工業(yè)機器人技術專業(yè)《并聯(lián)機器人技術應用》課程標準

《并聯(lián)機器人技術應用》課程標準二級學院：智能制造與信息工程學院執(zhí)筆人：羅劍審核人：制定日期：2022年7月陜西能源職業(yè)技術學院一、課程信息表1課程信息表課程名稱《并聯(lián)機器人技術應用》開課院部智能制造與信息工程學院課程代碼考核性質(zhì)考查前導課程《高等數(shù)學》《工業(yè)機器人技術基礎》后續(xù)課程《畢業(yè)設計》、《頂崗實習》總學時24課程類型理論課是R實踐課是□理論+實踐是□理實一體化是□適用專業(yè)電氣自動化技術二、課程性質(zhì)1.課程性質(zhì)本課程是工業(yè)機器人技術專業(yè)的一門專業(yè)限選課程，在學習完工業(yè)機器人基礎和編程，裝調(diào)方法后，針對并聯(lián)機器人這一方向進行補充拓展，課程主要解決并聯(lián)機器人的設計與應用的問題。通過本課程的學習，應能為學生在并聯(lián)機器人的設計、制造和應用等企業(yè)工作及分析和解決并聯(lián)機器人的設計、制造和應用中的問題打好基礎。2.課程功能定位。表2課程功能定位分析對接的工作崗位對接培養(yǎng)的職業(yè)崗位能力電氣檢修工氣工業(yè)機器人安裝工設計助理三、課程目標與內(nèi)容1.課程總體目標通過該課程的學習，使學生了解并聯(lián)機器人機構、自由度簡圖、位姿分析、速度與加速度計算等方面的知識，能為并聯(lián)機器人系統(tǒng)的設計、制造和應用奠定基礎。2.課程具體目標培養(yǎng)學生掌握并聯(lián)機器人技術應用的基本理論與相關實踐技能。通過行為導向、線上線下相結合的混合模式教學、培養(yǎng)學生對基礎知識的認知，職業(yè)技能的鍛煉和職業(yè)素養(yǎng)的提升，具體教學目標為：1）通過本課程的學習，學生應能掌握并聯(lián)機器人機構簡圖和自由度、位姿分析、速度與加速度的計算、靜力學分析和設計，了解并聯(lián)機器人的分類及應用。2）職業(yè)技能目標：通過本課程的學習，培養(yǎng)學生并聯(lián)機器人的初步設計能力，分析和解決并聯(lián)機器人設計、制造和應用中的問題的能力，具有機器人的初步設計能力，具有從事并聯(lián)機器人設計、制造和應用工作的能力。3）職業(yè)素質(zhì)目標：通過本課程的學習，使學生形成一定的并聯(lián)機器人設計、制造和應用的職業(yè)道德，形成良好的、文明的工作素養(yǎng)和認真踏實的工作作風。同時培養(yǎng)學生自主學習能力、觀察能力、團隊合作能力、專業(yè)技術交流的表達能力；培養(yǎng)學生具有制定工作計劃的方法能力。表3課程教學目標與內(nèi)容序號畢業(yè)要求指標點知識目標技能目標素質(zhì)目標教學內(nèi)容1能根據(jù)圖樣分析電氣控制原理及程序。1.能夠說出并聯(lián)機器人的基本概念；2.掌握并聯(lián)機器人的分類方法及含義；3.能夠列舉出并聯(lián)機器人的常見應用；4.了解并聯(lián)機器人的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢。能夠根據(jù)所給技術概念進行資料搜索和閱讀分析。培養(yǎng)學生制造行業(yè)從業(yè)所需職業(yè)道德并聯(lián)機器人概述2具備機器人系統(tǒng)的設計分析、設計能力1.能說出并聯(lián)機器人的機構運動簡圖和機構運動示意圖的概念；2.掌握并聯(lián)機器人運動簡圖和運動示意圖的繪制方法；3.掌握并聯(lián)機器人的位姿描述；4.掌握并聯(lián)機器人的坐標變換1.能夠繪制簡單的并聯(lián)機器人的運動簡圖，運動示意圖2.能用并聯(lián)機器人的位姿進行坐標描述3.能夠?qū)ζ脚_鉸鏈、連桿機構進行描述4.