《工业机器人技术》课程教学设计.docxVIP

《工业机器人技术》课程教学设计

摘要：《工业机器人技术》课程是新工科专业重要的专业课，实践性较强，在培养学生专业能力方面占有重要的地位。通过本课程的学习，学生可以了解机器人概况，掌握工业机器人运动学动力学知识、掌握工业机器人典型应用、具备分析与解决工业机器人编程问题的能力。该课程通过项目化教学形式，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生创新意识和工程意识，培养学生在工业机器人应用方面的实践动手能力，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。

关键词：工业机器人；项目化教学；工程意识

1、课程建设思路

《工业机器人技术》是电气类应用性较强的专业核心课程，课程分为理论教学和项目实践两个部分。理论课分为工业机器人概述、工业机器人的机械结构、工业机器人运动学和动力学、工业机器人的环境感知技术、工业机器人的控制技术、工业机器人编程六个部分；项目实践环节分为仿真实验和机器人实操两个部分，仿真实验部分主要采用Matlab进行设计，项目实操主要为工业机器人工程项目练习。由于该门课程所讲述的知识在工程应用较为广泛，可在在项目设计环节融入思政元素，培养学生的工匠精神，激发学生学习热情以及爱国主义精神。

2、课程建设目标

课程目标1增强对所学知识和规律进行整理、归纳、总结和消化吸收的能力；具有发现问题，解决问题的能力，围绕教学内容，阅读参考文书籍和资料，自主学习能力。

课程目标2.学习态度端正，课堂表现积极。通过作业和课堂讨论，学会简明扼要地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。养成独立思考，深入钻研问题的习惯。在实验环节，培养良好的团队沟通能力、独立工作能力和团队协作能力。

课程目标3.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人工作站系统建模及仿真等技术，具有一定工业机器人编程及仿真设计能力。结合仿真软件平台学习及机器人本体实操练习，了解工业机器人的基本概念，掌握机器人仿真软件的使用方法，掌握机器人本体I/O通讯设置、程序数据及坐标系设定，掌握机器人的程序指令系统等机器人基本使用方法。

3、课程课时及内容安排

《工业机器人技术》课程是自动化专业一门重要的专业课程，主要介绍工业机器人相关技术。该门课程将项目化教学方式实施，同时也将在线教学和线下教学两种教学形式的有机结合，把学生的学习由浅到深地引向深度学习。

本次课程分为了44个课时，其中理论课时20个，仿真实验及项目实践24个。教学内容安排如下：

一、理论教学

理论教学主要分为以下几个部分：

1、工业机器人概述；2、工业机器人的机械结构；3、工业机器人运动学和动力学：（1）工业机器人的运动学；（2）工业机器人的动力学；（3）工业机器人的运动轨迹规划。4、工业机器人的环境感觉技术：（1）工业机器人传感器概述；（2）传感器的性能指标；（3）工业机器人的位置传感器、角速度传感器、接近觉传感器、触觉传感器、视觉传感器。5、工业机器人的控制技术：（1）工业机器人控制系统的功能、特点和结构组成；（2）典型工业机器人控制系统；（3）工业机器人的伺服、力觉、视觉控制；（4）工业机器人集成控制系统。

二、仿真实验及项目实践

仿真实验部分主要分为以下四个部分，分别为机器人坐标变换、机器人D-H建模、机器人运动学计算、机器人轨迹规划。

实验1-机器人坐标变换：（1）熟悉MATLAB软件基本操作与MATLABRoboticsToolbox工具箱的常用指令。（2）掌握利用MATLABRoboticsToolbox工具箱对机器人坐标进行变换。实验2-机器人D-H建模：（1）掌握Matlab机器人工具箱的Link和SerialLink函数基本使用。（2）掌握用D-H方法建立机器人模型。实验3-机器人运动学计算：（1）掌握Matlab机器人工具箱的fkine和Ikine6s函数基本使用。（2）掌握机器人的运动学计算方法（正运动学和逆运动学）。实验4-机器人轨迹规划。（1）掌握Matlab机器人工具箱的tploy、lspb、jtraj、ctraj等函数的基本使用。（2）掌握机器人关节坐标运动时的轨迹规划方法。

通过以上三个实验的学习，学生掌握Matlab仿真在工业机器人中的应用，通过仿真巩固相关工业机器人知识点的掌握。

项目实践由易到难，共设有三个项目，内容如下：

（1）项目1—机器人上下料项目。（2）项目2—机器人压铸项目。（3）项目3—机器人码垛、拆垛项目。

通过以上三个项目的实践，学生对掌握了工业机器人的基本示教以及I/O使用方法，同时对工业机器人的集成设计也有一定的认识。

（2）增加思政元素。

高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。课程思政就是要发挥思想政治教育作用，用好课堂教学主渠道。《工业机器人控制》课程也需要充分融入思政元素，引导学生将所学的知识转化为