《机器人技术应用》课程标准.docx

机器人技术应用课程标准一、课程概要课程名称中文：机器人技术应用课程代码510100129课程学分4课程学时共64学时，理论32学时，实践32学时课程类别通识教育：口基础课程口核心课程一般课程口拓展专业课程专业教育：口基础课程口核心课程0拓展课程课程性质0必修 选修适用专业智能机器人技术前导课程电工电子技术、单片机技术、机械设计后续课程机器人系统集成开发开设学期第一学期第二学期第三学期第四学期第五学期第六学期教学方式0面授 口实验团实践因网络 口研讨 其他.考核方式0闭卷 口开卷 口实验口论文 口设计 口口试 口网络 其他成绩构成总评分二平时40 %+期末60 %二、课程定位本课程是智能机器人技术和嵌入式技术与应用专业的专业必修课，是一门重要的工程实 践课。本课程内容涉及计算机、光电、机械等多学科，综合性强，实践性强。学生通过本课 程的学习和训练，了解有关机器人技术方面的基本知识，初步掌握机器人学所涉及的技术的 基本原理和方法，并以ROS系统智能机器人和工业机器人为实践对象，掌握机器人控制程序 和控制电路的设计。自主完成机器人的安装、调试到编程控制，完成执行具体任务的实践训 练过程，它助于培养学生学习兴趣和创新意识，并得到有关机器人技术开发和实践的技能训 练。三、教学目标(-)知识目标(工具性知识、专业知识)1 .了解机器人的概念、种类、发展现状和发展趋势；2 .掌握工业机器人的典型系统组成、技术指标和典型应用，了解工业机器人的行业岗 位分析和项目实施流程；3 .掌握服务机器人的典型系统组成、设计开发流程和典型应用；4 .了解构成机器人系统的机械结构、硬件电路、电机、电源、控制器、传感器、控制程序等知识;5 . 了解能力风暴机器人的系统结构组成，掌握能力风暴机器人的编程和应用。（二）能力目标（基本能力、专业能力、创新能力）1 .能够分析典型机器人应用系统的结构组成；2 .能够根据实际需求，完成机器人应用系统集成方案的初步设计；3 .能够熟练操作能力风暴机器人并进行扩展开发；4 .能够确定职业发展方向并明确学习目标。5 .能够运用简单的机械加工工具加工机器人部件。6,能够做简单的机加工设计图。7 .能够正确分析电路图，查找电路图中存在的错误。8 .能够按照操作规范正确检测电路板的功能及其中的错误。（三）素质目标1 .进一步加深对机器人系统的认知和熟悉，掌握机器人的结构组成和技术参数；2 .掌握机器人的设计加工、安装、调试，能够根据具体任务正确搭建机器人系统；3 .培养机器人操作运维工程师的基本职业素质，包括工程规范意识、创新意识和创新 能力，诚实守信的优秀品质。（四）思政目标1 .培育学生的科学精神、探索创新精神，注重把辩证唯物主义、历史唯物主义原理贯 穿渗透到专业课教学中，引导学生增强人与自然环境和谐共生意识，明确人类共同发展进步 的历史担当；2 .培育学生求真务实、实践创新、精益求精的工匠精神，培养学生严谨求实、吃苦耐 劳、追求卓越等优秀品质，树立心系社会并有时代担当的精神追求；3 .培养学生对高端机器人技术的情怀和担当，融入“创新、协调、绿色、开放、共享” 的五大发展理念，引导学生树立科学的社会发展观和人生发展观。4 .引导学生厚植爱国主义情怀，传承中华优秀传统文化，弘扬以爱国主义为核心的民 族精神和以改革创新为核心的时代精神。四、课程设计本课程的主要内容包括机器人的诞生和发展、工业机器人技术应用、工业机器人行业工 作岗位、服务机器人技术应用、机器人机械结构与电机、机器人硬件电路、机器人控制程序 开发、工业机器人仿真与操作、工业机器人实操与编程，课程重点介绍了机器人的核心技术 和前沿发展方向、机器人的机构组成、工业机器人的行业应用现状、岗位需求和岗位技能要 求、服务机器人的行业现状、机器人常用的机械结构和电机类型及工作原理、机器人的硬件 电路设计、控制程序设计方法、工业机器人编程调试与实践操作等知识，带领学生从机器人 技术理论知识和实践操作应用等方面全面学习机器人的相关知识与技能。