能描述剛體方位培養(yǎng)學生認真思考、獨立分析能力并聯(lián)機器人運動學基礎4能進行機器人系統(tǒng)的分析設計1.了解動平臺鉸鏈的速度和加速度計算方法；2．了解連桿的速度和加速度計算方法；3．角速度的坐標旋轉(zhuǎn)變換能進行平臺鉸、連桿鏈速度的計算和角速度坐標變換。尋找有效方法，提高工作效率并聯(lián)機器人速度與加速度計算5能進行機器人系統(tǒng)的初步分析設計1.能說出并聯(lián)機器人的力學分析的概念及內(nèi)涵；2.基于力的平衡方程的并聯(lián)機器人的靜力分析方法；3.基于虛位移原理的并聯(lián)機器人的靜力分析方法；4.并聯(lián)機器人的靜剛度分析方法；5.基于牛頓一歐拉方程的并聯(lián)機器人的動力學分析；6.基于達朗伯原理一虛位移原理的并聯(lián)機器人的動力學分析；能對并聯(lián)機器人的靜力、動力進行簡單分析培養(yǎng)綜合分析數(shù)據(jù)的能力和綜合研判的能力并聯(lián)機器人動力學建模及性能分析6能進行機器人系統(tǒng)的初步分析設計能力1.并聯(lián)機器人常見控制策略；2.并聯(lián)機器人的點位控制和點位反饋控制；3.并聯(lián)機器人軌跡控制和反饋控制；4.并聯(lián)機器人力的控制。能繪圖敘述并聯(lián)機器人常見控制策略；能繪圖敘述并聯(lián)機器人的軌跡反饋控制。培養(yǎng)綜合分析數(shù)據(jù)的能力和綜合研判的能力并聯(lián)機器人典型控制策略7能進行機器人系統(tǒng)的初步分析設計能力了解并聯(lián)機器人設計的要求、步驟及方法能利用類比、移植、和創(chuàng)新的方法進行并聯(lián)機器人的初步設計。1.團結協(xié)作；2.認真踏實工作作風。并聯(lián)機器人的設計表4課程教學安排序號項目（模塊）任務（單元）教學內(nèi)容重點、難點課程思政元素學時1并聯(lián)機器人概述1.1并聯(lián)機器人的分類及應用并聯(lián)機器人的定義、組成并聯(lián)機器人的工作原理并聯(lián)機器人的特點并聯(lián)機器人的分類重點：并聯(lián)機器人的定義、組成難點：并聯(lián)機器人的分類制造業(yè)的發(fā)展趨勢鼓勵學生樹立遠大理想；我國無人機的發(fā)展世界領先激發(fā)學生的愛國情懷；21.2并聯(lián)機器人的應用、研究內(nèi)容及發(fā)展1.3技術創(chuàng)新對制造業(yè)的改變和影響并聯(lián)機器人的應用并聯(lián)機器人的研究內(nèi)容并聯(lián)機器人的發(fā)展重點：并聯(lián)機器人的應用難點：并聯(lián)機器人的研究內(nèi)容22并聯(lián)機器人運動學基礎2.1并聯(lián)機器人的機構簡圖和自由度運動簡圖和機構運動示意圖的概念機構運動簡圖繪制方法機構運動示意圖繪制方法并聯(lián)機器人自由度的概念并聯(lián)機器人自由度計算重點：機構運動簡圖繪制方法難點：并聯(lián)機器人自由度計算1.機構簡圖的繪制過程及要求培養(yǎng)學生精益求精的工作作風；2.坐標變換使學生學會對世界認知要從不同的角度加以分析，能做到全面客觀準確；22.2并聯(lián)機器人位姿描述、連桿描述點的位置描述剛體的姿態(tài)描述并聯(lián)機器人的坐標變換連桿的描述連桿坐標變換重點：剛體的姿態(tài)描述難點：并聯(lián)機器人的坐標變換22.3并聯(lián)機器人位姿分析并聯(lián)機器人的位姿反解并聯(lián)機器人位姿正解解析不同坐標系的旋轉(zhuǎn)變換重點：并聯(lián)機器人位姿正解解析難點：不同坐標系的旋轉(zhuǎn)變換23并聯(lián)機器人速度與加速度計算3.1動平臺鉸鏈的速度和加速度計算并聯(lián)機器人速度和加速度計算的概念