《工业机器人》说课稿

《工业机器人技术》说课稿一、课程设置1.课程基本信息课程名称：《工业机器人技术》课程学时：64授课对象：机电一体化技术专业课程类型：专业技术课前修课程：机械设计基础、电工学、传感技术、C语言等后续课程：机器人运动学、机器人控制学等2.课程性质与定位《工业机器人技术》是机电一体化技术专业的一门专业核心课。机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。工业机器人的大量应用改变着现代企业的生产模式，作为培养合格技术和操作人员的高职高专院校此时更应该与时俱进，在教学和研究中加大机器人方面的知识和实际操作培训。3.课程的培养目标1.课程总体目标通过本课程学习，使学生能够系统的掌握工业机器人的基本原理和基础知识，能够对工业机器人进行系统分析与设计、部件选配与调试、控制程序编制、操作使用、维护维修等生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。2.具体目标1）具有正确的设计思想、设计理念，勇于创新探索、团结协作的精神。2）通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人基本概念和基础知识。3）通过本课程的学习，使学生对工业机器人进行运动学和动力学分析分析。4）了解工业机器人操作机执行系统、驱动系统及系统设计等。二、课程教学设计1.课程教学设计的总体思路：在教学设计上，突出职业岗位的基本能力，以职业岗位技能标准为依据，以学生为主体，以就业为导向，深化课程体系和教学内容改革。本课程所对应的岗位工种主要有：工业机器人操作应用岗位、工业机器人设计研发岗位、工业机器人维修保养岗位。工业机器人典型岗位的对应职业技能要求序号典型工作岗位工作任务职业能力要求1工业机器人操作应用岗位1．能够熟练操作机器人进行各种作业。2．能够熟练处理工业机器人在使用过程中出现的各种故障现象。1.具有阅读电气原理图及接线图的能力；2.能按规范操作机器人。3.能看懂工业机器人的说明书。2工业机器人设计研发岗位1.能够对工业机器人的功能进行程序编译。2.能够正确对工业机器人的机械部分、电气控制部分、程序控制部分进行相应的开发与设计。3.能够熟练对工业机器人进行试验与检测。2.完成调试过程中出现的各种不良现象及可能的故障因素的记录。1.能正确、可靠选择和安装机器人的机械零部件。2.能阅读设备的机械图、电气原理图、线路连接图及装配图。3.能按机器人的说明书完成电气部分和控制部分的安装及调试。4.能对安装后的机器人的工作精度进行检验。3工业机器人维修保养岗位1．能够对工业机器人进行定期维护与保养。2．能够制定出工业机器人对应的点检单和保养程序。3．能够确选择、合理使用设备安装工具，并对其进行保养。4．能够快速熟练处理工业机器人在使用过程中出现的各种故障现象。1.能正确选择、合理使用设备安装工具，并对其进行保养。2．能正确选择并合理使用常用和专业调试工具。3．能使用专用仪器、设备完成设备的参数调整并进行检查。4．能完成电气控制系统和电气控制设备的连接，有PLC控制程序编制与调试能力。5．能按规程进行设备调试，并具备技术文件的记录与整理能力。6.能编制设备检修计划。2．教学内容的选取本书共有七章，第1、2、3章介绍了工业机器人的基本原理，机械结构和运动学和动力学等基础知识；第4、5章比较全面地介绍了工业机器人的控制技术，包括传感检测技术和伺服控制技术；第6、7章从实用角度介绍了工业机器人的编程方法。序号内容内容要求1绪论了解工业机器人的定义、应用与发展；了解工业机器人的组成、分类；了解工业机器人的主要技术参数；掌握工业机器人运动系统设计方法。2工业机器人机械结构了解工业机器人总体、传动部件、臂部、手腕、手部、机身及行走机构设计。3工业机器人运动学及动力学掌握齐次坐标及齐次变换；掌握工业机器人连杆参数及其齐次变换矩阵；掌握工业机器人运动学方程；掌握工业机器人速度雅可比与速度分析；掌握工业机器人力雅可比与静力计算；掌握工业机器人动力学分析。