工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真（微課版）課程標準、授課計劃

XX學(xué)院XX專業(yè)課程標準《工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真》課程標準1前言1.1課程基本信息本課程總課時數(shù)為48學(xué)時，學(xué)分3，適用于XX專業(yè)。1.2課程性質(zhì)本課程是XX專業(yè)學(xué)生必修的崗位核心課。1.3設(shè)計思路本課程的實踐性很強，屬于軟件類、實踐類課程，教學(xué)宜在計算機機房進行，采用理實一體化方式授課，主要以學(xué)生上機操作為主。每個項目都安排學(xué)生做一定量的習(xí)題。在難度方面應(yīng)有基本、深入和提高三個級別。要求學(xué)生除完成基本課題外，應(yīng)完成教師布置的自學(xué)設(shè)計題目。2課程目標本課程的教學(xué)目標是：通過應(yīng)用NX、Tecnomatix（ProcessSimulate）、TIAPortal三款軟件，結(jié)合工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺等項目案例，介紹工業(yè)機器人工作站的數(shù)字化建模、運動仿真以及虛擬調(diào)試的方法和技巧，為學(xué)生能夠在實際生產(chǎn)中解決工業(yè)機器人工作站設(shè)計、應(yīng)用等方面的實際問題打下堅實的基礎(chǔ)。通過本課程的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)達到下列要求：1.熟悉工業(yè)機器人工作站的分類、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；2.掌握NX軟件草圖繪制、三維造型、組件裝配等基本操作；3.掌握ProcessSimulate軟件機器人仿真的操作要領(lǐng)；4.熟練掌握TIAPortal和ProcessSimulate軟件的聯(lián)合調(diào)試方法。3課程內(nèi)容3.1課程內(nèi)容本課程共分為7個項目，具體內(nèi)容見下表。項目序號項目名稱項目內(nèi)容項目1工業(yè)機器人工作站概述機器人的定義、發(fā)展史、分類和常見品牌，工業(yè)機器人工作站的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢，以及數(shù)字孿生技術(shù)等。項目2工業(yè)機器人工作站三維設(shè)計NX軟件的基本功能、工作界面及二維草圖繪制、三維建模和裝配等基本操作，以及工業(yè)機器人本體、快換工具（母盤、平口手抓）、周邊設(shè)備（傳輸線）的三維建模。項目3基于PS軟件的工業(yè)機器人工作站仿真PS（ProcessSimulate）軟件的基本功能、界面特點和基本操作，以及模型導(dǎo)入、設(shè)備定義、對象流操作仿真、設(shè)備操作仿真、復(fù)合操作仿真、機器人仿真的方法和流程。項目4TIA博途與PS軟件聯(lián)合虛擬調(diào)試TIA博途（TIAPortal）軟件的基本功能、界面特點和基本操作，以及PS軟件信號創(chuàng)建、PLC環(huán)境構(gòu)建、PS與PLC通訊、生產(chǎn)線模式仿真、PS與PLC聯(lián)合虛擬調(diào)試的方法和流程。項目5工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺仿真與調(diào)試以工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺為任務(wù)載體，包括工業(yè)機器人的坐標系、基本運動指令，以及工業(yè)機器人寫字工作站仿真、機器人碼垛工作站仿真、機器人裝配工作站仿真的方法和流程。項目6工業(yè)機器人焊接工作站仿真焊槍的定義、焊接路徑的生成、焊接操作的創(chuàng)建、焊接路徑的優(yōu)化，以及帶導(dǎo)軌的弧焊機器人工作站仿真、帶變位機的弧焊機器人工作站仿真、點焊機器人工作站仿真的方法和流程。項目7其他工業(yè)機器人工作站噴槍的定義、刀具路徑CLS文件生成、人體及姿態(tài)的創(chuàng)建，以及工業(yè)機器人噴涂、磨拋、人機協(xié)作工作站仿真的方法和流程。3.2學(xué)時分配序號課題課時1工業(yè)機器人工作站概述22工業(yè)機器人工作站三維設(shè)計83基于PS軟件的工業(yè)機器人工作站仿真84TIA博途與PS軟件聯(lián)合虛擬調(diào)試65工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺仿真與調(diào)試86工業(yè)機器人焊接工作站仿真87其他工業(yè)機器人工作站8合計484實施建議4.1教材參考書選用1．