《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》課程標準

《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》課程標準一、課程基本信息課程名稱：工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真課程代碼：1520292課程類型：專業(yè)核心課學時：72學時學分：4學分適用專業(yè)：工業(yè)機器人技術合作企業(yè)：二、課程的性質與任務（一）課程性質《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》是工業(yè)機器人技術專業(yè)的專業(yè)核心課程，在課程體系中發(fā)揮著承上啟下的重要作用，同時也是專業(yè)核心崗位能力的重要支撐。本課程以ABBRobotStudio為例,介紹機器人離線編程與仿真技術，以適應工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員崗位對現場操作前仿真驗證的需求為目標，使學生了解工業(yè)機器人工程應用虛擬仿真的基礎知識、機器人虛擬仿真的基本工作原理，熟練掌握機器人工作站構建、RobotStudio中的建模功能、機器人離線軌跡編程、Smart組件的應用、帶軌道或變位機的機器人系統(tǒng)應用。培養(yǎng)學生工業(yè)機器人基本應用、工業(yè)機器人編程等方法和能力，鍛煉學生的團隊協作能力和使用RobotStudio仿真軟件以及針對不同的機器人應用設計機器人方案的能力，提高學生分析問題和解決實際問題的能力，提高學生的綜合素質，增強適應職業(yè)變化的能力，為進一步學習其它機器人課程打下良好基礎。本課程與其他課程的關系如表1、2所示：表1《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》課程與前期課程的關系序號前期課程名稱對本門課程的支撐作用1工業(yè)機器人技術基礎機器人本體機構與傳感器技術2工業(yè)機器人應用系統(tǒng)建模三維工作站平臺的搭建表2《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》課程與后續(xù)課程的關系序號后續(xù)課程名稱對本門課程的鞏固作用1工業(yè)機器人現場編程與應用工業(yè)機器人現場編程、調試2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成與應用通過集成系統(tǒng)掌握知識技能的綜合應用（二）課程任務本課程的任務是落實立德樹人根本任務，滿足工業(yè)機器人技術專業(yè)的人才培養(yǎng)要求，圍繞核心素養(yǎng)，吸納相關領域的前沿知識和技術，在培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和促進職業(yè)素質的養(yǎng)成方面占有重要地位。通過將“崗、賽、證”核心技能標準與工業(yè)機器人在焊接、噴涂和搬運等典型工作場景的工作任務結合，使學生具備工業(yè)機器人系統(tǒng)應用中的離線編程與仿真應用能力，并且推進課程思政建設，發(fā)揮好本課程的育人作用，將勞動精神、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，通過技能學習，同步提升學生職業(yè)素養(yǎng)、勞動素養(yǎng)與創(chuàng)新精神。通過項目式教學方法，將軟件功能板塊融入到項目案例中。以建模、Smart組件使用、軌跡離線編程、動畫效果制作、模擬工作站的構建、仿真驗證等軟件教學內容為依托，培養(yǎng)學生的工業(yè)機器人的綜合應用能力和綜合素養(yǎng)。