本课程按照“任务驱动”的模式分解课程的知识点，教学中采用“基于机器人制作工作 过程”的教学法，工程对象教学法是一种基于典型工程对象来进行教材编制，并将理论讲解、 实验教学、实践教学与创新活动等融为一体的创新型工程教学方法。按照“实践一归纳一推 理一再实践”的模式讲课，完全打破“讲课+实验”的传统模式，将讲课与实验合二为一， 老师“在讲中做，在做中讲”，学生“在学中做，在做中学”。五、教学内容及要求（可以根据课程不同调整，融入思政元素）序号教学单元学时教学内容及要求讲授实践1机器人技术概述22L机器人的定义和发展历史2 .机器人的分类3 .机器人的发展现状和发展趋势4 .课程思政：中国智能机器人行业的发展历程，树 立爱国主义精神和民族自信心。5 .教学重点：机器人的分类、发展现状和发展趋势 6.教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组PK, 职教云信息化平台手段。2工业机器人技术应用221 .教学目标：了解搬运堆垛、焊接、喷涂、水切割 和抛光打磨机器人的典型应用；掌握工业机器人的 系统组成；掌握工业机器人的技术参数。2 .教学内容：工业机器人在搬运堆垛、焊接、喷涂、 水切割和抛光打磨等岗位的典型应用；工业机器人 的机械结构、控制器、传感器等典型结构组成；工 业机器人的自由度、工作空间、最大工作速度、重 复定位精度、额定负责等技术参数。3 .课程思政：中国工业机器人的应用情况和行业发 展历程。4 .教学重点：掌握工业机器人的机构组成；熟悉工 业机器人的技术参数，能够看懂机器人操作说明。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、职教云 信息化平台手段，翻转课堂。3工业机器人行业工作 岗位221 .教学目标：了解工业机器人的行业发展现状；熟 悉工业机器人相关岗位需求，理解工业机器人的项 目实施流程。2 .教学内容：国外工业机器人市场发展现状；中国 全球工业机器人市场发展现状；国产机器人与外资 知名品牌差距；中国工业机器人行业发展前景；中 国工业机器人行业企业及产品介绍；我国机器人产业发展面临的主要挑战；国内工业机器人岗位分析； 机器人行业对人才的能力要求；工业机器人项目实 施流程。3 .课程思政：国内知名工业机器人企业的发展艰辛 历程和取得的重要成就。4 .教学重点：国产机器人与外资知名品牌差距和行 业发展面临的挑战；国内工业机器人岗位需求和行 业对人才的能力要求。5 .教学方法与手段：职教云信息化平台手段，项目 教学、案例教学、翻转课堂。4服务机器人技术应用221 .教学目标：了解个人服务机器人和专用服务机器 人的类型、特点和应用；了解服务机器人的典型系 统组成，了解服务机器人常用的机械结构、硬件电 路和控制算法；理解服务机器人的设计开发特点和 流程，掌握服务机器人的开发立项分析方法。2 .教学内容：服务机器人的类型和典型应用；个人 服务机器人应用现状及发展趋势；专用服务机器人 应用现状及趋势；服务机器人典型系统组成（机械 结构、硬件电路和控制算法）；服务机器人的设计 开发项目。3 .课程思政：我国服务机器人行业的产生和发展历 程（增强爱国主义精神和民族自信心）。4 .教学重点：服务机器人的类型和特点、典型系统 组成；服务机器人常用的机械结构、硬件电路和控 制算法。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。5机器人机械结构与电 机441 .教学目标：熟悉机器人常用的机械零件和机械结 构；掌握机器人常用电机的类型、结构，理解电机 中的基本电磁定律；。