教材：《工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字話設(shè)計與仿真》，張偉主編，人民郵電出版社，2023.92．參考書：《UGNX綜合建模與3D打印》，張偉主編，機械工業(yè)出版社，2020.11《工業(yè)機器人應(yīng)用編程（ABB）》（中級），王志強、禹鑫燚、蔣慶斌主編，高等教育出版社，2020.94.2教學(xué)建議本課程的特點是實踐性強，教師應(yīng)采用講授、案例法等多種教學(xué)方法，以最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)手段需采用多媒體教學(xué)，結(jié)合上機、教材、PPT、視頻等。4.3教學(xué)評價本課程為考試課，采用平時考核和期末考試相結(jié)合的考核方法，采用百分制評分標準，其中：平時成績（包括平時作業(yè)和課堂表現(xiàn)）占30%，期末考試（對全書內(nèi)容掌握情況進行全面系統(tǒng)考核，上機考試）占70%。4.4課程資源的開發(fā)與利用利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)電子教案、習(xí)題庫、試題庫和視頻等。批準20年月日XXXXXXXX學(xué)院學(xué)期授課計劃202X-202X學(xué)年第學(xué)期課程名稱工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真適用班級任課教師教研室主任教研室通過日期：202X年月日學(xué)期授課計劃編訂說明課程標準名稱學(xué)期授課計劃編訂說明批準部門及時間XXXX學(xué)院《工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真》課程標準教務(wù)處教學(xué)內(nèi)容(授課內(nèi)容起止章節(jié))項目1至項目7教材名稱作者及出版單位《工業(yè)機器人集成系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真》張偉人民郵電出版社教學(xué)時數(shù)48已講授時數(shù)0尚需講授時數(shù)48本學(xué)期授課時數(shù)班級本學(xué)期教學(xué)周數(shù)本學(xué)期周學(xué)時本學(xué)期教學(xué)時數(shù)預(yù)計名義假日缺課時數(shù)本學(xué)期實際計劃時數(shù)總時數(shù)其中講授實驗期中測驗復(fù)習(xí)課期末考試機動481244624622202200說明1、基本知識點：機器人的分類、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；數(shù)字孿生的概念和工具；工業(yè)機器人編程職業(yè)技能等級標準的內(nèi)容等。2、重要技能點：NX軟件的草圖繪制、三維建模和裝配操作；ProcessSimulate軟件基本操作；TIAPortal博圖聯(lián)合仿真與虛擬調(diào)試等。3、授課方式：理實一體化（上機）、線上線下混合式教學(xué)。4、考核方式：上機考試，考評中引入融入課程思政內(nèi)容的素質(zhì)考評，占比10%，通過教師評價和學(xué)生互評產(chǎn)生。學(xué)期授課計劃表課號授課章節(jié)與時數(shù)主要內(nèi)容與教材分析實驗課外作業(yè)備注章節(jié)名稱時數(shù)主要內(nèi)容重點、難點思政元素內(nèi)容或題號1項目1機器人概述知識1.1機器人概述知識1.2機器人工作站知識1.3數(shù)字孿生概述任務(wù)1.1工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X證書任務(wù)1.2工業(yè)機器人相關(guān)職業(yè)發(fā)展規(guī)劃2本課程的學(xué)習(xí)目標、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和考核方式；機器人的定義、發(fā)展史、分類等；機器人工作站的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢；數(shù)字孿生技術(shù)等；1+X證書試點制度；工業(yè)機器人應(yīng)用編程職業(yè)技能等級標準；職業(yè)發(fā)展規(guī)劃等。