工业机器人技术与应用（一）基本信息中文课程名称：工业机器人技术与应用英文课程名称：TechnologyandApplicationofIndustryRobots课程编号：0307008学分：2.5学时：48（其中理论学时32，实验学时16）课程性质：必修适用专业：智能制造工程先修课程：《大学物理》、《机械原理》、《电工电子技术》、《控制工程基础》、《传感器与智能检测技术》、《智能机电传动控制》开课系（教研部）：智能制造工程系执笔：熊丽娟审核：冯占荣课程简介：《工业机器人技术与应用》是一门培养学生具有工业机器人设计和使用方面基础知识的专业方向课程。本课程的主要任务是使学生对工业机器人技术和实操应用有一个全面清晰的认识。通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的基本概念、基本组成、技术参数、运动原理和控制系统等方面的知识，能够进行工业机器人的示教操作、离线仿真、PLC编程控制等实际应用。（二）课程目标本课程的主要目标是培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事机器人方面的设计、制造、模拟、编程、调试、操作等专业工作打下必要的机器人技术基础。课程目标对学生的具体要求如下：1、了解工业机器人的概念、组成、应用情况及发展趋向，掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法：2、掌握工业机器人的运动原理和控制方法。3、通过课程的理论和实践教学，能够进行工业机器人示教操作、离线编程和PLC编程控制。课程目标对毕业要求的支撑关系如下：毕业要求毕业要求指标点课程目标指标点1.3：能够将数学、自然科学的基本知识和毕业要求1智能制造工程基础知识应用于复杂工程问题的描述和课程目标1工程知识解释；指标点2.4：能够应用专业基础知识和专业知识的毕业要求2课程目标2问题分析基本原理对复杂工程问题进行识别、表达和分析，以
工业机器人技术与应用 （一）基本信息 中文课程名称：工业机器人技术与应用 英文课程名称：Technology and Application of Industry Robots 课程编号：0307008 学分：2.5 学时：48（其中理论学时 32，实验学时 16） 课程性质：必修 适用专业：智能制造工程 先修课程：《大学物理》、《机械原理》、《电工电子技术》、《控制工程基础》、《传感器与智能 检测技术》、《智能机电传动控制》 开课系（教研部）：智能制造工程系 执笔：熊丽娟 审核：冯占荣 课程简介： 《工业机器人技术与应用》是一门培养学生具有工业机器人设计和使用方面基础知识的 专业方向课程。本课程的主要任务是使学生对工业机器人技术和实操应用有一个全面清晰的 认识。通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的基本概念、基本组成、技术参数、运动 原理和控制系统等方面的知识，能够进行工业机器人的示教操作、离线仿真、PLC 编程控 制等实际应用。 （二）课程目标 本课程的主要目标是培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机 器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事机器人方面的设计、制造、模拟、编程、 调试、操作等专业工作打下必要的机器人技术基础。 课程目标对学生的具体要求如下： 1、了解工业机器人的概念、组成、应用情况及发展趋向，掌握工业机器人整体性能、 主要部件性能的分析方法； 2、掌握工业机器人的运动原理和控制方法。 3、通过课程的理论和实践教学，能够进行工业机器人示教操作、离线编程和 PLC 编程 控制。 课程目标对毕业要求的支撑关系如下： 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 工程知识 指标点 1.3：能够将数学、自然科学的基本知识和 智能制造工程基础知识应用于复杂工程问题的描述和 解释； 课程目标 1 毕业要求 2 问题分析 指标点 2.4：能够应用专业基础知识和专业知识的 基本原理对复杂工程问题进行识别、表达和分析，以 课程目标 2
