焊接机器人基本操作及应用教学大纲

焊接机器人基本操作及应用教学大纲一、开设本课程的目的、意义、性质与任务1、开设本课程的目的和意义：由于近些年人们在焊接岗位的从业意愿下降，同时伴随着产业结构调整以及企业的设备升级换代，在我国，焊接机器人以每年以35%以上的增速不断扩展，在提高企业产能和产品质量方面发挥了重要作用。但是，具有焊接专业知识的机器人编程操作的应用人才却十分缺乏，制约了我国机器人应用技术更大程度的发展。此前，机器人操作培训工作属于销售公司售后服务范畴，参照操作说明书学习简单操作，难以满足企业对该岗位的人才需求。因此，在中职学校开设机器人技能学习课程，开发制作适合职业技术教育的焊接机器人网络教材资源库非常必要，能使更多的学生有机会学习焊接机器人操作知识，丰富和完善焊接机器人的教学资源，以适应焊接自动化技术应用领域日益日新月异的发展需要。2、课程的性质：本课程是中等职业（专业）学校焊接专业的一门专业技能课程。它的目标是使学生具备从事焊接专业的机器人焊接技能人员和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应现代焊接技能岗位的能力打下良好的基础。前导课程：焊接基础课程及焊接技能上岗证。后续课程：焊接机器人技能等级鉴定。3、课程的任务：（1）通过学习本课程，主要要求掌握两种技能：机器人操作技能和机器人焊接技能。（2）掌握焊接机器人课程应知、应会的理论和技能学习内容，经过综合考评，满足焊接机器人编程操作人员上岗要求。（3）以焊接机器人操作和实际焊接为主要目的，针对焊接机器人这一领域中的应用主题，结合企业产品特点，理论与实践相结合、实训与生产相结合，突出技能训练的宗旨，使学习过程具有针对性和实用性，以适应企业的产业升级和岗位需求。二、本课程与其它课程的比较以焊接机器人操作和焊接为主要目的，针对焊接机器人这一领域中的应用主题，结合职业技能的学习特点，理论与实践相结合、突出技能训练的宗旨，使其更具针对性和实用性。目前,可供职业技术院校使用机器人教材不多,而焊接机器人技能学习教材几乎是空白,相比于偏重机器人理论和基础知识的教材，该选题更适合作为职业技术教育的技能教材使用，符合中职学校技能型人才的培养方向,顺应当前机器人应用技术的发展需要.三、课程基本要求1、教学要求：理论知识与实际操作相结合，重在技能训练的宗旨，提出如下基本要求:（1）先进行理论教学（包括安全教育），占总课时的约1/3时间，实际操作占2/3时间。（2）充分利用数字化网络资源：电子教案（PPT辅助教材）、模拟仿真、视频、教具或实地观摩、理实一体教学、顶岗实习等多种形式开展教学。（3）实训场地通风好、宽敞、明亮。机器人运动区域应有安全警示标志。按3-5人左右为一小组，合理组织和安排人员。实训教师应熟悉机器人的编程及操作，指导学生正确操作机器人，并严格遵守安全事项和机器人操作规程。（4）参加本课程学习的学生要经过电子、电工基础课程的学习、具有一定的焊接知识，有一定英语基础和计算机操作基础。从理论到实际，要经过一个由眼到脑再到手的学习适应过程。另外，由于设备贵重，一般的教学点都存在机器人数量不足情况。此时应合理组织调配，保证每个学生的上机操作时间。机器人焊接工艺的掌握需要进行一定时间的焊接实践才能积累一些经验。避免出现学生扎堆拥挤、抢位等安全隐患。2、教学设备、辅助工具准备（1）理论部分：书本教材、数字化网络教学资源库、多媒体教学设备，模型、教具等。（2）实操部分：焊接机器人设备及辅助工具（焊接工作台、夹具、焊丝、气体、排烟除尘设备、劳动保护用品：防护服，手套、焊接面罩）。并准备各种形状工件（方形、圆形、直线型、弧线型）；接头形式（板对接、角接、管接）等，或以实际焊接工件进行练习。3、实训注意事项（1）上机前再次强调机器人操作安全条例、操作规程以及焊接防护的注意事项。（2）初学者容易发生撞枪，先在纸箱上练习机器人移动和示教方法，熟练后再以实际工件练习。