《工業機器人工裝設計》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養方案課程代碼：22150041課程性質：專業選修課學分：2學分學時：32學時（理論24學時，實驗8學時）先修課程：工程制圖與CAD（A）、機器人機械基礎等后續課程：畢業實習、畢業設計等適用專業：機器人工程專業開課單位：智能工程學院一、課程說明《工業機器人工裝設計》是機器人工程專業的一門專業選修課。本課程主要傳授工裝設計基本理論與方法，為學習其他有關課程及以后從事技術工作打下必要的基礎。本課程注重基本理論知識的深入學習，強調培養運用基礎理論知識解決生產實際中問題的能力，兼顧新技術、新工藝及其發展方向的介紹，培養“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的人才。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握常用工業機器人工作站工裝設計的主要內容，工件六點定位原理及應用，熟悉夾具設計的基本步驟與內容。課程目標2：能夠對吸附式、夾取式上下料等機器人工作站（生產線）的末端執行器進行工裝設計，初步具有對工業機器人工藝裝備進行分析、設計、實施、評估的能力。課程目標3：使學生具有獲取、分析、歸納、交流、使用信息和新技術的素質，培養學生的表達能力、愛國情懷、溝通能力及團隊協作精神。三、課程目標與畢業要求《工業機器人工裝設計》課程教學目標對機器人工程專業畢業要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業要求關系畢業要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.1掌握機器人工程領域所需的數學（高等數學、概率論與數理統計、線性代數、復變函數與積分變換）、大學物理等科學知識，具備理解和表述復雜工程的計算和分析能力。課程目標1：掌握常用工業機器人工作站工裝設計的主要內容，工件六點定位原理及應用，熟悉夾具設計的基本步驟與內容。M3.設計/開發解決方案3.1能夠針對機器人工程領域的復雜工程問題提出網絡化、智能解決方案。課程目標2：能夠對吸附式、夾取式上下料機器人等工作站（生產線）的末端執行器進行工裝設計，初步具有對工業機器人工藝裝備進行分析、設計、實施、評估的能力。M5.使用現代工具5.3能夠運用機器人工程儀器儀表，觀測、分析相關設備與系統的特性，并理解其局限性。課程目標3：使學生具有獲取、分析、歸納、交流、使用信息和新技術的素質，培養學生的表達能力、溝通能力及團隊協作精神M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業要求的關聯度。四、教學內容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.工裝夾具基礎1.1工裝夾具的組成與定位原則、常用定位方法及定位元件1.2定位基準的選擇、定位誤差與夾緊機構思政1：案例激發愛國主義情懷1.3幾種常見夾具教學要求：掌握工件的定位原則、掌握定位基準的選擇；了解常用定位方法及定位元件、熟悉幾種典型的定位結構；能夠分析常見工裝夾具的定位、夾緊及工作過程。重點:常用的定位方法及定位元件、定位基準的選擇。難點:定位基準的選擇。821、2、32.常用氣動夾具系統2.1常用氣動元件的原理、特點和使用方法2.2常見氣缸的選型、氣缸編號說明、應用場合及安裝基準2.3真空技術與真空吸附控制回路思政2：號召學生以國家利益為重教學要求：掌握常用氣動元件的原理、特點和使用方法；能夠根據實際需求進行氣動元件及氣缸選型；能分析真空吸附氣動回路。重點:氣缸選型、真空技術與真空吸附控制回路。難點:氣缸選型。421、2吸附式搬運機器人工作站工裝設計3.1搬運機器人工作站的定義、特點和基本組成部分3.2吸附式搬運機器人工作站末端執行器的設計、機器人底座設計與預定位裝置設計3.3吸附式搬運機器人工作站布局，培養大國工匠精神教學要求：能夠對多類型吸附式上下料機器人末端執行器進行工裝設計;能夠對機器人底座進行設計;能夠設計工件預定位裝置;能夠對末端執行器進行氣動設計;能夠對吸附式上下料機器人工作站進行合理布局。重點:吸附式末端執行器設計、工件料倉預定位裝置設計與工作站布局。難點:吸附式搬運機器人工作站工裝零部件結構設計。434.夾取式搬運機器人工作站工裝設計4.1機器人碼垛生產線的概念、特點和應用，常用與其配套的組件；4.2夾取式搬運機器人工作站末端執行器的設計、機器人底座設計與預定位裝置設計；4.3夾取式搬運機器人工作站布局，培養學生的世界觀、價值觀；教學要求：掌握直線導軌的選型規則及特性、導軌編號說明和應用場合;能夠對夾取式上下料機器人末端執行器進行工裝設計;能夠對機器人底座進行設計;能夠設計工件預定位裝置;能夠對夾取式上下料機器人工作站進行合理布局。重點:夾取式末端執行器設計、工件預定位裝置設計與工作站布局。難點:夾取式搬運機器人工作站工裝零部件結構設計和裝配。2215.機器人裝配工作站（生產線）工裝設計5.1裝配機器人的工作場景、布局與關鍵技術5.2裝配機器人工作內容，流水線總體組成與產品裝配流程5.3裝配機器人工裝夾具設計，培養自主創新教學要求：掌握裝配機器人工作內容，熟悉裝配機器人工作站和流水線功能布局;掌握不同裝配產品的裝配流程分析;掌握裝配機器人針對不同工件裝配時的各種工裝夾具設計方法;了解產品適應自動化裝配的設計思路。重點:裝配機器人工作內容，流水線總體組成與產品裝配流程、裝配機器人工裝夾具設計、機器人工作站安全措施。難點:產品裝配流程設計、裝配機器人工裝夾具設計。21、26.拋光打磨機器人工作站工裝設計6.1機械制造工藝基礎6.2拋光打磨機器人工作站基本組成6.3拋光工裝設計教學要求：能夠根據機械制造工藝選擇合適機器人動力頭組件;初步具有針對不同工件制造工藝的工裝設計能力。重點:機械制造工藝基礎、磨頭組件選用方法、拋光打磨工裝設計。難點:針對不同加工工件時的各種工裝夾具設計。21、27.焊接機器人工作站工裝設計7.1焊接的原理、分類與工藝基礎思政3：引入螺絲釘精神7.2焊接機器人工作站基本組成、焊接系統組件的選用方法7.3焊接機器人工作站工裝夾具設計、變位機設計教學要求：了解焊接的原理、分類與工藝基礎；掌握焊接機器人工作站基本組成、焊接系統組件的選用方法;掌握焊接機器人針對不同工件時的工裝夾具設計方法;掌握焊接機器人氣壓傳動等其他周邊輔助系統設計方法。