矢量表示的速度重點、難點：矢量表示的速度通過速度和加速度的計算要求使學生理解事物的動態(tài)發(fā)展（運動變化）本質(zhì)及規(guī)律，學會辯證思維；連桿伸長加速度可以使學生理解方法對事物的影響23.2連桿的速度和加速度計算矢量表示的連桿伸長加速度矩陣表示的連桿伸長加速度重點：矢量表示的連桿伸長加速度難點：矩陣表示的連桿伸長加速度24并聯(lián)機器人動力學建模及性能分析4.1并聯(lián)機器人靜力學分析基本概念力平衡方程虛擬位移靜力分析靜剛度分析重點：力平衡方程難點：虛擬位移靜力分析通過靜力學平衡原理引出人與自然的和諧相處的重要性；歐拉方程動力學分析方法使學生理解量變引起質(zhì)變的原理24.2并聯(lián)機器人動力學分析基本概念基于歐拉方程的動力學分析基于虛擬位移原理的動力學分析重點：基于歐拉方程的動力學分析難點：基于虛擬位移原理的動力學分析25并聯(lián)機器人典型控制策略5.1并聯(lián)機器人的控制策略并聯(lián)機器人的控制系統(tǒng)概念并聯(lián)機器人控制策略重點：并聯(lián)機器人的控制系統(tǒng)概念難點：并聯(lián)機器人控制策略控制方法及策略分析使學生學會做人做事及處理問題的方法策略；25.2并聯(lián)機器人的點位控制和反饋控制并聯(lián)機器人的點位控制并聯(lián)機器人的點位反饋控制軌跡控制概述重點：并聯(lián)機器人的點位控制難點：并聯(lián)機器人的點位反饋控制26并聯(lián)機器人的設計6.1并聯(lián)機器人并聯(lián)機構、驅(qū)動系統(tǒng)設計機器人設計概述并聯(lián)機構設計并聯(lián)機器人的液壓驅(qū)動系統(tǒng)設計電機-減速器驅(qū)動系統(tǒng)設計直線電機設計重點：并聯(lián)機構設計難點：電機-減速器驅(qū)動系統(tǒng)設計設計理論方法使學生意識到鍛煉創(chuàng)新思維對于提高功效及發(fā)展的重要性。2課程考核該課程為專業(yè)方向限選考查課，既考核學生對基本知識和基礎理論的掌握程度，又要考核學生對并聯(lián)機器人的實際設計分析能力。因此：1.本課程考核分為理論考核和實踐過程考核，關注學生個體差異；2理論知識考核包括作業(yè)、提問和大作業(yè)等，主要考核學生對基本知識和基礎理論的掌握程度，同時也考查學生獨立分析問題、解決問題的能力。實踐過程考核針對各學習環(huán)節(jié)進行考核。對每個基本操作技能進行分段考核，通過上一個技能的考核才能進行下個技能的學習，對學生在完成項目過程中所表現(xiàn)出的關鍵能力、素質(zhì)情況等進行綜合評價。表5課程總評表學習項目評分項目比率（%）評分要點理論考核平時成績10課堂紀律、平時作業(yè)、課堂提問等期末大作業(yè)40按試卷標準答案評分實踐過程考核50課內(nèi)實訓項目操作完成情況五、實施要求1.授課教師基本要求擔任《并聯(lián)機器人技術應用》課程教學的專職和兼職教師應忠于教育事業(yè)、熱愛學生，具有團隊協(xié)作精神。專職教師需具備電氣自動化技術專業(yè)本科及以上學歷、中級以上職稱，并且具有不少于6個月的相關企業(yè)工作或?qū)嵺`鍛煉經(jīng)歷；企業(yè)兼職教師需具備副高級工程師以上職稱，擁有豐富的工程設計、安裝經(jīng)驗。2.