工業機器人現場編程教學大綱 |
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 周思華  2022-01-11  401 |
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課程代碼：20051931005 課程學分：2學分 課程學時：51學時（理論學時：17；實驗學時：34） 課程類別：專業選修 先修課程：機器人學、自動控制原理、C語言程序設計 適用專業（方向）：機器人工程 工業機器人現場編程是機器人工程專業的一門選修專業主干課，也是機器人工程專業重要的實踐教學環節，是理論教學的補充、繼續和深化。實訓課程的主要目的是教授學生進行工業機器人基本操作、工業機器人編程、工具坐標系標定、工業機器人碼垛、焊接、搬運等實驗的基本方法，培養實際操作技能，提高學生動手能力、分析問題和解決實際問題能力。通過實驗使學生進一步鞏固和加深對所學機器人運動控制系統基礎理論知識的理解，為后續其他專業課以及工作打下堅實基礎。 三、課程目標 通過本課程的學習，具體要求達到的特定實驗教學目標包括： 1.教學目標1：了解做出重要貢獻的科學家的生平事跡，學習科學家追求真理、百折不撓的科學精神，樹立正確的人生觀、價值觀，培養學生辯證唯物主義世界觀和方法論。使學生初步掌握基本的、較系統的工業機器人現場編程知識，了解工業機器人現場編程發展的歷史、前沿和最新研究成果，了解工業機器人現場編程與工業機器人高級編程、機器人運動控制系統等機器人工程其他學科分支的邏輯聯系以及工業機器人現場在科研、生產和實踐中的具體應用。（支撐畢業要求3.1） 2. 教學目標2：提高獨立獲取知識能力、定性分析和定量計算的能力，能夠綜合運用工業機器人現場編程基本理論和方法分析和處理機器人工程教學中的相關問題，具有較強的獨立思維方式，具有系統設計、系統硬件搭建的能力，懂得將工業機器人現場中的理論知識應用于解決實際問題的基本規律。（支撐畢業要求4.3） 3. 教學目標3：激發探索熱情、創新意識和創新精神，掌握科學思維方法，初步掌握反思方法和技能，并獲得較強的邏輯推理能力和抽象思維能力。（支撐畢業要求5.2） 四、課程支撐的畢業要求 1. 本課程支撐的畢業要求：畢業要求3、4、5。 畢業要求3：設計/開發解決方案 能夠設計針對機器人與智能控制領域復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的機器人控制系統、信息傳輸及處理單元（部件），并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化及環境因素。 畢業要求4：研究 能夠基于科學原理并采用科學方法對機器人與智能控制領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論。 畢業要求5：使用現代工具 能夠針對機器人控制系統設計和信息傳輸及處理等過程中的復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。 2. 本課程支撐的指標點：指標點3.1、4.3、5.2。 指標點3.1：能針對機器人控制系統、信息傳輸及處理問題進行分析，明確相關約束條件和需求。 指標點4.3： 能夠根據實驗方案構建實驗系統，對實驗結果進行分析和解釋，通過信息綜合得到合理有效的結論。 指標點5.2：能恰當使用計算機軟、硬件技術，機器人工程專業仿真工具，完成機器人工程項目的模擬與仿真分析，能理解其局限性。 五、課程教學目標與畢業要求對應表
六、課程教學內容與課程目標對應表 理論教學
注：教學內容堅持課程思政，堅持專業教育與課程思政教育相融合。 實驗教學 （一）實驗項目基本情況
注：實驗類型包括演示型、驗證型、綜合型、設計研究型、其他；實驗類別包括基礎、專業基礎、專業、其他。 （二）實驗內容和基本要求 1.實驗項目1：ABB機器人基礎知識 通過本實驗使學生掌握ABB機器人的基本知識以及ABB機器人的三種運動形式。 1.1實驗內容和要求 (1) 工業機器人的基礎知識； (2) ABB機器人的基本知識； (3) ABB機器人的三種運動形式； (4) 掌握工業機器人的基礎知識； (5) 掌握ABB機器人的基本知識； (6) 掌握ABB機器人的三種運動形式。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人控制柜的作用和內部結構。 (2) 實驗難點：ABB機器人的三種運動形式。 2.實驗項目2：ABB機器人基本操作 通過本實驗使學生掌握ABB機器人基本操作：備份與恢復、開關機、語言設置、轉數計數器更新。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人的備份與恢復； (2) ABB機器人的開關機； (3) ABB機器人的語言設置； (4) ABB機器人轉數計數器更新； (5) 掌握ABB機器人的備份與恢復； (6) 掌握ABB機器人的開關機； (7) 掌握ABB機器人的語言設置； (8) 掌握ABB機器人轉數計數器更新。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人的備份與恢復。 (2) 實驗難點：ABB機器人轉數計數器更新。 3.實驗項目3：ABB機器人坐標系 通過本實驗使學生掌握ABB機器人D-H法求解正向運動學的過程以及ABB機器人常用的四種坐標系。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人D-H法求解正向運動學的過程； (2) ABB機器人常用的四種坐標系； (3) 掌握ABB機器人D-H法求解正向運動學的過程； (4) 掌握ABB機器人常用的四種坐標系。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人D-H法求解正向運動學的過程。 (2) 實驗難點：ABB機器人常用的四種坐標系。 4.實驗項目4：ABB機器人IO通信 通過本實驗使學生掌握ABB機器人常用的通信方式以及ABB機器人的IO端口。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人常用的通信方式； (2) ABB機器人的IO端口； (3) 掌握ABB機器人常用的通信方式； (4) 掌握ABB機器人IO板的設置方式。 (5) 掌握ABB機器人IO口的設置方式； 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人IO板的設置方式。 (2) 實驗難點：ABB機器人IO口的設置方式。 5.實驗項目5：ABB機器人程序基礎 通過本實驗使學生掌握RAPID語言的基本知識以及ABB機器人坐標系的標定。 1.1實驗內容和要求 (1) RAPID語言的基本知識； (2) RAPID語言的程序數據； (3) ABB機器人坐標系的標定； (4) 掌握RAPID語言程序數據的設定方法； (5) 掌握ABB機器人坐標系的標定過程。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：RAPID語言程序數據的設定方法。 (2) 實驗難點：ABB機器人坐標系的標定過程。 6.實驗項目6：ABB機器人初級編程 通過本實驗使學生掌握ABB機器人常用的基本運動指令以及ABB機器人編程的基本步驟。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人常用的基本運動指令； (2) ABB機器人編程的基本步驟； (3) ABB機器人程序的調試步驟； (4) 掌握 ABB機器人常用的基本運動指令； (5) 掌握ABB機器人編程的基本步驟； (1) 掌握ABB機器人程序的調試步驟。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人常用的基本運動指令。 (2) 實驗難點：ABB機器人編程的基本步驟。 7.實驗項目7：ABB機器人高級編程 通過本實驗使學生掌握ABB機器人常用的基本運動指令以及ABB機器人編程的基本步驟。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人常用的基本運動指令； (2) ABB機器人編程的基本步驟； (3) 掌握ABB機器人常用的基本運動指令； (4) 掌握ABB機器人編程的基本步驟。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人常用的基本運動指令。 (2) 實驗難點：ABB機器人編程的基本步驟。 8.實驗項目8：ABB機器人示教編程 通過本實驗使學生掌握ABB機器人示教編程的概念以及ABB機器人示教編程的步驟。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人示教編程的概念； (2) ABB機器人示教編程的步驟； (3) 掌握ABB機器人示教編程的概念； (4) 掌握ABB機器人示教編程的步驟。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人示教編程的步驟。 (2) 實驗難點：ABB機器人程序的調試步驟。 9.實驗項目9：ABB機器人畫軌跡 通過本實驗使學生掌握ABB機器人程序編寫的步驟以及ABB機器人軌跡規劃的方法。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人程序編寫的步驟； (2) ABB機器人程序調試的步驟； (3) ABB機器人軌跡規劃的方法； (4) 掌握ABB機器人程序編寫的步驟； (5) 掌握ABB機器人程序調試的步驟； (6) 掌握ABB機器人軌跡規劃的方法。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人程序編寫的步驟。 (2) 實驗難點：ABB機器人軌跡規劃的方法。 10.實驗項目10：ABB機器人搬運 通過本實驗使學生掌握ABB機器人程序編寫的步驟以及ABB機器人搬運的實現方法。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人程序編寫的步驟； (2) ABB機器人程序調試的步驟； (3) ABB機器人搬運的實現方法； (4) 掌握ABB機器人程序編寫的步驟； (5) 掌握ABB機器人程序調試的步驟； (6) 掌握ABB機器人搬運的實現方法。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人程序編寫的步驟。 (2) 實驗難點：ABB機器人搬運的實現方法。 11.實驗項目11：ABB機器人碼垛 通過本實驗使學生掌握ABB機器人程序編寫的步驟以及ABB機器人碼垛的實現方法。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人程序編寫的步驟； (2) ABB機器人程序調試的步驟； (3) ABB機器人碼垛的實現方法； (4) 掌握ABB機器人程序編寫的步驟； (5) 掌握ABB機器人程序調試的步驟； (6) 掌握ABB機器人碼垛的實現方法。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人程序編寫的步驟。 (2) 實驗難點：ABB機器人碼垛的實現方法。 12.實驗項目12：ABB機器人寫字 通過本實驗使學生掌握ABB機器人程序編寫的步驟以及ABB機器人寫字的實現方法。 1.1實驗內容和要求 (1) ABB機器人程序編寫的步驟； (2) ABB機器人程序調試的步驟； (3) ABB機器人寫字的實現方法； (4) 掌握ABB機器人程序編寫的步驟； (5) 掌握ABB機器人程序調試的步驟； (6) 掌握ABB機器人寫字的實現方法。 1.2 實驗重點難點 (1) 實驗重點：ABB機器人程序編寫的步驟。 (2) 實驗難點：ABB機器人寫字的實現方法。 七、課程考核及成績評定 1.重點考核內容：ABB機器人的基本操作、ABB機器人的編程、ABB機器人的應用。 2.考核方式：考查 3.考核形式：開卷、平時考核、中期考核、期末考核等方式綜合評定 4.成績評定：采用百分制，按以下三項考核指標進行實驗成績綜合評定，其構成比例如下。 平時考核成績：占課程總成績的30%，（其中考勤占30%，作業占30%，平時測驗40%） 期中考核成績：占課程總成績的10% 期末考核成績：占課程總成績的60% 八、選用教材與課程資源 教 材：《工業機器人現場編程》，自編教材，2020年. 參考書： 1.《運動控制系統》，阮毅主編，清華大學出版社，2011年． 2.《運動控制系統》，爾桂花主編，清華大學出版社，2002年． 網絡教學資源： 1. http://nation.chaoxing.com/courseinfo?courseid=26727 2. http://nation.chaoxing.com/courseinfo?courseid=25639 撰寫人：王濤、劉思邦、秦鋼 審核人：劉思邦 審定人：孫現科 2020年8月20日
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