4工业机器人的感觉掌握工业机器人常用的传感器，视觉识别、语音合称与识别及触觉的识别等的原理及常用件。5工业机器人的控制掌握工业机器人控制的特点及分类、工业机器人位置控制、工业机器人力控制。6工业机器人的编程了解工业机器人的示教编程，编程语言AL和VAL语言。3.教学安排1．知识模块顺序及对应的学时章节内容计划学时第一章概论2学时第二章工业机器人机械结构8学时第三章工业机器人的运动学和动力学分析6学时第四章工业机器人的感觉系统8学时第五章工业机器人的控制8学时第六章工业机器人的编程8学时第七章工业机器人的应用8学时实验工业机器人认知与控制实验8学时2.课程实践环节的设计实验教学是人才培养的重要环节。课程组教师非常重视学生的思维能力、动手能力和创新能力等综合素质的培养。工业机器人是一门学科的前沿课程，其基本原理及相关技术涉及机械学、传感器、机器视觉和人工智能等多个领域，国内的教学实验仪器和设备较少，国外的许多仪器设备价格昂贵，为了培养学生的动手实践及创新能力，我们结合学院发展购买了该课程必须的实验仪器设备，开设了一些针对性强的认知实验及综合性实验，并根据实际情况进行不断优化。课程的主要实验内容包括机器人结构认识与拆装实验和机器人运动控制两部分。其中结构认识与拆装实验要求学生了解工业机器人的主要组成部分，同时对机器人主要参数进行测量。运动控制实验要求对平面二自由度机器手进行运动规律的分析，能验证其运动学方程，能通过多自由度机器的运动学方程，对机器人实施点位控制。以上实践性教学内容和目的是通过对机器人系统的感性认识，以进一步巩固理论教学内容、加深与扩大教学效果为目标，最终使学生提高灵活应用专业基础知识的能力。3.课程的重点、难点及解决办法本课程的重点主要有机器人运动学、静力学计算及运动学分析、机械系统设计等；难点主要是机器人控制和运动规划等。课程通过课程教学内容、教学手段、教学方法与实验教学模式的改革，实现了以课堂教学为主、学生课堂讨论与讲座为辅、再以课程教学网站为补充的复合教学模式，以多种形式帮助学生理解、掌握和巩固基本理论知识，并灵活运用打下坚实的基础。同时通过以学生创新思维与应用能力培养为目标实验教学，较好地解决了课程涉及知识面广与课时少、理论知识传授多与实践少等矛盾。可以采用以下解决办法：（1）购买教学参考资料，并对学生开放，扩大学生知识面，巩固教学成果。近年来，我们共购进了有关机器人方面的教学参考资料、辅助教材近40册放在学院图书馆，供同学们借用，为巩固教学成果提供了物质保证。（2）改革教学手段，逐步建立《工业机器人》辅助教学网络。自从学校将本课程作为重点建设课程以来，在课程团队教师的努力下，课程网站中的内容逐步得到完善，学生可通过网站进行课外学习，弥补了课堂学时少的不足。（3）加大经费投入力度，建立设备先进的实验室。积极申报建立机器人和嵌入式智能控制实验室、现代物流与柔性制造系统综合实验室建设方案，该建设方案中包含有多台具有实际生产与加工能力的智能工业机械人，它们广泛涉及人工智能、计算机视觉、自动控制、精密仪器、传感器、通讯、能源、材料、系统工程和信息等一系列学科。同时这些设备都具有二次开发功能，这不仅为学生提供验证理论知识的实验项目，也为学生创新与应用能力的培养构建了一个良好的物理平台。（4）带领对科研有兴趣的学生参加科研项目。课程团队教师在开展科研工作时，有意识让学生参与实际科研课题，使学生尽早进入机器人科研领域，接触研究前沿，了解学科发展动态，培养学生的综合素质。同时在布置毕业设计课题时设计大量与机器人课程密切相关的题目，进一步巩固学生的理论知识，培养学生的创新思维能力和解决实际问题能力。三、教学实施（一个单元）单元名称工业机器人机械结构部分的设计教学目标知识目标掌握工业机器人手部、腕部、臂部和腿部等机械结构的组成和特点。能力目标能够根据工业机器人的功能要求正确选择工业机器人的主体结构形式，并进行传动方案的设计。素质目标能够在综合考虑的前提下运用所学知识和技能合理解决问题。