《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(xué)時：72學(xué)時學(xué)分：4學(xué)分適用專業(yè)：工業(yè)機器人技術(shù)合作企業(yè)：二、課程的性質(zhì)與任務(wù)（一）課程性質(zhì)《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(shù)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(shù)，以適應(yīng)工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員崗位對現(xiàn)場操作前仿真驗證的需求為目標，使學(xué)生了解工業(yè)機器人工程應(yīng)用虛擬仿真的基礎(chǔ)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(gòu)建、RobotStudio中的建模功能、機器人離線軌跡編程、Smart組件的應(yīng)用、帶軌道或變位機的機器人系統(tǒng)應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機器人基本應(yīng)用、工業(yè)機器人編程等方法和能力，鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力和使用RobotStudio仿真軟件以及針對不同的機器人應(yīng)用設(shè)計機器人方案的能力，提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，增強適應(yīng)職業(yè)變化的能力，為進一步學(xué)習(xí)其它機器人課程打下良好基礎(chǔ)。本課程與其他課程的關(guān)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(guān)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(shù)基礎(chǔ)機器人本體機構(gòu)與傳感器技術(shù)2工業(yè)機器人應(yīng)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(guān)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(xiàn)場編程與應(yīng)用工業(yè)機器人現(xiàn)場編程、調(diào)試2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用通過集成系統(tǒng)掌握知識技能的綜合應(yīng)用（二）課程任務(wù)本課程的任務(wù)是落實立德樹人根本任務(wù)，滿足工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)要求，圍繞核心素養(yǎng)，吸納相關(guān)領(lǐng)域的前沿知識和技術(shù)，在培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和促進職業(yè)素質(zhì)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(wù)結(jié)合，使學(xué)生具備工業(yè)機器人系統(tǒng)應(yīng)用中的離線編程與仿真應(yīng)用能力，并且推進課程思政建設(shè)，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(xué)習(xí)，同步提升學(xué)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(xué)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(gòu)建、仿真驗證等軟件教學(xué)內(nèi)容為依托，培養(yǎng)學(xué)生的工業(yè)機器人的綜合應(yīng)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(guān)綜合應(yīng)用能力為主線，依據(jù)工業(yè)機器人專業(yè)教學(xué)標準，工業(yè)機器人應(yīng)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(shù)應(yīng)用賽項標準，確定三維教學(xué)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(gòu)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(shè)計理念和設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)定的基本方法；13、了解帶導(dǎo)軌機器人系統(tǒng)、帶變位機機器人系統(tǒng)的應(yīng)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(dǎo)入導(dǎo)出操作；6、創(chuàng)建機器人工具并完成相關(guān)設(shè)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(dǎo)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(xiàn)機器人離線軌跡編程。（三）素質(zhì)目標1、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)工業(yè)機器人系統(tǒng)離線編程及仿真新知識、新技術(shù)的意識，具有較強的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；2、培養(yǎng)學(xué)生較強的語言表達、工業(yè)機器人相關(guān)崗位溝通和協(xié)調(diào)能力；善于表達自己的意見，闡述自己的觀點；3、樹立協(xié)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(xié)作精神；4、培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)與內(nèi)容（一）課程結(jié)構(gòu)本課程是依據(jù)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(yīng)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(xiàn)典型機器人工作站仿真程序編輯。