2 .教学内容：掌握机器人常用的机械零件和机械装 置；掌握直流电机的结构、工作原理和应用方法； 掌握步进电机、伺服电机的结构类型、工作原理和 控制电路和应用。3 .课程思政：通过工业机器人核心关键部件的国产 化历程，结合智能制造大背景，以中国机器人之父 蔡鹤皋院士的事例为引入点，开展爱国主义情怀教 育。4 .教学重点：机器人的机械零件和核心部件（RV减 速机、谐波减速机）；机器人常用的直流电机、步 进电机、伺服电机的结构、工作原理和选用方法。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。6机器人硬件电路44L教学目标：使学生了解机器人常用的电池种类、 特点，以及电池的使用注意事项；了解机器人常用 的外接电源种类和特点；了解机器人常用的控制器 类型、特点和组成结构；掌握机器人常用的传感器类型、特点、组成结构、工作原理和应用。2 .教学内容：机器人常用的电池种类、特点，以及 电池的使用注意事项；服务机器人和工业机器人的 外接电源；机器人控制器的类型和特点（单片机、 PLC、上位机）；机器人常用的传感器类型、特点、 组成结构、工作原理和应用（光电传感器、色敏传 感器、红外传感器、磁传感器、超声波传感器、数 字式传感器）。3 .课程思政：通过讲解传感器在智能机器人领域的 应用和发展，学生更加切身地体会到了 “科技是国 家强盛之基，创新是民族进步之魂”的真正含义。4 .教学重点：机器人常用电源的管理注意事项；机 器人控制器工作原理和选型；机器人常用传感器的 类型、特点和应用方法。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。7机器人控制程序开发441 .教学目标：使学生了解图形化编程语言，熟悉智 能机器人的VJC开发环境；能利用VJC开发环境编 写常用的机器人控制程序；了解Keil Software工 具和新的标准化机器人软件框架ROS系统。2 .教学内容：图形化编程VJC详细介绍、程序编写 方法；Keil Software工具的安装和应用；ROS系 统的概念、安装和应用。3 .课程思政：通过机器人编程行业的发展前景，引 发学生的职业愿景，激发学生对社会主义核心价值 观的认同感。4 .教学重点：VJC开发环境的应用;Keil Software 工具的应用；ROS机器人系统的开发和应用。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。8工业机器人仿真与操 作661 .教学目标：了解工业机器人的初步运行；熟悉 Robotstudio的仿真建模功能，掌握工业机器人程 序与指令和多工件加工工业机器人程序；掌握工业 机器人动态夹具的设计，能够通过虚拟仿真完成工 业机器人的搬运应用。2 .教学内容：利用Robotstudio完成工业机器人的 仿真建模，实现工业机器人的初步运行；能够利用 工业机器人程序与指令完成多工件加工程序的编 写；完成工业机器人动态夹具的设计，能够通过虚 拟仿真完成工业机器人的搬运应用，并在实训室机 器人工作站上实现搬运系统的安装和调试。3 .课程思政：通过工业机器人应用现场的图片，讲 述智能制造工作站的现场布局，引入习主席关于中 国制造2025的讲话，调动学生的勇于创新的学习热 情。4 .教学重点：工业机器人Robotstudio的真建模功 能；工业机器人程序与指令和多工件加工工业机器人程序；工业机器人动态夹具的设计；工业机器人 的搬运应用。5.教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。9工业机器人实操与编 程66L教学目标：了解工业机器人的基本操作，掌握工 业机器人的程序编写、调试与运行；掌握工业机器 人搬运工作站的安装、编程与调试操作。