王 超 鄧衛(wèi)國

（遼寧機電職業(yè)技術學院，遼寧 丹東118009）

基于Robotstudio的 “工業(yè)機器人仿真技術實訓”課程開發(fā)與教學設計

王 超 鄧衛(wèi)國

（遼寧機電職業(yè)技術學院，遼寧 丹東118009）

以工業(yè)機器人虛擬仿真技術在教學中的應用為研究對象，從課程的重要性、課程開發(fā)的原則、課程目標、教學內容、教學方法、教學過程以及考核方式幾個方面進行了詳細的研究。并根據此研究進行了實際教學一個學期，通過此種虛擬仿真教學，提高了教學效率，提高了學生的工業(yè)機器人應用的水平和能力，降低了設備的損壞率，并為后續(xù)課程的順利進行打下了堅實的基礎。

Robotstudio；課程開發(fā)；教學設計

2015 年，國務院審議通過 《中國制造2025》，其中明確指出： “促進機器人標準化、規(guī)?；l(fā)展，擴大市場應用”，在政策以及人口紅利下降等市場因素的影響下，預計未來十年，我國機器人市場還將至少保持30%以上的高速增長［1］。產業(yè)發(fā)展帶來了對人才的需求，促使很多高職院校開設工業(yè)機器人技術專業(yè)。目前，大多數院校的工業(yè)機器人專業(yè)在課程開發(fā)、教學研究等方面還處于探索階段。本文結合專業(yè)特點、產業(yè)需求及現有設備，就工業(yè)機器人專業(yè)的課程設置情況， “工業(yè)機器人仿真技術實訓”的課程內容及教學情況進行詳細論述。

1 “工業(yè)機器人仿真技術實訓”課程開發(fā)

1.1 “工業(yè)機器人仿真技術實訓”在專業(yè)課程體系中的重要性

工業(yè)機器人技術專業(yè)主要培養(yǎng)從事工業(yè)機器人的操作、編程、維修、維護和技術改造等任務的高端技能型人才［2］。在工業(yè)機器人專業(yè)的課程體系中［3］，工業(yè)機器人的操作是學生必須掌握的核心基礎技能，同時也是后續(xù)一些專業(yè)課程的重要支撐 （見表1），而通過工業(yè)機器人實體進行實訓面臨著設備成本高、安全隱患多、難以獨立操作等問題。而使用Robotstudio仿真軟件進行實訓可以避免上述問題的發(fā)生，同時通過仿真操作掌握真實工業(yè)機器人的操作流程，提高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，提高學生的技術水平。

表1 專業(yè)課程體系

1.2 課程開發(fā)原則

通過對典型工作崗位的分析，考慮前續(xù)及后續(xù)課程之間的關聯性，根據實際工業(yè)機器人操作的特點，采用工業(yè)機器人虛擬工作站為載體［4］，讓學生漸進式的學習工業(yè)機器人仿真技術的相關知識點［5］。

1.3 課程目標

通過本門課程的學習，能夠使學生了解現代工業(yè)機器人及相關仿真軟件的發(fā)展，能夠使用Robotstudio實現工業(yè)機器人的基本操作、基本控制，實現對工業(yè)機器人的仿真運行，掌握軟件的編程、調試能力，與團隊成員共同協作、溝通的能力，主動獲取知識、解決問題的能力，同時具備一定的創(chuàng)新意識，為今后進行工業(yè)機器人的應用奠定良好的理論和實踐素質。

1.4 課程開發(fā)內容

《工業(yè)機器人仿真技術實訓》開設在大二上學期，屬于專業(yè)核心課，在該課程之前，學生已經接受了工業(yè)機器人電氣、機械結構的學習，對工業(yè)機器人的分類、基本機構、工作原理等已經有了初步的了解。課程開發(fā)的內容主要是通過仿真教學讓學生掌握工業(yè)機器人在實際工作中的工作過程、操作方法、操作步驟等技能，同時還要注重學習內容的遞進性與實用性。具體教學內容見表2。

表2 教學內容與學時安排

2 教學方法與教學過程

課程的教學內容全部由工業(yè)機器人的實際使用情況開發(fā)而來，因此主要采用項目式教學，任務驅動。通過每一個實際的項目，讓學生學習工業(yè)機器人的仿真過程，進而熟悉實際工業(yè)機器人的操作技能［6］。