教学实施教学内容时间分配1.机器人总体设计1学时2.机器人传动机构1学时3.机身和臂部机构2学时4.机器人的腕部结构2学时5.机器人的手部结构2学时6.机器人的行走能力2学时教学重点1.正确选择由连杆和运动副(关节）组成的坐标形式。2.夹钳式手部在设计时的注意事项。教学难点1.谐波传动装置在机器人技术上的应用。2.手腕上的自由度设计和计算。教学活动学生以小组为单位进行教学活动，并进行工作任务相关知识点和技能点的联系，使学生建立全面的知识体系。教学安排资讯→决策→计划→实施→检查→评估教学方法宏观理实一体化、项目导入、任务驱动微观讲授、演示、小组讨论、头脑风暴教学手段多媒体、理实一体化教学评价根据现场各小组的讨论汇报情况、具体实施情况以及最后的结果给出客观评价并记录。评价标准优秀设计遵循一定原则，思路清晰，方法合理，选择正确。良好在整体方案中出现1～2处的不合理设计。中等在整体方案中出现3～5处的不合理设计。及格没有在规定的时间内完成工作任务。不及格无法独立完成设计任务。四、教学资源1.选用教材情况本课程选用的教材是由西安电子科技大学出版社出版、郭洪宏主编的《工业机器人技术》。书中以三菱装配机器人为例，系统地讲述了工业机器人各大组成部分及其应用。本书是一本理论与实用技术兼顾的关于工业机器人技术的入门教材，取材新颖，属21世纪高等学校规划教材。2.教辅资源建设情况本课程配有与教学内容相关的电子教案、教学PPT、电子试题库等教学资源，可供同学们自主学习和在线测验。3.实践教学条件本课程依托的校内实训室有：工业机器人实训室、机电液气综合实训室、电气设备装配车间、电力电子实验实训室、电气控制技术实训室、矿山机械参数实验实训室。实训室工位充足、功能齐全，为工业机器人技术课程实施一体化教学提供了很好的条件。同时，课程组教师可以利用这些设备和条件，根据就业岗位工作内容开发实训项目，开展应用技术研究，为机电一体化技术提供科研技术服务，所有实训室均采用开放式教学。4.师资队伍情况《工业机器人技术》课程组人员大都是机电一体化技术专业教研室的中青年教师，教学思路新颖，教学手段先进，对教学工作有着极大的热情和经验。另外，机电一体化技术专业与富士康集团公司签订了工业机器人技术订单式教学班，校企合作紧密，对毕业生和用人企业的真实需求了解深入，对教学方向的把握方向性很强，有利于教学工作的顺利实施。五、考核方案1.课程总体考核《工业机器人》是机电一体化专业开设的一门新兴课程，在教学的过程中我发现学生们的学习热情很高，而且动手的积极性也很高，很多同学在课余时间到图书馆或者利用互联网查阅资料，个别学生还主动购买电子元件用于组装机器人，这让我对学生们的可塑性非常重视。在教学的过程中，穿插了简单机器人制作的知识，效果显著。由此，产生了将这门课程改为“论文/制作+理论成绩+平时表现”的过程考核方式。对于动手能力强的学生，可以鼓励他们进行机器人的制作与发明，说明书和图纸就可以作为最后的作业上交；对于思维活跃、喜欢动脑的学生，鼓励其利用图书馆、互联网等资源，做一篇关于机器人的科技论文，作为期末作业上交；另外，《工业机器人》也是该专业的期中考试科目，在试卷的命题上包含了很多理论知识，对书本上的知识也是一种检验和复习；最后，学生们的论文和说明书尽可能按照我校毕业论文和毕业设计的标准进行，对于学生也是一个提前的基础和学习，为今后积累一定的经验。在强调教学改革的今天，高职教育的职业性、技术性、适应性对于教学模式的改革也提出了更高要求:不仅具有“学习”功能，还具有“塑造”功能和“激励”功能。2.情感态度情感态度指兴趣、动机、自信、意志和合作精神等影响学生学习过程和学习效果的相关因素以及在学习过程中逐渐形成的祖国意识和国际视野。保持积极的学习态度是学习成功的关键。教师应在教学中，不断激发并强化学生的学习兴趣，并引导他们逐渐将兴趣转化为稳定的学习动机，以使他们树立自信心，锻炼克服困难的意志，认识自己学习的优势与不足，乐于与他人合作，养成和谐和健康向上的品格。序号情感