重點:焊接機器人工作站基本組成、送絲機構組件、焊槍組件、工作臺設計、變位機。難點:焊接工作臺及工裝設計。221、2、3合計2482.實驗部分實驗部分的教學內容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內容與學時實驗項目實驗內容和要求實驗學時對應的課程目標1.典型工裝夾具結構實驗內容：典型工裝夾具工作原理與結構的認識。實驗要求：了解典型工裝夾具工作原理與結構，組合夾具結構。212.真空技術與控制回路實驗內容：真空控制回路。實驗要求：真空技術常用氣動元件選型、控制回路設計與連接。213.機器人常用末端執行器設計實驗內容：測繪末端執行器。實驗要求：了解末端執行器的測定方法，并確定末端執行器各零件尺寸及裝配關系等。224.典型生產工藝機器人工作站工裝設計實驗內容：典型生產工藝機器人工作站系統構成與布局。實驗要求：了解典型生產工藝機器人工作站系統構成與布局、工藝裝備選型、工裝零件圖繪制，裝配圖繪制計。22合計8五、教學方法及手段本課程理論教學以課堂講授為主，結合作業、學習通資源，采用啟發式、討論式教學和案例教學等，培養學生常用末端執行器的結構分析和設計的基本理論、基本知識和基本技能，培養學生自主學習能力、實際動手能力，激發學生的創新思維。采用E-mail、QQ、微信等交流工具，加強和學生之間的交流和溝通。實驗教學著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證；采用教師講授和學生動手操作的方法；在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內容、認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規程使用儀器；實驗結束后，按規定對儀器進行維護保養；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：（1）周正軍.《工業機器人工裝設計》[M].北京:北京理工大學出版社.2020.2.參考書：（1）李名望.《機床夾具設計實例教程》[M].北京:化學工業出版社.2014.（2）鄒青.《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[M].北京:中國.機械工業出版社.2020.（3）周書興.《工業機器人工作站系統與應用》[M].北京:高等教育出版社.2020.3.期刊：（1）中國新技術新產品.ISSN1001-2354.中國機械工程學會;天津市機械工程學會.（2）機械設計與制造.ISSN1001-3997.遼寧省機械研究院.（3）機械傳動.ISSN1004-2539.鄭州機械研究所.（4）礦山機械.ISSN1001-3954.洛陽礦山機械工程設計研究院.（5）ChineseJournalofMechanicalEngineering.ISSN1000-9345.中國機械工程學會.4.網絡資源：（1）/products/robotics/zh/industrial-robots.（2）/cn/zh/c/automation/factory-automation/vacuum-technology-id_pim20/七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環節占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現5（1）根據課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√221實驗15（1）根據每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環節的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√555小組任務15（1）小組主題討論任務完成情況，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√555作業15（1）主要考核學生對各章節知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業單獨評分，取各次成績的平均值作為此環節的最終成績。（3）以作業成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?55期末考核50(1）期末以結課報告考核,結課報告成績100分，以結課報告成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）考核包括知識任務與實踐任務兩部分，知識任務主要實現對課程知識目標考核，實踐任務主要實現對課程能力目標考核?！獭獭?51520合計：100分323236八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現、作業、小組任務、實驗、結課報告等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末考核和過程性評價成績組成。其中：根據課程特點與教學內容，課程期末考核采用結課報告形式，成績為100分（權重50%），結課報告包括知識任務與實踐任務兩部分，知識任務主要實現對課程知識目標考核，實踐任務主要實現對課程能力目標考核，各占結課報告權重的50%；課堂討論、作業、小組任務、實驗等過程性評價成績為100分（權重50%）；過程性評價和結課報告分值分配應與教學大綱各章節的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現10積極參與教學活動，踴躍回答問題，到課率大于90%。認真參與教學活動，回答問題，到課率大于80%。偶爾參與教學活動，回答問題，到課率大于80%。上課不認真，偶爾參與教學活動，到課率大于80%。上課不認真，不參與教學活動，到課率大于80%。實驗30實驗預習認真，能夠熟練掌握方法與步驟，實驗操作過程熟練、規范，遵規守紀、團結協作，實驗結果詳實、結論清晰、討論合理。實驗前有預習，能夠掌握方法與步驟，實驗操作過程正確、規范，遵規守紀、團結協作，實驗結果正確、討論適當。實驗前有預習，