三、課程目標《工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真》課程目標是以培養(yǎng)工業(yè)機器人仿真工作站搭建及離線編程相關綜合應用能力為主線，依據工業(yè)機器人專業(yè)教學標準，工業(yè)機器人應用編程1+X職業(yè)技能等級標準、工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員崗位能力標準、全國職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術應用賽項標準，確定三維教學目標。（一）知識目標1、了解工業(yè)機器人離線編程系統(tǒng)的構架；2、了解RobotStudio離線編程軟件的界面和各菜單功能；3、掌握焊接機器人工作站、噴涂機器人工作站、搬運機器人工作站的設計理念和設計方法；4、掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)的建立方法；5、掌握工作站系統(tǒng)仿真運行與視頻錄制的方法；6、掌握RobotStudio創(chuàng)建三維模型的基本方法；7、掌握創(chuàng)建機械裝置的基本原理及設置機械裝置運動特性的基本方法；8、掌握創(chuàng)建機器人工具的基本原理及方法；9、掌握離線編程的基本方法和程序的優(yōu)化方法；10、了解機器人離線軌跡編程輔助工具的應用；11、掌握創(chuàng)建Smart組件的基本步驟與方法；12、掌握工作站邏輯設定的基本方法；13、了解帶導軌機器人系統(tǒng)、帶變位機機器人系統(tǒng)的應用以及創(chuàng)建方法；（二）能力目標1、能夠熟練安裝工業(yè)機器人離線編程軟件；2、能夠建立工業(yè)機器人系統(tǒng)，熟練機器人的手動操作；3、能完成焊接機器人工作站、噴涂機器人工作站、搬運機器人工作站的搭建；4、創(chuàng)建工作站離線軌跡編程軌跡程序，完成仿真運行與視頻錄制；5、能夠創(chuàng)建典型部件的機械裝置，并進行導入導出操作；6、創(chuàng)建機器人工具并完成相關設置；7、完成焊接機器人工作站、噴涂機器人工作站、搬運機器人工作站離線軌跡編程與仿真運行；8、能夠創(chuàng)建具有動態(tài)屬性的Smart組件；9、能創(chuàng)建帶導軌、帶傳送帶、帶變位機的機器人系統(tǒng)工作站并仿真運行；10、能夠通過軟件實現機器人離線軌跡編程。（三）素質目標1、培養(yǎng)學生自主學習工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程及仿真新知識、新技術的意識，具有較強的發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力；2、培養(yǎng)學生較強的語言表達、工業(yè)機器人相關崗位溝通和協調能力；善于表達自己的意見，闡述自己的觀點；3、樹立協同工作的全局思維、創(chuàng)新意識、安全意識；樹立相互溝通、互幫互助的團隊協作精神；4、培養(yǎng)學生職業(yè)崗位工作中精于工、敬于業(yè)、匠于心、品于行、合于力的職業(yè)精神；5.培養(yǎng)學生崇尚勞動、誠實勞動的勞動精神，精益求精、一絲不茍的工匠精神和愛崗敬業(yè)、勇于創(chuàng)新的勞模精神。四、課程結構與內容（一）課程結構本課程是依據工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員崗位能力標準中的掌握工業(yè)機器人運動的特點和程序編寫方法、能熟練應用指令編寫軌跡程序、能夠創(chuàng)建動態(tài)屬性的Smart組件及建立組件間的控制邏輯，編寫工業(yè)機器人程序崗位能力要求，重點針對工業(yè)機器人虛擬仿真RobotStudio的操作、編程環(huán)境，能實現典型機器人工作站仿真程序編輯。本課程內容組織以焊接機器人工作站、噴涂機器人工作站、搬運機器人工作站典型工作場景進行課程項目化設計，將工業(yè)機器人應用編程1+X證書職業(yè)技能等級標準融入課程中，進行項目化重構，并提煉典型工作任務。根據職業(yè)崗位所需要的知識、能力、態(tài)度要求，結合前、后續(xù)課程，緊緊圍繞完成工作任務需要，將崗位、證書、技能大賽評分技能要求融入到教學內容中，使教學內容和工作過程相一致，并能體現學生職業(yè)精神培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成的需要。