機器人工作站的發(fā)展、分類、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X證書制度。了解國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略；了解中國工業(yè)機器人企業(yè)的跨國收購之路，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。上機安裝NX12.0軟件、ProcessSimulate、TIA博途軟件2項目2工業(yè)機器人工作站三維設(shè)計知識2.1NX軟件概述知識2.2二維草圖繪制知識2.3三維零件建模知識2.4組件裝配2熟悉NX12.0軟件的界面、功能、特點、常用工具；二維草圖繪制、14107編輯和約束；NX三維建模的基礎(chǔ)特征和基本操作；拉伸特征、旋轉(zhuǎn)和掃掠特征；特征操作、變換和測量；裝配概述和裝配約束等。草圖曲線特點及應(yīng)用范圍、曲線繪制和操作；草圖的編輯及約束操作方法；三維造型操作方法。通過梁思成手繪古建筑圖介紹，介紹從手工繪圖到計算機繪圖的發(fā)展過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)膶I(yè)素養(yǎng)。上機創(chuàng)建草圖曲線練習(xí)、創(chuàng)建三維零件練習(xí)3任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體（ABBIRB120）建模任務(wù)2.2快換工具建模任務(wù)2.3周邊設(shè)備（輸送線）建模2IRB120機器人1軸底座、2軸腰部、3軸大臂、4軸肘部、5軸小臂、6軸腕部的三維建模和整體裝配；母盤、平口手爪、輸送線的三維建模。IRB120機器人2軸腰部的建模；母盤的三維建模；輸送線的三維建模。介紹北京冬奧會“冰墩墩”的設(shè)計特點，了解設(shè)計對于產(chǎn)品熱銷的重要性，同時培養(yǎng)民族自豪感。上機工業(yè)機器人本體零件三維建模練習(xí)、末端工具及周邊設(shè)備三維建模練習(xí)4項目3基于PS軟件的機器人工作站仿真知識3.1PS軟件基本功能知識3.2PS軟件的界面任務(wù)3.1PS軟件基本操作2PS（ProcessSimulate）軟件的基本功能、界面特點和基本操作（文件、主頁、視圖、圖形查看器工具欄、建模操作）。PS軟件的基本操作。介紹我國主要工業(yè)軟件的現(xiàn)狀，了解專業(yè)軟件領(lǐng)域的“卡脖子”現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。上機PS軟件基本操作練習(xí)5任務(wù)3.2設(shè)備定義2機器人定義（ABBIRB120）、機械手定義（平口手抓）、曲柄連桿機構(gòu)夾具定義等。設(shè)備定義的方法和流程。涅槃重生，紅旗轎車的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路，通過國產(chǎn)紅旗汽車從虧損到年銷售30萬量的案例，了解設(shè)計的重要性，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。上機PS軟件設(shè)備定義練習(xí)6任務(wù)3.3創(chuàng)建“操作”仿真2創(chuàng)建對象流操作（傳輸線仿真）、創(chuàng)建設(shè)備操作（握爪設(shè)備操作）、創(chuàng)建復(fù)合操作（握爪復(fù)合操作）等。創(chuàng)建“操作”仿真的方法和流程。數(shù)字化仿真助力我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。上機PS軟件創(chuàng)建“操作”仿真練習(xí)7任務(wù)3.4創(chuàng)建機器人仿真2安裝末端工具、創(chuàng)建機器人操作、干涉碰撞檢查、機器人離線編程等。創(chuàng)建機器人仿真的方法和流程。上機PS軟件創(chuàng)建機器人仿真練習(xí)。8期中測試2期中測試項目1至項目3期中測試上機期中測試9項目4TIA博途與PS軟件聯(lián)合虛擬調(diào)試知識4.1TIA博途軟件概述知識4.2博途編程基礎(chǔ)任務(wù)4.1STEP7軟件的調(diào)試2TIA博途（TIAPortal）軟件的基本功能、界面特點和基本操作，PLC環(huán)境構(gòu)建，STEP7軟件的調(diào)試。STEP7軟件調(diào)試的方法和流程。全球首座原生數(shù)字化工廠在南京投運，我國數(shù)字化工廠進入新時代。上機STEP7軟件的編程和虛擬調(diào)試練習(xí)10任務(wù)4.2HMI編程與仿真2HMI編程與仿真，包括HMI組態(tài)、界面設(shè)計、仿真等。