（3）培养编程示教工作岗位必须具备的专注、细心、精准、安全职业特质，练习眼脑手的熟练配合，直至熟练掌握。四、课程内容本教材内容针对于各品牌的机器人操作界面各不相同，而原理相近的特点，以松下机器人为范例，通过课程的PPT、视频、模拟仿真等积件资源，对焊接机器人的操作、编程相关的方法与功能进行讲解，对机器人操作和编程操作方法以及机器人的软、硬件方面的介绍，本教材共8章40节（对应40个积件），各章节主要内容和积件数量如下：1、机器人基础知识（6个积件）工业机器人概述、机器人的编程类型、机器人技术参数及规格、机器人控制原理、焊接机器人构成、示教再现方法。2、机器人示教器（3个积件）示教器各部位的名称、安全保护开关、模式选择开关。3、手动模式（示教模式）（8个积件）编写示教程序、选择坐标系、示教和保存示教点、直线的示教、圆弧插补、直线摆动插补、圆弧摆动插补、跟踪操作（增加示教点、改变示教点、删除示教点）、编辑文件（剪切、复制、粘贴、文件重命名）、设定焊接参数、次序指令的更改。4、自动模式（工作模式）（4个积件）自动模式及设定、启动、暂停、紧急停止。5、机器人操作及焊接工艺实训（9个积件）正确的示教过程、薄板工件编程示例、厚板工件编程示例、机器人焊接工艺、如何缩短焊接节拍、焊道外观及形成过程、焊接缺陷及防止措施、焊接缺陷示例、机器人焊枪种类。6、焊接机器人标准系统（3个积件）八字形机器人系统、水平回转系统、三轴垂直翻转系统。7、机器人兴趣项目开发（4个积件）机器人焊字、机器人写毛笔字、机器人接水倒水、机器人识别黄白球。8、机器人操作安全、日常检查及保养（3个积件）机器人操作安全操作规程、机器人工具坐标原点（TCP点）校正（补偿）方法、机器人日常检查及保养。五、教学目的及教学建议1、第1章.机器人基础知识（理论：1课时；实训3课时）（1）教学目的：了解我国在机器人领域的发展现状浅析，工业机器人的定义、特点、使用场合。机器人的参数，焊接机器人组成形式及各部位（件）的功能。机器人外部轴、机器人控制原理及机器人运动数据，示教再现的概念。掌握机器人操作安全操作规程、机器人的技术性能及重要参数、焊接机器人构成及各部件的名称及功能。RT、UA、FA、RW、BW、TW轴的定义及动作范围。（2）教学重点：机器人控制原理、机器人示教再现概念的理解、机器人运动数据的内容。（3）教学难点：机器人的动作原理及插补的概念。（4）教学建议：充分利用数字化模拟仿真教学资源库，以及组织学生工厂参观等形式。2、第2章.机器人示教器（理论：4课时；实训：6课时）（1）教学目的：了解示教器的功能和作用。伺服开关、模式选择开关、拨动按钮、确认健（回车健）与删除键、功能键、左右切换健（亦称平移键或左右上档健），在屏幕上操作移动光标、选择菜单、输入数值、输入字母及示教器各部位的名称、在线帮助系统等。熟知示教器上各个开关和按健的功能及使用。特别是紧急停止、暂停、启动开关、安全开关的正确使用。（2）教学重点：本章为重点内容，需完全掌握。（3）教学难点：针对示教工作，操作者的眼力很重要，目视要精准！如何做到眼到手到？眼、脑、手协调配合及熟练操作？要对示教器的开关和按键功能了如指掌，通过不断练习达到熟练。（4）教学建议：以图示结合实物讲述，练习正确的手持示教器姿势，养成正确的操作习惯。3、第3章.手动模式（理论：4课时；实训：10课时）（1）教学目的：了解闭合伺服电源、用户ID设定、手动操作、转换坐标系统、机器人运动图标、编写示教程序、创建一个新程序、示教和保存示教点、插补方式、运动命令、示教速度、直线的示教、示教点的保存及设定、暂停和再起动、直线摆动插补形式、圆弧插补、圆弧摆动插补、增加示教点、改变示教点、删除示教点。编辑后的跟踪运动、编辑文件、设定焊接情况、次序命令的增加、次序指令的更改、删除次序命令、文件的保存、文件的关闭、文件的删除、文件重命名。掌握示教编程的步骤及方法，几种插补方式、示教点的修改、编辑后的跟踪运动等相关操作。（2）教学重点：运动命令、示教及示教点的保存及设定。