本課程內(nèi)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(shè)計，將工業(yè)機器人應(yīng)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(gòu)，并提煉典型工作任務(wù)。根據(jù)職業(yè)崗位所需要的知識、能力、態(tài)度要求，結(jié)合前、后續(xù)課程，緊緊圍繞完成工作任務(wù)需要，將崗位、證書、技能大賽評分技能要求融入到教學(xué)內(nèi)容中，使教學(xué)內(nèi)容和工作過程相一致，并能體現(xiàn)學(xué)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(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)，滿足學(xué)生就業(yè)與發(fā)展的需要。課程項目如下：（二）課程內(nèi)容序號項目教學(xué)目標教學(xué)任務(wù)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時1焊接機器人仿真項目教學(xué)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(xué)重點：由目標路徑自動生成機器人運動程序教學(xué)難點：工具數(shù)據(jù)的標定方法、工具數(shù)據(jù)的作用模型導(dǎo)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(shè)定；弧焊模塊模型導(dǎo)入；工業(yè)機器人模型導(dǎo)入；2焊槍模型導(dǎo)入；工作站布局2焊槍工具數(shù)據(jù)標定使用“TCP和Z，X”方法標定焊槍工具數(shù)據(jù)2驗證焊槍工具數(shù)據(jù)2程序編制與調(diào)試規(guī)劃焊接工件軌跡，2焊接目標點與路徑設(shè)計2焊接程序編程2焊接工作站仿真運行與調(diào)試22噴涂機器人仿真項目教學(xué)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(xué)重點：Smart組件屬性連接與信號連接教學(xué)難點：工作站的邏輯設(shè)計模型導(dǎo)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(shè)定；噴涂模塊模型導(dǎo)入；工業(yè)機器人模型導(dǎo)入；工作站布局2配置模型參數(shù)模型顏色設(shè)置；模型透明度設(shè)置2創(chuàng)建與設(shè)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(shè)計；Smart組件I/O信號與工業(yè)機器人I/O信號關(guān)聯(lián)2噴涂程序編制與調(diào)試噴涂目標點與路徑設(shè)計2噴涂程序編程2噴涂工作站仿真運行與調(diào)試23搬運機器人仿真項目教學(xué)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(xué)重點：smart組件與信號控制設(shè)計教學(xué)難點：碼垛編程中偏移量的計算搬運夾具模型構(gòu)建仿真軟件構(gòu)建簡易三維模型及相關(guān)模型庫的調(diào)用；2夾具運動關(guān)節(jié)構(gòu)建構(gòu)建吸盤的機械裝置。機械裝置關(guān)節(jié)鏈的參數(shù)設(shè)定；編譯機械裝置姿態(tài)，設(shè)定機械裝置活動范圍2吸盤控制邏輯設(shè)計構(gòu)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(shè)計構(gòu)建夾爪的smart組件；完成smart夾爪的信號控制2變位機仿真設(shè)計構(gòu)建變位機機械裝置；構(gòu)建變位機的smart組件；變位機姿態(tài)設(shè)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(gòu)建完整的工作站邏輯。24企業(yè)離線編程與仿真實踐教學(xué)教學(xué)目標：在實踐中學(xué)習(xí)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(yīng)用實施的方法和技能。教學(xué)重點：離線仿真形成的程序如何在實際工作站中應(yīng)用實施教學(xué)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(xué)弧焊工作站離線編程、仿真驗證、應(yīng)用實施。6點焊工作站實踐教學(xué)點焊工作站離線編程、仿真驗證、應(yīng)用實施。6噴涂工作站實踐教學(xué)噴涂工作站離線編程、仿真驗證、應(yīng)用實施。6搬運機器人實踐教學(xué)搬運機器人離線編程、仿真驗證、應(yīng)用實施。6五、學(xué)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(xué)生互評及企業(yè)專家點評形式，分別占比75%、15%及10%。評價內(nèi)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(shè)計崗位技能測試表及考證測試表；勞動素養(yǎng)評價依據(jù)實訓(xùn)室管理制度，設(shè)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(quán)重配比；積極探索增值評價，結(jié)合課前學(xué)情分析，對學(xué)生個體進行授課前后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。對進步較快的學(xué)生給予積極評價，并在最終課程成績體現(xiàn)。