HMI編程與仿真的方法和流程。上機HMI編程與仿真練習(xí)。11任務(wù)4.3PS軟件生產(chǎn)線仿真任務(wù)4.4PS軟件聯(lián)合虛擬調(diào)試2以及PS軟件信號創(chuàng)建、PS與PLC通訊、生產(chǎn)線模式仿真、PS與PLC聯(lián)合虛擬調(diào)試的方法和流程。PS與PLC聯(lián)合虛擬調(diào)試的方法和流程上機PS軟件生產(chǎn)線仿真和虛擬調(diào)試練習(xí)。12項目5工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺仿真與調(diào)試知識5.1坐標系知識5.2基本運動指令2工業(yè)機器人應(yīng)用編程1+X考證平臺結(jié)構(gòu)、工業(yè)機器人的坐標系、基本運動指令等。工業(yè)機器人零件工程圖設(shè)計的方法和步驟?！皺C器人專家”蔣剛：以工匠精神打造未來科技。上機基本運動指令編程練習(xí)13任務(wù)5.1機器人寫字工作站仿真2工業(yè)機器人寫字工作站數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。工業(yè)機器人寫字工作站仿真的方法和流程。上機工業(yè)機器人寫字工作站仿真練習(xí)14任務(wù)5.2機器人碼垛工作站仿真2工業(yè)機器人寫字碼垛系統(tǒng)數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。工業(yè)機器人寫字工作站仿真的方法和流程。上機機器人工作站碼垛仿真練習(xí)15任務(wù)5.3機器人裝配工作站仿真2工業(yè)機器人裝配工作站數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。機器人裝配工作站仿真的方法和流程。介紹天宮一號的機器人手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能，培養(yǎng)民族自豪感，激發(fā)學(xué)生科技報國的熱情。上機機器人工作站裝配仿真練習(xí)16項目6工業(yè)機器人焊接工作站仿真知識6.1焊槍的定義知識6.2焊接路徑的生成知識6.3焊接軌跡的優(yōu)化2焊槍的定義、焊接路徑的生成、焊接操作的創(chuàng)建、焊接路徑的優(yōu)化等?；『负笜尯忘c焊焊槍的定義方法。通過介紹各種機器人搬運工作站，了解機器人在傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的作用，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)和課程的熱愛。上機焊槍的定義練習(xí)17任務(wù)6.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真2帶導(dǎo)軌的弧焊機器人工作站數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。帶導(dǎo)軌的弧焊機器人工作站仿真的方法和流程。了解焊接的原理，通過機器人焊接在杭州亞運場館建設(shè)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的熱愛。上機工業(yè)機器人弧焊工作站設(shè)計練習(xí)18任務(wù)6.2帶變位機的焊接工作站仿真2帶變位機的弧焊機器人工作站數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。帶變位機的弧焊機器人工作站仿真的方法和流程。上機工業(yè)機器人弧焊工作站設(shè)計練習(xí)19任務(wù)6.3工業(yè)機器人點焊工作站仿真2點焊機器人工作站數(shù)字模型的構(gòu)建、仿真、離線編程和虛擬調(diào)試等。點焊機器人工作站仿真的方法和流程。數(shù)字化工藝仿真助力我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。上機工業(yè)機器人點焊工作站設(shè)計練習(xí)20項目7其他機器人工作站知識7.1噴槍的定義知識7.2數(shù)控CLS文件生成知識7.3人體及姿勢創(chuàng)建2噴槍的定義、刀具路徑CLS文件生成、人體及姿態(tài)的創(chuàng)建方法等。刀具路徑CLS文件生成方法。安全意識是工業(yè)機器人技術(shù)人才的必備職業(yè)素質(zhì)。上機數(shù)控CLS文件生成、人體及姿勢的創(chuàng)建練習(xí)21任務(wù)7.1機器人噴涂工作站仿真2工業(yè)機器人噴涂