同時，注重加強對學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)，滿足學生就業(yè)與發(fā)展的需要。課程項目如下：（二）課程內容序號項目教學目標教學任務教學內容學時1焊接機器人仿真項目教學目標：掌握在弧焊工作站中離線編程和仿真運行的方法和技能。教學重點：由目標路徑自動生成機器人運動程序教學難點：工具數據的標定方法、工具數據的作用模型導入及布局弧焊工作站系統(tǒng)創(chuàng)建；工業(yè)機器人系統(tǒng)設定；弧焊模塊模型導入；工業(yè)機器人模型導入；2焊槍模型導入；工作站布局2焊槍工具數據標定使用“TCP和Z，X”方法標定焊槍工具數據2驗證焊槍工具數據2程序編制與調試規(guī)劃焊接工件軌跡，2焊接目標點與路徑設計2焊接程序編程2焊接工作站仿真運行與調試22噴涂機器人仿真項目教學目標：掌握在噴涂工作站中離線編程和仿真運行的方法和技能。教學重點：Smart組件屬性連接與信號連接教學難點：工作站的邏輯設計模型導入及布局噴涂工作站系統(tǒng)創(chuàng)建；工業(yè)機器人系統(tǒng)設定；噴涂模塊模型導入；工業(yè)機器人模型導入；工作站布局2配置模型參數模型顏色設置；模型透明度設置2創(chuàng)建與設定動動態(tài)噴涂Smart組件創(chuàng)建2屬性連接與信號連接2態(tài)噴涂組件噴涂工作站邏輯設計；Smart組件I/O信號與工業(yè)機器人I/O信號關聯2噴涂程序編制與調試噴涂目標點與路徑設計2噴涂程序編程2噴涂工作站仿真運行與調試23搬運機器人仿真項目教學目標：掌握搬運機器人離線編程和仿真運行的方法和技能。教學重點：smart組件與信號控制設計教學難點：碼垛編程中偏移量的計算搬運夾具模型構建仿真軟件構建簡易三維模型及相關模型庫的調用；2夾具運動關節(jié)構建構建吸盤的機械裝置。機械裝置關節(jié)鏈的參數設定；編譯機械裝置姿態(tài)，設定機械裝置活動范圍2吸盤控制邏輯設計構建吸盤的smart組件；完成smart吸盤的信號控制；2卡爪控制邏輯設計構建夾爪的smart組件；完成smart夾爪的信號控制2變位機仿真設計構建變位機機械裝置；構建變位機的smart組件；變位機姿態(tài)設定以及機械裝置編譯2搬運路徑編程創(chuàng)建搬運機器人的路徑；編輯搬運機器人的運動程序2倉儲碼垛編程完成單層倉儲碼垛編程；構建完整的工作站邏輯。24企業(yè)離線編程與仿真實踐教學教學目標：在實踐中學習掌握企業(yè)常用工業(yè)機器人工作站離線編程、仿真驗證和應用實施的方法和技能。教學重點：離線仿真形成的程序如何在實際工作站中應用實施教學難點：離線編程如何滿足企業(yè)實用性和高效率的要求弧焊工作站實踐教學弧焊工作站離線編程、仿真驗證、應用實施。6點焊工作站實踐教學點焊工作站離線編程、仿真驗證、應用實施。6噴涂工作站實踐教學噴涂工作站離線編程、仿真驗證、應用實施。6搬運機器人實踐教學搬運機器人離線編程、仿真驗證、應用實施。6五、學生考核與評價本課程采用多元化評價方式的綜合評價體系，在評價主體上，包含教師評價，學生互評及企業(yè)專家點評形式，分別占比75%、15%及10%。評價內容上，采用專業(yè)技能評價、勞動素養(yǎng)評價和個體增值評價形式。專業(yè)技能評價依托1+X職業(yè)技能考核標準及職業(yè)技能競賽考核標準，設計崗位技能測試表及考證測試表；勞動素養(yǎng)評價依據實訓室管理制度，設計勞動素養(yǎng)評價體系，合理分配技能考評與勞動素養(yǎng)考評權重配比；積極探索增值評價，結合課前學情分析，對學生個體進行授課前后的數據統(tǒng)計。對進步較快的學生給予積極評價，并在最終課程成績體現。