以流水線碼垛工作站［7］為例，教學過程［8］主要包括：新課導入、碼垛仿真、自由練習與項目考核。

2.1 新課導入

主要介紹工業(yè)機器人碼垛技術的應用，工作站的說明。

2.2 碼垛仿真

（1）工作站的布局工藝：工作站布局設計、輸送線段流程圖設計 （如圖1所示）、抓取段流程圖設計。

（2）碼垛工作站Smart組件設計：輸送線動作效果設計、工業(yè)機器人動作效果設計。

（3）程序調整，程序部分內容如下。

圖1 輸送線流程圖

2.3 自由練習

在講授了全部仿真要領的基礎上，由學生自己動手仿真，熟悉碼垛全過程，從而解決仿真過程中可能出現的各種問題，仿真過程如圖2所示。

圖2 碼垛仿真

2.4 項目考核

改變工件的擺放位置，對碼垛全過程進行項目考核，計入總成績。

3 考核方式

本課程采用過程性考核方式。具體評價內容見表3。

表3 考核評價表

4 教學成果及問題

通過本門課程的學習，學生學習成果主要體現在以下幾個方面：

（1）鞏固了工業(yè)機器人的理論知識 （系統(tǒng)組成、坐標系、編程方法等）。

（2）熟悉了工業(yè)機器人的仿真過程及實際操作流程。

（3）降低了設備的損壞率。

在教學的過程中也出現了一些問題需要解決，例如：

（1）教材問題：沒有針對性的教材，需結合自身設備及教學情況編寫。

（2）仿真教學問題：由于采用項目式分組教學，在仿真過程中，各組會遇到各種問題急需解決，一個教師應對乏力，建議選用一個助教輔助教學。

（3）實踐操作問題：大部分高職院校受限與資金狀況，人多設備少，實踐教學效率有待進一步提高。

5 結語

本文以工業(yè)機器人虛擬仿真技術在教學中的應用為研究對象，從課程的重要性、課程開發(fā)的原則、課程目標、教學內容、教學方法、教學過程以及考核方式幾個方面進行了詳細的敘述。并根據此研究，實際教學一個學期，通過此種教學方式，提高了教學效率，提高了學生的工業(yè)機器人應用的水平和能力，降低了設備的損壞率，并為后續(xù)課程的順利進行打下了堅實的基礎。但在教學過程中也發(fā)現了一些問題，這些都需在后續(xù)教學過程中解決。

［1］郝建豹.工業(yè)機器人技術及應用課程建設的探索 ［J］.廣東職業(yè)技術教育與研究，2017， （1）：28-29.

［2］王超.高職院校工業(yè)機器人課程開發(fā)與教學任務設計 ［J］.北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2017（1）：104-105.

［3］李衛(wèi)民，柳亞輸.高職工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案研究 ［J］.理論·研究，2017（1）：63-64.

［4］魯鵬，張有博，谷銘鑫，等.基于Robotstudio的工業(yè)機器人虛擬仿真實驗室的構建 ［J］.機電技術，2015（4）：152-153.

［5］隋欣.《ABB工業(yè)機器人仿真》教學設計—基于Robotstudio［J］.現代商貿工業(yè)，2016（31）：167-168.

［6］葉輝，管小清.工業(yè)機器人實操與應用技巧 ［M］.機械工業(yè)出版社，2015：151-221.

［7］葉輝.工業(yè)機器人工程應用虛擬仿真教程 ［M］.機械工業(yè)出版社，2015：134-179.

［8］姚剛.信息化教學設計在高職 《工業(yè)機器人操作》課程中的應用 ［J］.時代農機，2017（1）：144-145.

Curriculum Development and Instructional Design for“Industrial Robot Simulation Technology Training”Based on Robotstudio

WANG ChaoDENG Wei-guo

Taking the application of virtual simulation technology of industrial robot in teaching as the research object,a detailed research is conducted on the importance of course,principles of curriculum development,curriculum objectives,teaching content,teaching methods,teaching process and assessment methods in several aspects.And according to the actual teaching for a semester of this research and through the virtual simulation teaching,it is to improve teaching efficiency,the industrial robot application level and ability of the students,and reduce the equipment failure rate for the subsequent course smoothly to lay a solid foundation.

Robotstudio,curriculum development,instructional design

G712；TP242.2

A

1008-3812（2017）05-064-04

2017-07-28

課題名稱：遼寧機電職業(yè)技術學院2017年度教研課題 （2017014）

王超 （1985— ），男，遼寧阜新人，碩士研究生，講師。研究方向：機電一體化技術及軸承的設計與應用。