高职《工业机器人应用技术》课程教学模式设计与实践

葛大卫

（北京信息职业技术学院电子与自动化学院，北京 100015）

工业机器人在现代工业制造领域起着举足轻重的作用，最为世界上最大的工业机器人市场，中国工业机器人的装机量占全球市场装机量的36%左右。据工信部测算，2020 年我国的工业机器人装机量预计会达到100 万台，届时工业机器人专业的人才需求会进一步加大，超过20 万人。

《工业机器人应用技术》课程，作为机电一体化技术专业的一门专业核心课程，以六自由度工业机器人为对象，使学生全面学习工业机器人的基础理论知识，掌握工业机器人的编程和操作技能，学习工业机器人系统的控制原理及工业机器人的维修和调试技能，培养学生在工业机器人技能方面分析和解决问题的能力，为学生将来从事相关专业的工作打下良好的基础。

一、课程分析

（一）课程总体设计

《工业机器人应用技术》课程采用“任务驱动”的教学模式开展教学。通过难易程度不同的教学活动、训练项目，使学生完成面向实际的专业训练。项目设计强调工程背景，紧密联系企业实际，训练项目都是源自实际工程项目，不仅培养学生掌握解决实际问题的能力，更在团队精神、合作意识、学习能力、创新精神、组织才能等方面得到充分训练，由此培养出真正具有核心职业能力的学生。

（二）学情分析

本课程的授课对象是高职机电一体化技术专业二年级的学生。前导课程为《电子电路》《电机与拖动》《液压与气动》《可编程序控制器应用》等课程。

（三）软件准备

本课程使用的仿真软件是Robotstudio。Robotstudio 是一款由ABB 公司研发的机器人仿真编程软件。它的主要作用是帮助用户在电脑上模拟构建一个机器人系统，并对它的程序和功能进行调试，从而找到最合适的设计和工作方案，确保用户能够顺利完成现实的机器人系统部署。

（四）硬件设备准备

我校采用华航唯实的流水线教学工作站，工作站型号：CHL-JC-01-A，工作站主要包含工业机器人系统、工业机器人底座、3D轨迹版、流水线工作台、刀具库、操作面板、安全防护栏、配电箱、空气压缩机。

二、教学项目设计

本课程通过完成四项典型工作项目达到培养学生核心职业能力的目的。

（一）项目1 认识工业机器人

该项目通过线上和线下学习活动，使学生了解工业机器人的概念和发展概况；能够按不同标准对工业机器人进行分类；掌握工业机器人组成及技术参数；能够正确分析工业机器人的常用坐标系；掌握工业机器人常用传感器；了解工业机器人采用的运动控制器；掌握工业机器人编程方式；能够识别工业机器人的典型应用。

（二）项目2 让工业机器人动起来

该项目通过学生在Robotstudio 软件上仿真和流水线教学工作站上实操的方式，使学生掌握建立工业机器人虚拟工作站；安全操作工业机器人；正确设置系统参数、备份与恢复系统；正确使用关节操纵和线性操作的方式手动操作工业机器人；正确设置工具坐标系、工件坐标系和有效载荷；实现标准IO 版和DI、DO、AI、AO 信号的配置。

（三）项目3 轨迹绘制的编程与调试

该项目通过学生在Robotstudio 软件上仿真和流水线教学工作站上实操的方式，能够正确分析轨迹绘制任务；能够正确建立RAPID 程序和程序数据；能够正确使用位置运动指令；能够正确使用IO 控制指令；能够正确使用赋值指令；能够正确编写轨迹绘制的编程；能够正确调试轨迹绘制程序。

（四）项目4 搬运操作的编程与调试

该项目通过学生在Robotstudio 软件上仿真和流水线教学工作站上实操的方式，使学生能够正确分析搬运操作任务；能够正确使用FUNCTION 指令；能够正确使用TRAP 中断程序等指令；能够正确编写搬运操作的程序；能够正确调试搬运操作程序。

三、考核方式设计

根据《工业机器人应用技术》课程的特点，本课程采用理论考核和实操考核相结合的考核方式。

（一）理论考核：主要针对项目1 认识机器人中的学习内容，考核工业机器人的发展过程、分类与组成、坐标系、结构、传感器、控制系统等基础知识。

（二）实操考核：由项目2-项目4 三个实操项目组成，教师根据学生对项目完成的情况，依据评分标准，给出考核分数。

项目2让工业机器人动起来：要求学生根据题目要求完成：正确开关机；设置控制面板；建立工件坐标系和工具坐标系；添加IO 板和DI、DO 信号；手动操纵工业机器人完成物料的搬运任务。

项目3 轨迹绘制的编程与调试：要求学生根据题目要求完成：建立工件坐标系和工具坐标系；建立程序和程序数据；使用常见指令实现直线和曲线轨迹的编程；完成轨迹绘制的调试。

项目4 搬运操作的编程与调试：要求学生根据题目要求完成：建立工件坐标系和工具坐标系；建立程序和程序数据；使用偏移指令实现搬运码垛成俗的编程；完成搬运操作的调试。

四、结语

本文分析了高职《工业机器人应用技术》课程的特点，设计了四个教学项目，并对考核方式进行了分析，采用“任务驱动”的教学模式，提高了课程的教学效果，经过多轮教学实践，教学效果良好。