获得有效结论。指标点4.2：能够针对智能制造工程中具体复杂问毕业要求4课程目标2、3研究题设计实验，并对实验数据进行采集、处理和解释：指标点5.2：针对具体智能制造工程的复杂问题毕业要求5使用现代工能够选择和使用合适的现代工具对问题进行模拟分析课程目标3具和预测或控制：指标点7.1：了解专业的发展现状与趋势，了解目毕业要求7环境和可持课程目标1前全球环境和可持续发展面临的问题，理解环境保护续发展和可持续发展与专业工程实践的关系：（三）教学内容推荐教学对应的序号教学内容教学要求学时方式课程目标了解工业机器人的定第1单元：工业机器人概述课堂1.1工业机器人的定义和特义、特点、发展历程及讲授点其分类和应用，树立学12+课程目标1生家国情怀，鼓励学生1.2工业机器人的发展课堂在科学技术上的奋发进1.3工业机器人的分类讨论取。1.4工业机器人的应用了解工业机器人相关术第2单元：工业机器人基础课堂语，掌握其主要技术参知识讲授数和工作空间分析，境22.1基本术语3课程目标1+养学生精益求精的科学课堂2.2主要技术参数精神和理论联系实际的讨论2.3工作空间分析能力。第3单元：工业机器人系统组成掌握工业机器人机械臂3.1操作机组成和传动装置，了解3.1.1机械臂工业机器人的驱动装置3.1.2驱动装置和内部传感器：3.1.3传动装置熟悉控制器基本组成、课堂3.1.4内部传感器功能和典型产品，掌握3.2控制器讲授控制器的工作过程：3.2.1基本组成熟悉示教器的典型产+课程目标136课堂3.2.2基本功能品，掌握示教器的组成、3.2.3工作过程工作过程和功能；讨论3.2.4典型产品掌握工业机器人的作业3.3示教器系统，熟悉工业机器人3.3.1基本组成的周边设备。3.3.2工作过程培养学生理论联系实际3.3.3功能的能力。3.3.4典型产品
获得有效结论。 毕业要求 4 研究 指标点 4.2：能够针对智能制造工程中具体复杂问 题设计实验，并对实验数据进行采集、处理和解释； 课程目标 2、3 毕业要求 5 使用现代工 具 指标点 5.2：针对具体智能制造工程的复杂问题， 能够选择和使用合适的现代工具对问题进行模拟分析 和预测或控制； 课程目标 3 毕业要求 7 环境和可持 续发展 指标点 7.1：了解专业的发展现状与趋势，了解目 前全球环境和可持续发展面临的问题，理解环境保护 和可持续发展与专业工程实践的关系； 课程目标 1 （三）教学内容 序号 教学内容 教学要求 推荐 学时 教学 方式 对应的 课程目标 1 第 1 单元：工业机器人概述 1.1 工业机器人的定义和特 点 1.2 工业机器人的发展 1.3 工业机器人的分类 1.4 工业机器人的应用 了解工业机器人的定 义、特点、发展历程及 其分类和应用，树立学 生家国情怀，鼓励学生 在科学技术上的奋发进 取。 3 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 1 2 第 2 单元：工业机器人基础 知识 2.1 基本术语 2.2 主要技术参数 2.3 工作空间分析 了解工业机器人相关术 语，掌握其主要技术参 数和工作空间分析，培 养学生精益求精的科学 精神和理论联系实际的 能力。 3 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 1 3 第 3 单元：工业机器人系统 组成 3.1 操作机 3.1.1 机械臂 3.1.2 驱动装置 3.1.3 传动装置 3.1.4 内部传感器 3.2 控制器 3.2.1 基本组成 3.2.2 基本功能 3.2.3 工作过程 3.2.4 典型产品 3.3 示教器 3.3.1 基本组成 3.3.2 工作过程 3.3.3 功能 3.3.4 典型产品 掌握工业机器人机械臂 组成和传动装置，了解 工业机器人的驱动装置 和内部传感器； 熟悉控制器基本组成、 功能和典型产品，掌握 控制器的工作过程； 熟悉示教器的典型产 品，掌握示教器的组成、 工作过程和功能； 掌握工业机器人的作业 系统，熟悉工业机器人 的周边设备。 培养学生理论联系实际 的能力。 6 课堂 讲授 + 课堂 讨论 课程目标 1
3.4辅助系统3.4.1作业系统3.4.2周边设备了解刚体在三维空间中的位姿如何表示，掌握如何进行平移坐标变换和旋转坐标变换；掌握运动学的两个基本第4单元：工业机器人运动问题，了解如何建立机原理器人运动方程：4.1数理基础熟悉解的存在性和多解课堂4.1.1位姿性问题，了解机器人运讲授4.1.2平移坐标变换动方程求解的基本思4.1.3旋转坐标变换+路，掌握PUMA560机课堂4.2运动学器人逆运动学求解方4课程目标264.2.1运动学基本问题讨论法；4.2.2机器人运动方程+了解什么是动力学正问作业4.2.3运动学求解题和动力学逆问题，掌4.3动力学练习握拉格朗日法建立系统4.3.1拉格朗日方程动力学方程的步骤，熟4.3.2平面2连杆机器人动力悉机器人系统动态数学学建模模型推导中常用的两种方法。