實踐教學條件要求（1）校內(nèi)實訓室表6并聯(lián)機器人實訓室實訓室（中心）名稱并聯(lián)機器人實訓室面積80m2序號核心設備數(shù)量備注1Delta并聯(lián)機器人10臺2六自由度運動平臺并聯(lián)機器人10臺3測量工具20組（2）校外實習基地表6電機與電氣控制課程校外實習基地序號校外實訓基地名稱合作企業(yè)名稱校外實訓基地功能接納學生人數(shù)備注1陜西能源職業(yè)技術學院天津安捷物聯(lián)科技股份有限公司校外實習基地天津安捷物聯(lián)科技股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習40緊密合作型2陜西能源職業(yè)技術學院華羿微電子股份有限公司校外實習基地華羿微電子股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習100一般合作型3陜西能源職業(yè)技術學院西安西拓電氣股份有限公司校外實習基地西安西拓電氣股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習20一般合作型4陜西能源職業(yè)技術學院陳家山煤礦校外實習基地銅川礦務局陳家山煤礦認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習100緊密合作型5陜西能源職業(yè)技術學院陜西潤中清潔能源有限公司校外實習基地陜西潤中清潔能源有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習80緊密合作型3.教學方法與策略（1）教學方法在授課過程中，結合高等數(shù)學、線性代數(shù)、工程力學、機械設計基礎知識，通過并聯(lián)機器人的圖片、視頻、動畫演示等課件，使學生掌握并聯(lián)機器人的運動表達、動力分析及控制相關知識。要求學生自己主動去并聯(lián)機器人實驗室做實驗或去生產(chǎn)、應用并聯(lián)機器人的企業(yè)調(diào)研，主動上網(wǎng)查找并聯(lián)機器人的誤差分析及控制的資料并交流。①工學結合：依托于校外實訓基地，結合工作崗位的典型工作任務，設立學習情景來模擬實際工作過程，以職業(yè)能力養(yǎng)成為重點，以工作過程為導向設計應用實例。在教學過程中由企業(yè)人員（可到企業(yè)現(xiàn)場進行錄像）直接提出真實工作任務，教師分析任務需求，提出“解決方案”，然后教師講解“任務實現(xiàn)”的操作步驟和方法，完成后進行“效果展示”，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。②任務驅(qū)動：按照課程涉及到的5個大的模塊，根據(jù)模塊內(nèi)的任務，按照五個步驟：布置任務、收集資料、制定計劃、實施任務、評價。此方法大大提高學生學習的自主性、積極性。③以賽促教、以賽促學：通過舉辦和參加競賽鍛煉學生的實際動手能力，授課教師可根據(jù)在競賽中產(chǎn)生的問題調(diào)整授課重點，使理論指導實踐，實踐又反作用于理論，從而達到理論和實踐較好的結合。同時在競賽中取得名次的同學，也可申請本課程免考。教學策略教學過程中可以采用網(wǎng)絡教學平臺實現(xiàn)混合式教學、理實一體化教學、引進行業(yè)、企業(yè)專家參與教學。在教學過程中，可以采用網(wǎng)絡平臺和現(xiàn)場教學相結合，可以在網(wǎng)絡平臺或采用其他手段預先給學生操作視頻學習，然后課堂上通過講解和實操提醒注意點。充分利用校內(nèi)外實訓基地的設備，建立學習情境，以任務為載體，基于工作過程進行理論實踐一體化教學。充分利用企業(yè)的人才資源和設備資源合作教學。企業(yè)專家、技術人員被聘為兼職教師進課堂、進實訓室；帶領學生進入生產(chǎn)現(xiàn)場利用真實生產(chǎn)設備開展教學。4.教材、數(shù)字化資源選用表8工礦企業(yè)供電課程教材選用表序號教材名稱ISBN教材類型編者出版社出版日期1并聯(lián)機器人9787111675884“十三五”國家育規(guī)劃教材許兆棠機械工業(yè)出版社2021年5月表9工礦企業(yè)供電課程參考教材選用表序號教材名稱ISBN教材類型編者出版社出版日期1并聯(lián)機器人視覺技術及應用9787111