工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試-KUKA機器人-教學(xué)大綱、授課計劃

《工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計劃學(xué)時：64計劃學(xué)分：4先修課程：無選用教材：《工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人》，鐘健，鮑清巖主編，2019年，電子工業(yè)出版社。適用專業(yè)：本課程既可以作為職業(yè)教育機電一體化、工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用及電氣自動化專業(yè)的教學(xué)課程，也可以作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考課程。課程負(fù)責(zé)人：二、課程簡介本課程以KUKA工業(yè)機器人為載體，依據(jù)企業(yè)崗位能力需求分析設(shè)計的工業(yè)機器人多功能工作站為訓(xùn)練平臺。在內(nèi)容組織上，按照“知識難度逐漸增加、講授內(nèi)容逐漸減少、自主要求逐漸增強的原則”進行知識點的分配:在內(nèi)容的選取上，突出國內(nèi)行業(yè)共性需求的職業(yè)素養(yǎng)，突出典型案例技能要素，突出工業(yè)機器人技能大賽的核心思路，并依據(jù)學(xué)生能力進階的規(guī)律進行項目設(shè)計，使學(xué)生學(xué)習(xí)的知識與具備的能力并行逐步培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機器人編程與調(diào)試的綜合能力。三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識（1）學(xué)生能夠掌握機器人的基礎(chǔ)操作、圖形描圖示教編程、機器人/0配置及應(yīng)用、軌跡規(guī)劃示教編程、搬運示教編程、碼垛示教編程的知識。（2）學(xué)生能夠根據(jù)每個任務(wù)按照任務(wù)描述、任務(wù)分析、相關(guān)知識、任務(wù)實施、知識拓展、思考與訓(xùn)練進行具體內(nèi)容組織，任務(wù)實施部分由資訊、計劃與決策、實施、檢查、評估五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，通過這樣的結(jié)構(gòu)安排以期培養(yǎng)學(xué)習(xí)者良好的工作習(xí)慣和科學(xué)思維方式。H2問題分析目前我國已經(jīng)成為全球工業(yè)機器人保有量增長最快的國家和最大的消費市場，但應(yīng)用人才嚴(yán)重缺失的問題清晰的擺在我們面前，導(dǎo)致我國推行工業(yè)機器人技術(shù)面臨著最大的瓶勁，需要注重培養(yǎng)應(yīng)用人才。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案根據(jù)對工業(yè)機器人需要的專業(yè)人才進行多層次的需求分析，發(fā)現(xiàn)需求量最大的是機器人基礎(chǔ)操作及維護崗位人員及掌握基本工業(yè)機器人應(yīng)用的調(diào)試工程師，要加強工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng)，特別要注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。H4研究通過對工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人全面性與系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程的興趣，鼓勵學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上，進一步進行科學(xué)的創(chuàng)新與研究，促進工業(yè)機器人的發(fā)展。L5使用現(xiàn)代工具對于KUKA機器人系統(tǒng)的認(rèn)識以及應(yīng)用、各種編程系統(tǒng)的應(yīng)用、WorkVisual4.0軟件的應(yīng)用、KUKA機器人I/O配置及應(yīng)用等。H6工程與社會（1）制造技術(shù)正在發(fā)生革命性的變化，工業(yè)機器人技術(shù)作為智能制造的關(guān)鍵性技術(shù)得到了空前的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，推動著社會的變遷，影響著各國的發(fā)展速度。（2）學(xué)會將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)和社會服務(wù)中，為社會做出貢獻。M7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展8職業(yè)規(guī)范（1）需要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。機器人系統(tǒng)屬于較復(fù)雜的機電設(shè)備,有一定的危險性,操作時需要嚴(yán)格遵守相關(guān)安全規(guī)程,防止人員或設(shè)備損傷。（2）仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說明書。任何機器人或設(shè)備都有對應(yīng)的產(chǎn)品說明書,我們需要在操作前仔細(xì)閱讀,理解設(shè)備組成、規(guī)格參數(shù)、功能原理、使用方法等,確保正確和規(guī)范操作。L9個人和團隊（1）學(xué)會個人發(fā)展和團隊合作，提高個人和團隊的綜合素質(zhì)。（2）通過小組合作的方式進行程序的編寫，學(xué)會與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團隊合作氛圍。