培养学生理论联系实际的能力和科学上不畏困难、勇攀高峰的精神。了解机器人的控制系统的作用和基本要求，熟第5单元：工业机器人控制悉控制系统类型、特点系统及基本结构；5.1控制系统概述理解机器人的经典控制课堂5.1.1控制系统要求方法有哪些，了解PID5.1.2控制系统类型讲授控制器的控制作用，掌5.1.3控制系统特点+握机器人的伺服控制的课堂5.1.4控制系统基本结构5几种模式：6课程目标25.2机器人控制方法讨论理解机器人的现代控制5.2.1经典控制方法+方法有哪些，了解模糊作业5.2.2现代控制方法控制的重要组成部分及5.3伺服电动机控制练习特点，掌握自适应控制5.3.1伺服电动机控制的两种结构；系统组成了解伺服控制应用，掌5.3.2伺服控制应用握富士伺服电机控制系统的连接部分；
3.4 辅助系统 3.4.1 作业系统 3.4.2 周边设备 4 第 4 单元：工业机器人运动 原理 4.1 数理基础 4.1.1 位姿 4.1.2 平移坐标变换 4.1.3 旋转坐标变换 4.2 运动学 4.2.1 运动学基本问题 4.2.2 机器人运动方程 4.2.3 运动学求解 4.3 动力学 4.3.1 拉格朗日方程 4.3.2 平面 2 连杆机器人动力 学建模 了解刚体在三维空间中 的位姿如何表示，掌握 如何进行平移坐标变换 和旋转坐标变换 ； 掌握运动学的两个基 本 问题，了解如何建立机 器人运动方程 ； 熟悉解的存在性和多解 性问题，了解机器人运 动方程求解的基本思 路，掌握 PUMA560 机 器人逆运动学求解方 法； 了解什么是动力学正问 题和动力学逆问题，掌 握拉格朗日法建立系统 动力学方程的步骤，熟 悉机器人系统动态数学 模型推导中常用的两种 方法 。 培养学生理论联系实际 的能力 和科学上不畏困 难 、勇攀高峰的精神。 6 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习 课程目标 2 5 第 5 单元：工业机器人控制 系统 5.1 控制系统概述 5.1.1 控制系统要求 5.1.2 控制系统类型 5.1.3 控制系统特点 5.1.4 控制系统基本结构 5.2 机器人控制方法 5.2.1 经典控制方法 5.2.2 现代控制方法 5.3 伺服电动机控制 5.3.1 伺服电动机控制 系统组成 5.3.2 伺服控制应用 了解机器人的控制系统 的作用和基本要求，熟 悉控制系统类型、特点 及基本结构 ； 理解机器人的经典控制 方法有哪些，了解 PID 控制器的控制作用，掌 握机器人的伺服控制的 几种模式 ； 理解机器人的现代控制 方法有哪些，了解模糊 控制的重要组成部分及 特点，掌握自适应控制 的两种结构 ； 了解伺服控制应用，掌 握富士伺服电机控制系 统的连接部分 ； 6 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 作业 练习 课程目标 2
培养学生精益求精的科学精神和理论联系实际的能力。1.了解ABB机器人常用型号、熟悉ABBIRB120的基本组成及其控制器的接口面板、掌握IRB120操作机的组成及接口2.了解示教器的作用，掌握示教器的手持方式、开机界面及主菜单3.了解IRB120的主要技术参数及IRB120实训台的结构和特点，熟悉第6单元：ABB机器人编程IRB120机器人标准实训及应用模块、实训环境6.1机器人IRB120简介4.熟悉IRB120机器人6.1.1操作机的三种运动模式及特6.1.2控制器点，掌握其单轴运动、6.1.3示教器线性运动和重定位运动课堂6.1.4主要技术参数的手动操纵方式讲授6.2实训环境5.熟悉工具坐标系的概+6.3操作及编程6念，掌握IRB120机器人12课堂课程目标36.3.1手动操作工具坐标系的3种定义讨论6.3.2工具坐标系建立方法、建立步骤和验证+6.3.3工件坐标系建立方法实验6.3.4I/O通信6.熟悉工件坐标系的概6.3.5基本指令念及建立工件坐标系的6.3.6程序编辑目的，掌握工件坐标系6.4综合应用的标定原理、建立步骤项目：工业机器人搬运实训和验证方法系统应用7.熟悉IRB120标配I/O板及IRB120配套控制器的接口，掌握1/O信号线的硬件连接、I/O信号的配置8.熟悉ABB机器人的数据类型和常用的输入输出指令，掌握ABB机器人的程序结构、常用运动指令及区别、常用的流程控制指令9.掌握ABB机器人新建
