摘 要：ABB工業(yè)機(jī)器人仿真是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程，專業(yè)必修課程。作為學(xué)生深入學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)，幾乎能夠完成真實(shí)工業(yè)機(jī)器人所能完成的所有功能。仿真軟件RobotStudio的離線編程能力更是對(duì)實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)有極大幫助。作為新興的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教師，結(jié)合長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實(shí)際情況和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)凙BB工業(yè)機(jī)器人仿真這門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，以期和讀者共享。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；教學(xué)設(shè)計(jì)；RobotStudio

中圖分類號(hào)：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.31.083

教學(xué)設(shè)計(jì)是教師面向?qū)W生，針對(duì)某一門課程進(jìn)行的特殊的設(shè)計(jì)活動(dòng)。教師通過對(duì)課程的課程定位、設(shè)計(jì)思路、課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等的設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠更好的理解所教授的課程。本文也將從上面所提到的這幾個(gè)方面進(jìn)行《ABB工業(yè)機(jī)器人仿真》的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 課程定位

準(zhǔn)確的課程定位是優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。《ABB工業(yè)機(jī)器人仿真》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)核心課程，專業(yè)必修課程。設(shè)置本門課程的目的有兩個(gè)，一是真實(shí)的ABB工業(yè)機(jī)器人價(jià)格非常昂貴，動(dòng)輒就是幾十上百萬，對(duì)于普通的機(jī)器人愛好者來說很難承受，機(jī)器人仿真可以避免類似問題，二是直接使用示教器進(jìn)行在線編程對(duì)于有些復(fù)雜工藝或者對(duì)編程軌跡要求較高的場(chǎng)合比較吃力，使用RobotStudio仿真軟件的離線編程能力能解決這類問題。本課程采取工作過程導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法進(jìn)行教學(xué)，通過學(xué)習(xí)RobotStudio軟件的操作、建模、Smart組件的使用、軌跡離線編程、動(dòng)畫效果的制作、模擬工作站的構(gòu)建、仿真驗(yàn)證以及在線操作等使學(xué)生掌握ABB工業(yè)機(jī)器人的基本操作方法。能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人離線編程操作的能力，增強(qiáng)學(xué)生從事典型機(jī)電設(shè)備—工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的職業(yè)能力，提升機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用人才的技術(shù)水平。

2 設(shè)計(jì)思路

通過機(jī)電產(chǎn)品安裝、操作、應(yīng)用等工作崗位分析，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用特點(diǎn)，以工業(yè)機(jī)器人的操作和控制為內(nèi)容，以工業(yè)機(jī)器人虛擬工作站為載體，分散知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)在各子項(xiàng)目中，讓學(xué)生逐級(jí)遞進(jìn)地學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能。在具體課程設(shè)計(jì)中，理論知識(shí)以應(yīng)用為依據(jù)，內(nèi)容是根據(jù)實(shí)用技能對(duì)理論知識(shí)的要求，做到對(duì)“工作過程”原理的靈活運(yùn)用。同時(shí)解決和培養(yǎng)學(xué)生能夠勝任未來的技能崗位及職業(yè)工作的可持續(xù)發(fā)展力；考慮和解決學(xué)生未來的發(fā)展及職業(yè)的遷移，拓展學(xué)生崗位職業(yè)能力。

本課程的總學(xué)時(shí)設(shè)定為40學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)30學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分。

3 課程目標(biāo)

《ABB工業(yè)機(jī)器人仿真》課程通過對(duì)ABB工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件RobotStudio的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠具備工業(yè)機(jī)器人離線編程與操作的能力；提高學(xué)生工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用水平，培養(yǎng)學(xué)生具有自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的思想和意識(shí)。同時(shí)，本門課程綜合性較強(qiáng)，雖然是一門仿真課程，但是在工作站構(gòu)建、包括示教器自定義界面制作等方面都和機(jī)電專業(yè)的核心課程傳感器、維修電工、可編程控制器等有較大關(guān)聯(lián)，對(duì)于這些課程的鞏固也有促進(jìn)作用。

4 教學(xué)內(nèi)容

本課程在內(nèi)容設(shè)置上與工業(yè)機(jī)器人教研室的領(lǐng)導(dǎo)和同事以及長春合心機(jī)械有限公司、華中數(shù)控機(jī)床有限公司的企業(yè)專家反復(fù)研討后，確定參考葉暉主編的《工業(yè)機(jī)器人工程應(yīng)用虛擬仿真教程》和《工業(yè)機(jī)器人實(shí)操與應(yīng)用技巧》，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容上的學(xué)校教學(xué)、企業(yè)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，確保教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)的好、用得上形成統(tǒng)一。設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)間安排如下。

項(xiàng)目一：RobotStudio的認(rèn)識(shí)和安裝（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)1.1 了解工業(yè)機(jī)器人仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（1學(xué)時(shí)）

任務(wù)1.2 RobotStudio仿真軟件的認(rèn)識(shí)和安裝（1學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目二：布局基本工業(yè)機(jī)器人仿真工作站（6學(xué)時(shí)）