该章为本教材的重点内容。（3）教学难点：几种插补方式的理解和掌握。（4）教学建议：设计各种几何图形，在这些图形上作示教点的练习（包括示教点的插补方式、焊接点、空走点）。上机操作时，加强对圆弧轨迹的示教练习，理解并灵活运用三点确定一段圆弧的概念。4、第4章.自动模式（理论：2课时；实训：4课时）（1）教学目的：机器人手动模式（Teach）、自动模式(Auto)、程序文件编辑、启动、操作的限制、补偿、暂停和重起动、输入／输出、监视器、紧急停止和再起动、操作的结束。掌握手动模式（Teach）和自动模式(Auto)下的作用及切换。2）教学重点：手动模式（Teach）和自动模式(Auto)的切换。自动模式下限制的设定。5、第5章机器人操作及焊接工艺实训（理论：6课时；实训：8课时）（1）教学目的：了解焊接工艺在机器人焊接中所具有的重要性、与人工焊接作业的相同点和不同之处，机器人焊接工艺的内容、焊道外观及形成过程、常见的焊接缺欠、焊接不良及原因、机器人焊枪的种类。掌握缩短焊接节拍的方法；熟知送丝速度、焊丝干伸长、焊枪运行方向的影响、干伸长对焊道的影响保护气、焊枪角度影响、焊接工艺的缺陷及防止措施。（2）教学重点：CO2气体保护电弧焊原理、影响焊接的主要因素、CO2焊接的工艺参数。（3）教学难点：机器人焊接工艺的掌握，焊接缺欠和焊接不良的消除。（4）教学建议：在学习机器人焊接前，学生应接受一定课时的CO2手工作业练习，要对CO2电弧焊接工艺有一定的认知和理解。熟知机器人的行走姿态及性能与人工作业的异同点，将机器人的性能优势通过编程示教充分发挥和体现出来。反复进行不同位置（水平焊、立焊、横焊）示教和焊接练习，直至熟练掌握。6、第6章焊接机器人标准系统（理论：2课时；实训：2课时）（1）教学目的：了解焊接机器人系统常用的系统形式，如：固定工作台两工位（较典型的是工作台八字形摆放）和多工位系统、水平回转系统、三轴垂直翻转变未系统、行走机器人系统等。若以功能划分，如：CO2/MAG焊接机器人系统、TIG焊接机器人系统、切割机器人系统等。熟知机器人标准系统的构成及各组成部分的作用。不同的工件和节拍要求所要采取的系统类型等。（2）教学重点：八字形固定工作台和水平回转机器人系统。（3）教学难点：实际生产中如何由简单的系统完成复杂的焊接工艺。7、第7章机器人兴趣项目学习（理论：2课时；实训：2课时）（1）教学目的：通过开展形式多样的机器人兴趣项目的教研活动，巩固学生编程操作技能的同时，让不同专业的学生动手参与制作一些模型、道具，完成机器人控制或编程及设计方案，达到提高学生的积极性、创造性、协作性为目的。该项内容作为选修课内容。（2）教学建议：根据学生的不同兴趣进行分组，设定目标，以竞赛形式进行评分。也可以2-3人为一个小组协作完成目标任务。8、第8章.日常检查及保养（理论：1课时；实训：1课时）（1）教学目的：机器人本体、连接电缆、控制装置及示教器、焊枪、焊接电源进行日常检查和保养的必要性。学会一般故障的检查和处理。准确描述机器人机器人的故障现象及原因，能够配合厂方售后服务人员处理现场问题。（2）教学重点：修复焊接回路部位螺丝松动、送丝路径顺畅、零配件损耗及更换。（3）教学难点：故障类型及判断。六、教学课时分配表总课时：60课时，其中理论20课时，实操40课时。先理论、后实践、实践中再贯穿理论知识的教学模式,也可根据实际情况作适当调整。课程内容合计讲授实验与实训机动机器人基础知识413机器人示教器10461手动模式14410自动模式624机器人操作及焊接工艺实训1468焊接机器人标准系统4221机器人兴趣项目学习422焊接机器人应用、日常检查及保养211总计6022362七、教学建议1、在教学中要积极改进教学方法，充分利用网络教学资源、研究开发出符合中职学生认知规律的数字化网络资源库建设，按照学生学习的规律和特点，从学生实际出发，以学生为主体，充分调动学生学习的主动性、积极性。探索利用现代信息网络的优势，实现标准统一的校企之间、校