評價工具上，采用職教云平臺系統(tǒng)評價、仿真實訓項目系統(tǒng)評價等多種手段相結合，具體如下：考核內容評價形式評價工具評價占比評價主體參照標準職業(yè)技能結果評價（項目測試）1+X證書考核點測試題庫企業(yè)專家視頻點評30%教師企業(yè)專家工業(yè)機器人應用編程1+X考核標準過程評價（子任務測試）崗位技能測試表活頁式自測單課程任務達成度統(tǒng)計表40%教師學生省級職業(yè)技能競賽參考自編題庫勞動素養(yǎng)過程評價勞動素養(yǎng)評價表20%教師學生勞動素養(yǎng)評價體系個體增值增值評價智慧職教課堂學生前后對比10%教師課前學情調查六、教學實施與保障（一）教學實施過程本課程以學生發(fā)展為本，遵循國家高等職業(yè)學校專業(yè)教學標準，融入工業(yè)機器人應用領域最新技術，深化教學改革。本課程共72學時，每個子任務都以實際案例任務驅動為主線、以功能模塊實現為著力點，穿插使用問題引導、仿真演示等教學方法，為學生提供微課、視頻、活頁式教材等學習材料，助力開展小組協作及自主探究式學習。本課程實訓環(huán)節(jié)采用分組小班教學方式，劃分兩個大組，每個大組劃分4個小組，確保學生實訓效果。在機器人實訓室用仿真軟件RobotStudio模擬現場操作，可以及時發(fā)現錯誤并予以改正。這種以“項目為主線、教師為主導、學生為主體”的課堂教學方式進行，達成讓學生“做中學、學中做”的目的。（二）實施保障1、課程教學資源（1）教材十三五規(guī)劃教材《工業(yè)機器人離線編程與仿真》；校本活頁教材（2）數字化資源在線課程、動畫資源、校企合作案例庫、賽證資源、微課資源、虛擬仿真實訓項目資源（3）設施設備專業(yè)教室：專業(yè)教室一般配備黑（白）板、多媒體計算機、投影設備、音響設備、互聯網接入或WiFi環(huán)境，并實施網絡安全防護措施：安裝應急照明裝置并保持良好狀態(tài)，符合緊急疏散要求，標志明顯，保持逃生通道暢通無阻。智慧教室：配備青鹿智慧教室綜合管理平臺，3臺教師交互式智能平板及24臺學生交互式學習屏，音響設備，互聯網接入或WiFi環(huán)境，并具有網絡安全防護措施。安裝應急照明裝置并保持良好狀態(tài)，符合緊急疏散要求、標志明顯、保持逃生通道暢通無阻。工業(yè)機器人實訓室：配置工業(yè)機器人綜合實訓設備4臺套，1臺教師交互式一體機，WIFI環(huán)境，相關實訓資料。校外實踐教學基地：校級大學生校外實踐基地2、教學督導機制學校形成了由校質量辦、二級學院督導小組以及學生信息督導員組成的三級教學督導模式，對教學質量評價和監(jiān)控進行了全覆蓋，有效地保證了課程教學質量。3、師資保障校內師資要求：具有豐富的工業(yè)機器人仿真應用經驗，至少熟悉一種機器人仿真軟件，具有高校教師資格證，中級職稱及以上。校外師資要求：具有三年以上的工業(yè)機器人應用經驗，能提供豐富的工業(yè)機器人應用案例，對教學工作有耐心。七、其他說明1、本課程標準在使用過程中，要根據教學情況進行不斷的完善與修訂。2、任課教師可以根據教學情況，制定教學計劃，設計更加詳細、完善的單元教學方案。3、根據專業(yè)特點并結合課程特點，開發(fā)數字化教學資源和網絡課程。數字化教學資源包括案例庫、課件庫、素材庫、試題庫和虛擬仿真實訓軟件等。網絡課程可以為MOOC、微課程或空間課程。按照“人人建設，人人共享”的原則，發(fā)動教師、學生、企業(yè)專家共建數字化資源和網絡課程，并實現實時更新。附件：機電工程學院2021-2022學年第一學期授課計劃

2021-2022學年第一學期授課計劃課程名稱：工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程與仿真授課班級：20工業(yè)機器人周次課次授課日期授課環(huán)節(jié)或授課內容授課時數第1周12021年9月6日弧焊工作站系統(tǒng)創(chuàng)建；工業(yè)機器人系統(tǒng)設定；弧焊模塊模型導入；工業(yè)機器人模型導入；2第1周22021年9月8日焊槍模型導入；工作站布局2第1周32021年9月10日使用“TCP和Z，X”方法標定焊槍工具數據2第2周42021年9月13日驗證焊槍工具數據2第2周52021年9月15日規(guī)劃焊接工件軌跡2第2周62021年9月17日焊接目標點與路徑設計2第3周72021年9月20日焊接程序編程2第3周82021年9月22日焊接工作站仿真運行與調試2第3周92021年9月24日噴涂工作站系統(tǒng)創(chuàng)建；工業(yè)機器人系統(tǒng)設定；噴涂模塊模型導