任務(wù)2.1 布局機(jī)器人工作站系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）

任務(wù)2.2 機(jī)器人的手動(dòng)操縱練習(xí)（1學(xué)時(shí)）

任務(wù)2.3 工件坐標(biāo)編程軌跡的創(chuàng)建（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)2.4 工作站運(yùn)行仿真和視頻的錄制（2學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目三：RobotStudio中建模功能的使用（6學(xué)時(shí)）

任務(wù)3.1 RobotStudio中的建模工具和測(cè)量工具（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)3.2 創(chuàng)建一個(gè)機(jī)械滑臺(tái)（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)3.3 創(chuàng)建機(jī)器人用工具（2學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目四：離線編程功能的實(shí)現(xiàn)（8學(xué)時(shí)）

任務(wù)4.1 創(chuàng)建機(jī)器人運(yùn)行軌跡和路徑（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)4.2 運(yùn)行軌跡命令的調(diào)整方法（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)4.3 軸參數(shù)配置方法（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)4.4 碰撞檢測(cè)方法（2學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目五：虛擬示教器的使用方法（8學(xué)時(shí)）

任務(wù)5.1 虛擬示教器的基本操作（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)5.2 DSQC652板卡的設(shè)置（3學(xué)時(shí)）

任務(wù)5.3 通信信號(hào)的設(shè)置方法（3學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目六：Smart組件的使用（6學(xué)時(shí)）

任務(wù)6.1 創(chuàng)建具有動(dòng)態(tài)效果的輸送鏈系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)6.2 創(chuàng)建具有動(dòng)態(tài)效果的夾具系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)6.3 工作站系統(tǒng)的邏輯設(shè)定（2學(xué)時(shí)）

項(xiàng)目七：創(chuàng)建帶導(dǎo)軌和變位機(jī)的機(jī)器人系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）

任務(wù)7.1 創(chuàng)建帶導(dǎo)軌的機(jī)器人控制系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）

任務(wù)7.2 創(chuàng)建帶變位機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）

5 教學(xué)實(shí)施

5.1 教學(xué)組織模式

《ABB工業(yè)機(jī)器人仿真》課程涉及到機(jī)器人工作站布局、創(chuàng)建離線編程軌跡及仿真、創(chuàng)建示教器自定義界面等多方面知識(shí)，教學(xué)模式采用理實(shí)一體方式，在加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的同時(shí)，也加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用的理解。采用企業(yè)中常用的工業(yè)機(jī)器人作為授課載體使學(xué)生的學(xué)習(xí)更貼近企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。本課程的講授采用多媒體和視頻資料相結(jié)合的方式，通過給學(xué)生布置任務(wù)書和分發(fā)指導(dǎo)書，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間完成指定的任務(wù)。項(xiàng)目的設(shè)置緊貼企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

5.2 教學(xué)方法與手段

5.2.1 項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)

在課程中根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器人的實(shí)際使用情況設(shè)定學(xué)習(xí)項(xiàng)目，以此為導(dǎo)向，讓學(xué)生最終完成工業(yè)機(jī)器人的編程與操作的仿真，以培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人基本操作技能。

5.2.2 成果展示法

每完成一個(gè)任務(wù)，各小組都進(jìn)行成果展示，各組同學(xué)進(jìn)行互評(píng)，相互查缺補(bǔ)漏，以達(dá)到知識(shí)互補(bǔ)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5.2.3 案例教學(xué)

在課堂引入大量的案例進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握工業(yè)機(jī)器人編程和操作方法。

6 教學(xué)考核與評(píng)價(jià)

本課程強(qiáng)調(diào)考核形式的多樣性，考核控制的過程性，考核目標(biāo)的綜合性，采用過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的考核方法。由老師結(jié)合考勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、操作規(guī)范、任務(wù)完成情況，綜合評(píng)定學(xué)生成績。注重對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和在實(shí)踐中分析問題、解決問題能力的考核，對(duì)在學(xué)習(xí)和應(yīng)用上有創(chuàng)新的學(xué)生給予特別鼓勵(lì)。

總評(píng)成績由平時(shí)和期末成績共同組成，平時(shí)成績由授課教師根據(jù)學(xué)生平時(shí)的出勤、課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目完成情況綜合給出，平時(shí)成績占總成績的40%，期末成績由教師指定任務(wù)，學(xué)生按照教師的要求完成相應(yīng)任務(wù)，最終根據(jù)任務(wù)完成情況由授課教師給出期末成績，期末成績占總成績的比例是60%。

7 總結(jié)

本文從課程定位、設(shè)計(jì)思路、課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)定、教學(xué)實(shí)施方式選擇、成績考核與評(píng)價(jià)等方面完成了《ABB工業(yè)機(jī)器人仿真》的課程設(shè)計(jì)。解決了對(duì)這門課程“如何學(xué)”，“學(xué)什么”，“怎樣能學(xué)好”等問題，通過采用對(duì)各教學(xué)項(xiàng)目過程考核與教師指定任務(wù)的期末考核方式相結(jié)合的綜合考核方式，全程評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更能促進(jìn)學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)。本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過程中，教師可根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)。

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