 训练项目考核 包括学习纪律与学习态度、职业素养与规范、训练项目作品质量等方面，分别占10%、占10%、占80%。评分标准如下： 表8.3 训练项目考核评分标准 序1 2 3 6 7 考核项作品质量 考核内容 软件版本号一致性 软件正确安装并配软件获得正版授权分值 20 30 30 3 2 分 评分标准 不合理每处扣2不合理每处扣2 检测结 得不合理每处扣2 不合理每处扣1不熟练酌情扣 职业素养与操作规范 加工工艺方案 工量具、设备使用 8 9 安全、规范操作 （10分） 爱护工量具、设备，3 2 酌情扣分 酌情扣分

10 11 学习纪律与学学习纪律 学习态度 4 3 酌情扣分 酌情扣分 团队精神 总分 8.3.2 综合实训考核

12 习态度3 酌情扣分 100 包括职业素养与规范、作品质量，分别占20%、80%。评分标准如下表：

表8.4 综合实训考核评分标准 序1 2 3 4 5 考核项考核内容 方案设计合理规范 分值 10 10 10 40 10 评分标准 不合理每处扣2 不合理每处扣2 不合理每处扣2 分 不合理每处扣5 不合理每处扣2分 检测结 得作品质量 文档制作合理规范 作品标注符合规范并达到设计任务要作品功能设计合理作品程序设计合理规范并达到任务要（80分） 6 7 职业素养与操作规范 加工工艺方案 工量具、设备使用 6 4 不合理每处扣1 不熟练酌情扣分 8 9 （20分） 安全、规范操作 爱护工量具、设备，总分 6 4 酌情扣分 酌情扣分 100 9.其他

本课程标准在使用过程中，要根据教学情况进行不断的完善与修订。

教师应根据实际情况，制订教学计划，设计更加详细、完善的单元教学方案。

训练项目参考学时可以根据学校教学实际情况予以调整，以保证项目训练的正常实施。