L10溝通通過以小組為單位的學(xué)習(xí)方式，促進學(xué)生與學(xué)生之間的互相溝通交流，不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)到課本的知識，而且也加強了學(xué)生之間對于學(xué)術(shù)交流的能力。L11項目管理12終身學(xué)習(xí)（1）學(xué)會進行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。（2）學(xué)會進行終身學(xué)習(xí)，不斷拓展對于工業(yè)機器人領(lǐng)域和發(fā)展空間。L注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”?！罢n程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。

四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型1KUKA機器人的基礎(chǔ)操作1.認(rèn)識KUKA機器人系統(tǒng)2.KUKA機器人示教器的基本操作3.KUKA機器人的手動操作（1）掌握機器人的定義、分類及應(yīng)用，以及KUKA機器人系統(tǒng)過程及特點、KUKA機器人示教器的基本構(gòu)造及原理的知識。（2）認(rèn)識到KUKA機器人系統(tǒng)的各組成部件，能夠掌握KUKA機器人示教器的基本操作。8理論+實踐2圖形描圖示教變成1.工具TCP設(shè)定2.有效載荷及基坐標(biāo)設(shè)定3.平面圖形描圖示教編程（1）了解KUKA機器人用戶權(quán)限，學(xué)會工具坐標(biāo)系測量原理及方法以及掌握基坐標(biāo)系測量原理及方法，能夠分析出工具坐標(biāo)測量和基坐標(biāo)測量的優(yōu)點，了解工具負(fù)載的定義及影響，掌握程序模塊的創(chuàng)建、編輯及運行的知識，明白運動指令PTP、LIN、CIRC的相關(guān)知識。（2）能夠掌握XYZ4點法、XYZ參照法的測量方法及步驟以及掌握ABC世界坐標(biāo)系法、ABC2點法的測量方法及步驟。（3）通過對工具坐標(biāo)系測量的學(xué)習(xí)，完成尖點工具的測量以及掌握輸入負(fù)載數(shù)據(jù)和附加負(fù)載數(shù)據(jù)的操作方法及步驟。（4）掌握3點法創(chuàng)建基坐標(biāo)的方法及步驟以及掌握PTP、LIN、CIRC指令的應(yīng)用。16理論+實踐3KUKA機器人I/O配置及應(yīng)用1.KUKA機器人外部電器的I/O配置2.KUKA機器人內(nèi)部電磁閥的I/O配置（1）了解WorkVisual4.0軟件的安裝步驟。（2）掌握數(shù)字輸入、輸出信號的配置、機器人內(nèi)置電磁閥結(jié)構(gòu)及信號I/O配置，以及數(shù)字輸入、輸出信號的應(yīng)用。（3）掌握I/O配置的項目上傳、IO配置、項目下載的步驟及方法以及掌握數(shù)字輸入、輸出信號的連接。（4）掌握項目信號傳輸給控制器的方法以及掌握電磁閥信號的I/O配置方法及步驟。（5）掌握配置信號的監(jiān)測及信號應(yīng)用。12理論+實踐4軌跡規(guī)劃示教編程1.矩形圖形現(xiàn)場編程2.給定圖形書寫編程3.樣條曲線書寫編程（1）熟知機器人數(shù)據(jù)的存檔與還原，了解機器人程序和狀態(tài)的變更，理解編程指令、邏輯功能指令、等待函數(shù)指令等的概念及格式。（2）了解變量的含義、類型、創(chuàng)建方法、計算方法等，熟知機器人局部子程序、全局子程序的概念和創(chuàng)建方法等，了解樣條曲線聯(lián)機表單的格式、軌跡逼近的含義、樣條組的編程等。（3）根據(jù)實際編程需求，能有效地更改程序指令，使編程優(yōu)化，掌握通過I/O控制夾爪工具工作的方法，掌握變量在程序中的應(yīng)用，簡化程序并進行程序修改及優(yōu)化。（4）具備矩形圖形的編程、調(diào)試及實際操作能力、具備給定圖形的編程、調(diào)試及實際操作能力、具備樣條曲線的編程和調(diào)試及實際操作能力。12理論+實踐5搬運示教編程1.圓盤搬運現(xiàn)場編程2.物聯(lián)網(wǎng)信息追溯現(xiàn)場編程（1）掌握計數(shù)循環(huán)FOR、當(dāng)型循環(huán)WHILE、直到循環(huán)REPEAT等指令的編程格式及含義，學(xué)會PTP、LIN、CIRC運動的編程原理和相對運動和絕對運動編程的概念和原理以及掌握機器人目標(biāo)位置的含義、讀卡器的概念和原理，學(xué)會絕對目標(biāo)位置的計算方法。（2）掌握FOR、WHILE、REPEAT等指令的應(yīng)用，并能進行合理的編程、偏移坐標(biāo)的應(yīng)用、局部變量、全局變量的創(chuàng)建及應(yīng)用方法以及掌握I/O控制夾爪和吸盤工具工作的方法、程序的相互調(diào)用，并能進行程序優(yōu)化和搬運編程的技巧和方法。8理論+實踐6碼垛示教編程1.碼垛綜合編程12.碼垛綜合編程2（1）了解軌跡切換的概念及意義，掌握程序的應(yīng)用、變量的使用、循環(huán)嵌套指令的應(yīng)用的方法，學(xué)會案例綜合編程。（2）掌握程序流程控制指令的應(yīng)用，數(shù)字輸入、輸出信號的連接和軌跡切換功能編程以及掌握碼垛的編程、調(diào)試及運行。8理論+實踐五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試考試50百分制，60分為及格2平時成績課后作業(yè)16次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.充分了解機器人基礎(chǔ)知識：在開始學(xué)習(xí)編程前，需要先了解機器人的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方式等方面的知識，可以通過閱讀相關(guān)教材或者網(wǎng)上搜索來獲取這些基礎(chǔ)知識。