培养学生精益求精的科 学精神和理论联系实际 的能力 。 6 第 6 单元：ABB 机器人编程 及应用 6.1 机器人 IRB120 简介 6.1.1 操作机 6.1.2 控制器 6.1. 3 示教器 6.1.4 主要技术参数 6.2 实训环境 6.3 操作及编程 6.3.1 手动操作 6.3.2 工具坐标系建立 6.3.3 工件坐标系建立 6.3.4 I/O 通信 6.3.5 基本指令 6.3.6 程序编辑 6.4 综合应用 项目：工业机器人搬运实训 系统 应 用 1.了解 ABB 机器人常用 型号 、熟悉 ABB IRB120 的基本组成及其控制器 的接 口面板 、掌握 IRB120 操作机的组成及 接口2.了解示教器的作用，掌 握示教器的手持方式 、 开机界面及主菜单 3.了解 IRB120 的主要技 术参数 及 IRB120 实训 台的结构 和特点 ，熟悉 IRB120 机器人标准实训 模块 、实训环境 4. 熟悉 IRB120 机器人 的三种运动模式及特 点，掌握其单轴运动 、 线性运动 和重定位运动 的手动操纵方式 5. 熟悉工具坐标系的概 念，掌握 IRB120 机器人 工具坐标系的 3 种定义 方法 、建立步骤 和验证 方法6.熟悉工件坐标系的概 念及建立工件坐标系的 目的 ，掌握工件坐标系 的标定原理 、建立步骤 和验证方法 7. 熟悉 IRB120 标配 I/O 板及 IRB120 配套控制 器的接口，掌握 I/O 信号 线的硬件连接 、I/O 信号 的配置 8.熟悉 ABB 机器人的数 据类型 和常用的输入输 出指令 ，掌握 ABB 机器 人的程序结构 、常用运 动指令及区别 、常用的 流程控制指令 9.掌握 ABB 机器人新建 12 课堂 讲授+ 课堂 讨论+ 实验 课程目标 3
例行程序的操作步骤、在线示教方法和程序再现方法10.掌握ABB机器人I/O信号的使用、机器人程序示教及编程调试11.熟悉机器人的路径规划，掌握机器人搬运的具体操作步骤培养学生理论联系实际的能力和为国争光，勇攀科学高峰的精神。1.了解离线编程技术2.了解离线编程软件的基本操作方法3.掌握离线编程中机器课堂第7单元：工业机器人离线人系统创建方法编程讲授4.掌握离线编程中建模7.1离线编程技术+方法课堂|课程目标377.2离线编程软件简介125.掌握离线编程中焊缝讨论7.3仿真案例演示轨迹示教方法项目：工业机器人焊接实训+6.能够对系统进行运行系统应用实验调试培养学生理论联系实际的能力和为国争光、勇攀科学高峰的精神。（四）实践教学安排项目实验实验每组实验实验项目课程目标编号学时类型要求人数8综合必修31工业机器人搬运实训系统应用课程目标38综合选修2工业机器人雕刻实训系统应用3课程目标383综合必修3工业机器人焊接实训系统应用课程目标3必修学时：16合计24选修学时：8（五）教学方法与习题要求大力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课常”提高小班授课效率加强师生互动，推动课堂教学的主体从“以教为主”向“以学为主”转变。下表列出了本课程目标与教学环节对应的关系矩阵：教学环节课程目标课堂课堂案例作业课内讲授讨论分析练习实验
例行程序的操作步骤、 在线示教方法和程序再 现方法 10.掌握 ABB 机器人 I/O 信号的使用、机器人程 序示教及编程调试 11.熟悉机器人的路径规 划，掌握机器人搬运的 具体操作步骤 培养学生理论联系实际 的能力和为国争光、勇 攀科学高峰的精神。 7 第 7 单元：工业机器人离线 编程 7.1 离线编程技术 7.2 离线编程软件简介 7.3 仿真案例演示 项目：工业机器人焊接实训 系统应用 1.了解离线编程技术 2.了解离线编程软件的 基本操作方法 3.掌握离线编程中机器 人系统创建方法 4.掌握离线编程中建模 方法 5.掌握离线编程中焊缝 轨迹示教方法 6.能够对系统进行运行 调试 培养学生理论联系实际 的能力和为国争光、勇 攀科学高峰的精神。 12 课堂 讲授 + 课堂 讨论 + 实验 课程目标 3 （四）实践教学安排 项目 编号 实验项目 实验 学时 实验 类型 实验 要求 每组 人数 课程目标 1 工业机器人搬运实训系统应用 8 综合 必修 3 课程目标 3 2 工业机器人雕刻实训系统应用 8 综合 选修 3 课程目标 3 3 工业机器人焊接实训系统应用 8 综合 必修 3 课程目标 3 合 计 24 必修学时：16 选修学时：8 （五）教学方法与习题要求 大力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课堂”、提高小班授课效率， 加强师生互动，推动课堂教学的主体从“以教为主”向“以学为主”转变。下表列出了本课程目标 与教学环节对应的关系矩阵： 课程目标 教学环节 课堂 讲授 课堂 讨论 案例 分析 作业 练习 课内 实验