評價工具上，采用職教云平臺系統(tǒng)評價、仿真實訓(xùn)項目系統(tǒng)評價等多種手段相結(jié)合，具體如下：考核內(nèi)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(jié)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(yīng)用編程1+X考核標準過程評價（子任務(wù)測試）崗位技能測試表活頁式自測單課程任務(wù)達成度統(tǒng)計表40%教師學(xué)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(xué)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(xué)生前后對比10%教師課前學(xué)情調(diào)查六、教學(xué)實施與保障（一）教學(xué)實施過程本課程以學(xué)生發(fā)展為本，遵循國家高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標準，融入工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域最新技術(shù)，深化教學(xué)改革。本課程共72學(xué)時，每個子任務(wù)都以實際案例任務(wù)驅(qū)動為主線、以功能模塊實現(xiàn)為著力點，穿插使用問題引導(dǎo)、仿真演示等教學(xué)方法，為學(xué)生提供微課、視頻、活頁式教材等學(xué)習(xí)材料，助力開展小組協(xié)作及自主探究式學(xué)習(xí)。本課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)采用分組小班教學(xué)方式，劃分兩個大組，每個大組劃分4個小組，確保學(xué)生實訓(xùn)效果。在機器人實訓(xùn)室用仿真軟件RobotStudio模擬現(xiàn)場操作，可以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并予以改正。這種以“項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的課堂教學(xué)方式進行，達成讓學(xué)生“做中學(xué)、學(xué)中做”的目的。（二）實施保障1、課程教學(xué)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(shù)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(xùn)項目資源（3）設(shè)施設(shè)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(shè)備、音響設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)接入或WiFi環(huán)境，并實施網(wǎng)絡(luò)安全防護措施：安裝應(yīng)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(xué)生交互式學(xué)習(xí)屏，音響設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)接入或WiFi環(huán)境，并具有網(wǎng)絡(luò)安全防護措施。安裝應(yīng)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(xùn)室：配置工業(yè)機器人綜合實訓(xùn)設(shè)備4臺套，1臺教師交互式一體機，WIFI環(huán)境，相關(guān)實訓(xùn)資料。校外實踐教學(xué)基地：校級大學(xué)生校外實踐基地2、教學(xué)督導(dǎo)機制學(xué)校形成了由校質(zhì)量辦、二級學(xué)院督導(dǎo)小組以及學(xué)生信息督導(dǎo)員組成的三級教學(xué)督導(dǎo)模式，對教學(xué)質(zhì)量評價和監(jiān)控進行了全覆蓋，有效地保證了課程教學(xué)質(zhì)量。3、師資保障校內(nèi)師資要求：具有豐富的工業(yè)機器人仿真應(yīng)用經(jīng)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(yīng)用經(jīng)驗，能提供豐富的工業(yè)機器人應(yīng)用案例，對教學(xué)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(jù)教學(xué)情況進行不斷的完善與修訂。2、任課教師可以根據(jù)教學(xué)情況，制定教學(xué)計劃，設(shè)計更加詳細、完善的單元教學(xué)方案。3、根據(jù)專業(yè)特點并結(jié)合課程特點，開發(fā)數(shù)字化教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)課程。數(shù)字化教學(xué)資源包括案例庫、課件庫、素材庫、試題庫和虛擬仿真實訓(xùn)軟件等。網(wǎng)絡(luò)課程可以為MOOC、微課程或空間課程。按照“人人建設(shè)，人人共享”的原則，發(fā)動教師、學(xué)生、企業(yè)專家共建數(shù)字化資源和網(wǎng)絡(luò)課程，并實現(xiàn)實時更新。附件：機電工程學(xué)院2021-2022學(xué)年第一學(xué)期授課計劃

2021-2022學(xué)年第一學(xué)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(nèi)容授課時數(shù)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(shè)定；弧焊模塊模型導(dǎo)入；工業(yè)機器人模型導(dǎo)入；2第1周22021年9月8日焊槍模型導(dǎo)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(shù)據(jù)2第2周42021年9月13日驗證焊槍工具數(shù)據(jù)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(shè)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(diào)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(shè)定；噴涂模塊模型導(dǎo)