此外，課外閱讀KUKA參考手冊。2.實踐編程：理論知識只是學(xué)習(xí)的一部分，更重要的是能夠通過實踐來鞏固所學(xué)的知識。可以通過仿真軟件或者實際的機器人進行編程實踐，這樣可以更加深入地理解機器人的編程和控制方法。3.注意代碼規(guī)范和注釋：編寫代碼時需要注意代碼規(guī)范和注釋，這樣可以方便自己和他人閱讀和維護代碼。同時，代碼規(guī)范也可以提高代碼的可讀性和可維護性。4.利用網(wǎng)絡(luò)資源：在學(xué)習(xí)過程中可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線教程、論壇等，來獲取更多的知識和幫助。同時，也可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他學(xué)習(xí)者進行交流和分享經(jīng)驗。學(xué)生課外閱讀參考資料1.《工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人》，鐘健，鮑清巖主編，2019年，電子工業(yè)出版社。2.《機器人技術(shù)與應(yīng)用》,楊志遠(yuǎn)主編,2018年,高等教育出版社。3.《機器視覺在KUKA機器人中的應(yīng)用》,王宏杰,徐熹主編,2019年,北京航空航天大學(xué)出版社。4.《工業(yè)機器人編程與應(yīng)用》，李建華主編，2018年，機械工業(yè)出版社。七、課程改革與建設(shè)課程改革與建設(shè)：需要以工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng)，要更加著力于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為目的，并結(jié)合以下三個方面來進行改革與建設(shè)：1.需要結(jié)合機器人生產(chǎn)應(yīng)用的實際要求，針對機器人相關(guān)崗位典型工作任務(wù)所需的技能點進行分析，重構(gòu)知識點，打破傳統(tǒng)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的界限，將知識點和技能點融入項目中。2.教學(xué)內(nèi)容的開展主要圍繞機器人的基礎(chǔ)操作、圖形描圖示教編程、機器人I配置及應(yīng)用、軌跡規(guī)劃示教編程、搬運示教編程、碼垛示教編程六個層面來展開，并把其分為多個任務(wù)。每個任務(wù)按照任務(wù)描述、任務(wù)分析、相關(guān)知識、任務(wù)實施、知識拓展、思考與訓(xùn)練進行具體內(nèi)容組織，任務(wù)實施部分由資訊、計劃與決策、實施、檢查、評估五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，通過這樣的結(jié)構(gòu)安排以期培養(yǎng)學(xué)生良好的工作習(xí)慣和科學(xué)思維方式。3.充分考慮不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，對內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化處理，并在學(xué)校和企業(yè)進行了大量的實踐性試驗，取得了良好的效果和豐富的經(jīng)驗。此外，關(guān)于示教器的使用進行統(tǒng)一規(guī)定，示教器上實物按鍵統(tǒng)稱為按鍵，觸摸屏上的功能按鍵統(tǒng)稱為按鈕。平時對學(xué)生的考核內(nèi)容包括出勤情況、學(xué)生的勞動成果、課堂討論等方面，占期末總評的50%。期末考試成績占期末總評的50%。制訂人簽字：教研室主任簽字：院部負(fù)責(zé)人簽字：修訂時間：年月日教學(xué)日歷（20xx～20xx學(xué)年第x學(xué)期）開課學(xué)院開課專業(yè)講授學(xué)時32課程名稱工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人授課教師實踐/實驗學(xué)時32授課年級授課班級總學(xué)時64使用教材《工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人》參考書目《工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程與調(diào)試——KUKA機器人》校歷周次授課內(nèi)容分章節(jié)題目第1周項目1KUKA機器人的基礎(chǔ)操作（4學(xué)時）任務(wù)1認(rèn)識KUKA機器人系統(tǒng)（2學(xué)時）任務(wù)2KUKA機器人示教器的基本操作（2學(xué)時）第2周項目1KUKA機器人的基礎(chǔ)操作2（4學(xué)時）任務(wù)3KUKA機器人的手動操作（4學(xué)時）第3周項目2圖形描圖示教變成（4學(xué)時）任務(wù)1工具TCP設(shè)定（4學(xué)時）第4周項目2圖形描圖示教變成（4學(xué)時）任務(wù)2有效載荷及基坐標(biāo)設(shè)定（4學(xué)時）第5周項目2圖形描圖示教變成（4學(xué)時）任務(wù)3平面圖形描圖示教編程（4學(xué)時）第6周項目2圖形描圖示教變成（4學(xué)時）任務(wù)4整合工具TCP設(shè)定、有效載荷及基坐標(biāo)設(shè)定、平面圖形描圖示教編程知識點（4學(xué)時）第7周項目3KUKA機器人I/O配置及應(yīng)用（4學(xué)時）任務(wù)1KUKA機器人外部電器的I/O配置（4學(xué)時）第8周項目3KUKA機器人I/O配置及應(yīng)用（4學(xué)時）任務(wù)2KUKA機器人內(nèi)部電磁閥的I/O配置（4學(xué)時）第9周項目3KUKA機器人I/O配置及應(yīng)用（4學(xué)時）任務(wù)3整合KUKA機器人外部電器的I/O配置和內(nèi)部電磁閥的I/O配置知識點（4