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《工业机器人技术》课程教学设计
摘要:《工业机器人技术》课程是新工科专业重要的专业课,实践性较强,在培养学生专业能力方面占有重要的地位。通过本课程的学习,学生可以了解机器人概况,掌握工业机器人运动学动力学知识、掌握工业机器人典型应用、具备分析与解决工业机器人编程问题的能力。该课程通过项目化教学形式,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生创新意识和工程意识,培养学生在工业机器人应用方面的实践动手能力,支撑专业学习成果中相应指标点的达成。
关键词:工业机器人;项目化教学;工程意识
1、课程建设思路
《工业机器人技术》是电气类应用性较强的专业核心课程,课程分为理论教学和项目实践两个部分。理论课分为工业机器人概述、工业机器人的机械结构、工业机器人运动学和动力学、工业机器人的环境感知技术、工业机器人的控制技术、工业机器人编程六个部分;项目实践环节分为仿真实验和机器人实操两个部分,仿真实验部分主要采用Matlab进行设计,项目实操主要为工业机器人工程项目练习。由于该门课程所讲述的知识在工程应用较为广泛,可在在项目设计环节融入思政元素,培养学生的工匠精神,激发学生学习热情以及爱国主义精神。
2、课程建设目标
课程目标1增强对所学知识和规律进行整理、归纳、总结和消化吸收的能力;具有发现问题,解决问题的能力,围绕教学内容,阅读参考文书籍和资料,自主学习能力。
课程目标2.学习态度端正,课堂表现积极。通过作业和课堂讨论,学会简明扼要地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。养成独立思考,深入钻研问题的习惯。在实验环节,培养良好的团队沟通能力、独立工作能力和团队协作能力。
课程目标3.掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器人工作站系统建模及仿真等技术,具有一定工业机器人编程及仿真设计能力。结合仿真软件平台学习及机器人本体实操练习,了解工业机器人的基本概念,掌握机器人仿真软件的使用方法,掌握机器人本体I/O通讯设置、程序数据及坐标系设定,掌握机器人的程序指令系统等机器人基本使用方法。
3、课程课时及内容安排
《工业机器人技术》课程是自动化专业一门重要的专业课程,主要介绍工业机器人相关技术。该门课程将项目化教学方式实施,同时也将在线教学和线下教学两种教学形式的有机结合,把学生的学习由浅到深地引向深度学习。
本次课程分为了44个课时,其中理论课时20个,仿真实验及项目实践24个。教学内容安排如下:
一、理论教学
理论教学主要分为以下几个部分:
1、工业机器人概述;2、工业机器人的机械结构;3、工业机器人运动学和动力学:(1)工业机器人的运动学;(2)工业机器人的动力学;(3)工业机器人的运动轨迹规划。4、工业机器人的环境感觉技术:(1)工业机器人传感器概述;(2)传感器的性能指标;(3)工业机器人的位置传感器、角速度传感器、接近觉传感器、触觉传感器、视觉传感器。5、工业机器人的控制技术:(1)工业机器人控制系统的功能、特点和结构组成;(2)典型工业机器人控制系统;(3)工业机器人的伺服、力觉、视觉控制;(4)工业机器人集成控制系统。
二、仿真实验及项目实践
仿真实验部分主要分为以下四个部分,分别为机器人坐标变换、机器人D-H建模、机器人运动学计算、机器人轨迹规划。
实验1-机器人坐标变换:(1)熟悉MATLAB软件基本操作与MATLABRoboticsToolbox工具箱的常用指令。(2)掌握利用MATLABRoboticsToolbox工具箱对机器人坐标进行变换。实验2-机器人D-H建模:(1)掌握Matlab机器人工具箱的Link和SerialLink函数基本使用。(2)掌握用D-H方法建立机器人模型。实验3-机器人运动学计算:(1)掌握Matlab机器人工具箱的fkine和Ikine6s函数基本使用。(2)掌握机器人的运动学计算方法(正运动学和逆运动学)。实验4-机器人轨迹规划。(1)掌握Matlab机器人工具箱的tploy、lspb、jtraj、ctraj等函数的基本使用。(2)掌握机器人关节坐标运动时的轨迹规划方法。
通过以上三个实验的学习,学生掌握Matlab仿真在工业机器人中的应用,通过仿真巩固相关工业机器人知识点的掌握。
项目实践由易到难,共设有三个项目,内容如下:
(1)项目1—机器人上下料项目。(2)项目2—机器人压铸项目。(3)项目3—机器人码垛、拆垛项目。
通过以上三个项目的实践,学生对掌握了工业机器人的基本示教以及I/O使用方法,同时对工业机器人的集成设计也有一定的认识。
(2)增加思政元素。
高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。课程思政就是要发挥思想政治教育作用,用好课堂教学主渠道。《工业机器人控制》课程也需要充分融入思政元素,引导学生将所学的知识转化为
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