2 .教学内容：工业机器人操作安全注意事项；工业 机器人的开机、关机与重启；工业机器人示教器的 使用；设定工具数据和工件坐标；工业机器人的程 序编写、调试与运行；工业机器人搬运工作站的夹 具安装、电气连接、10设置及检查、工具坐标及工 件坐标的设定、编程及示教、手动调试及运行。3 .课程思政：通过工业机器人搬运工作站的安装与 调试案例，培养学生掌握工业机器人系统集成设计 与运维工作人员应当具备的职业道德守则，为进军 工业机器人行业做好充分准备。4 .教学重点：工业机器人的基本操作；工业机器人 的程序编写、调试与运行；工业机器人工作站的安 装、编程与调试。5 .教学方法与手段：项目教学、案例教学、分组教 学；职教云信息化平台手段，翻转课堂。学时总计323264六、教学条件(-)教学团队本课程重点讲解机器人相关技术和技能，内容涉及计算机、光电、机械、电气、自动化、 传感器、人工智能等多学科的理论知识，也包括较强的实践操作技能，因此教学团队负责人 应该具有高级职称，具有较强的机器人技术相关的知识和技能背景，又能够较好地把握国内 外行业、专业发展。团队教师应具有较强信息化教学能力，能够开展课程教学改革和科学研 究。兼职教师主要从本专业相关的行业企业聘任，具备良好的思想政治素质、职业道德和工 匠精神，具有扎实的专业知识和丰富的实际工作经验，具有中级及以上相关专业职称，能承 担专业课程教学、实习实训指导和学生职业发展规划指导等教学任务。(二)教学设施本课程依托机器人技术应用协同创新中心、机器人技术应用生产性实训基地、机器人创 新实验室等实训基地开展教学工作和课程建设，有充足的软、硬件实验条件，实训室面积总 计300余平方米，配备了工业机器人生产线实训基地、R0S移动机器人实训设备及机器人创新实验室实训基地，实验室必须配备电脑、移动机器人、电子焊接设备、打印机等。本课程教学包含网络教学在线课程内容，基于网络SPOC课程平台（例如职教云）进行授 课，为了开展线上线下混合教学和“理实操一体化”教学，应提供相应的机器人在线设计软 件和硬件环境进行教学和学习，并保证学生每人一台计算机，并且配备相应的机器人实训设 施。（三）教学资源1 .数字教学资源基于电子信息工程技术专业国家级职业教育专业教学资源库项目，本课程建有完善的数 字化教学资源，包括完整的微课视频、课件、习题库等。2 .教材与参考资料教材：工业机器人虚拟仿真赵鹏举西安电子科技大学出版社参考书：1 .工业机器人技术基础及应用赵红梅机械工业出版社 20202 .工业机器人操作与编程余明洪机械工业出版社 2017七、课程特色与创新1 .本课程在广泛开展校企合作的基础上，由行业专家和专业骨干教师联手开发适应“互 联网+职业教育”发展需求的现代化职业教育教学素材，引领职业教育服务发展、促进就业创 业。同时，梳理课程内容所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，纳入专 业课程教材，落实好立德树人的根本任务。2 .按照课程教学目标，构建机器人技术应用课程体系，设计教学内容模块，完成各环节、 各节点的资源建设。根据课程核心思政指标项目，由专业课老师与思政课老师共同制定该课 程的课程标准和授课计划，共同撰写教案，在课程教学资料中充分体现出思政元素。3 .针对知识技能树各节点要求，完成微课、动画、仿真、实验、视频、PPT、练习、习题 等各类资源建设，组织学生线上教学，利用智慧职教“云课堂”将颗粒化的知识传递给学生, 让学生自主学习、自主研究。4 .根据我校专业群课程“模块”对接职业岗位（群）技术技能要求，融合新技术、新工 艺、新规范及1+X标准有关内容，贯彻课程思政与劳动教育思想，校企双元合作开发与本课 程配套的新形态职业教育规划教材。