《機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成》教學(xué)大綱

適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案

課程代碼：22140301

課程性質(zhì)：專業(yè)必修課

學(xué)分：3.5學(xué)分

學(xué)時：56學(xué)時（理論46學(xué)時，實(shí)驗10學(xué)時）

先修課程：機(jī)器視覺及圖像處理、機(jī)器人驅(qū)動與運(yùn)動控制、機(jī)器人工業(yè)總線技術(shù)、機(jī)器人檢

測技術(shù)與傳感器等

后續(xù)課程：畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等

適用專業(yè)：機(jī)器人工程專業(yè)

開課單位：智能工程學(xué)院

一、課程說明

《機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成》是機(jī)器人工程專業(yè)必修的一門專業(yè)必修課。本課程主要講授

機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成的基本理論與方法，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及畢業(yè)后從事技術(shù)工作打下

必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實(shí)

際中問題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素

質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才。

二、課程目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下H標(biāo)：

課程目標(biāo)1：能夠正確應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基本原理，對機(jī)器人系統(tǒng)集成設(shè)計中的復(fù)雜

機(jī)械工程問題進(jìn)行表述，能夠?qū)C(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行建模。

課程目標(biāo)2：能夠針對機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計解決方案，能夠通過單元集成

和優(yōu)化，進(jìn)行機(jī)械電子結(jié)構(gòu)、智能算法、系統(tǒng)集成等部件的應(yīng)用與設(shè)計，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)

中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素，能夠在工程'實(shí)踐中理

解并遵守工程職業(yè)道德和行為規(guī)范，履行責(zé)任。

課程目標(biāo)3：能夠基于機(jī)器人機(jī)械、電子電路、計算機(jī)、控制等科學(xué)原理，并采用數(shù)學(xué)

建模、系統(tǒng)仿真等科學(xué)方法，對機(jī)器人工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，能夠?qū)C(jī)器人工

程的復(fù):雜部件或控制裝置進(jìn)行合理描述、建模設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生積極思考、嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)

度和解決實(shí)際問題的能力，塑造學(xué)生刻苦鉆研的使命感和愛國情懷，培養(yǎng)科學(xué)探索的工程素

養(yǎng)。

三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求

《機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成》課程教學(xué)目標(biāo)對機(jī)器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表I。

表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系

支撐

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)

強(qiáng)度

課程目標(biāo)1：能夠正確應(yīng)用數(shù)學(xué)、

2.2應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理等

自然科學(xué)基本原理，對機(jī)器人系

方法和專業(yè)知識，能夠

2.問題分析統(tǒng)集成設(shè)計中的復(fù)雜機(jī)械工程問M

對機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜

題進(jìn)行表述，能夠?qū)?機(jī)器人工程

工程問題進(jìn)行建模。

領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行建模。

課程目標(biāo)2：能夠針對機(jī)器人工

程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計解決方

案，能夠通過單元集成和優(yōu)化，

3.3能夠通過單元集成

進(jìn)行機(jī)械電子結(jié)構(gòu)、智能算法、

和優(yōu)化，進(jìn)行機(jī)械電子

系統(tǒng)集成等部件的應(yīng)用與設(shè)計，

3.設(shè)計/開發(fā)解決方案結(jié)構(gòu)、智能算法、系統(tǒng)H

并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意

集成等部件的應(yīng)用與設(shè)

識，考慮社會、環(huán)境、健康、安

計。

全、法律、文化等因素，能夠在

工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)

道德和行為規(guī)范，履行責(zé)任。

課程目標(biāo)3：能夠基于機(jī)器人機(jī)

械、電子電路、計算機(jī)、控制等

科學(xué)原理，并采用數(shù)學(xué)建模、系

統(tǒng)仿真等科學(xué)方法，對機(jī)器人工

4.2能夠?qū)C(jī)器人工程程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研

的復(fù)雜部件或控制裝置究,能夠?qū)C(jī)器人工程的復(fù)雜部

4.研究M

進(jìn)行合理描述、建模設(shè)件或控制裝置進(jìn)行合理描述、建

計。模設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生積極思考、嚴(yán)

謹(jǐn)創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和解決實(shí)際問

題的能力，塑造學(xué)生刻苦鉆研的

使命感和愛國情懷，培養(yǎng)科學(xué)探

索的工程素養(yǎng)。

注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。

四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配

1.理論部分

理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。

表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配

理論實(shí)驗對應(yīng)的課

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

學(xué)時學(xué)時程目標(biāo)

1.工業(yè)機(jī)器人硬件

基礎(chǔ)教學(xué)要求：使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的硬件

1.1工業(yè)機(jī)器人概系統(tǒng)構(gòu)成、坐標(biāo)系與系統(tǒng)設(shè)置方法。

述重點(diǎn)：工業(yè)機(jī)器人的硬件系統(tǒng)構(gòu)成；坐標(biāo)401、2

1.2工業(yè)機(jī)器人的系；工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置。

硬件系統(tǒng)構(gòu)成難點(diǎn)：坐標(biāo)系；工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置。

1.3工業(yè)機(jī)器人坐

標(biāo)系

1.4工業(yè)機(jī)器人系

統(tǒng)設(shè)置

思政1：蔡鶴皋院士，

國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人事

業(yè)的開創(chuàng)者

2.工業(yè)機(jī)器人編程

基礎(chǔ)

2.1機(jī)器人示教器

2.2機(jī)器人手動示

教教學(xué)要求：使學(xué)生了解機(jī)器人示教器的使

2.3變量用，掌握機(jī)器人的變量、運(yùn)算指令、運(yùn)動

2.4運(yùn)算指令指令、信號處理指令、流程控制指令以及

2.5運(yùn)動指令高級指令。

1421、2

2.6信號處理指令重點(diǎn)：機(jī)器人的變量、運(yùn)算指令、運(yùn)動指

2.7流程控制指令令、信號處理指令、流程控制指令。

思政2：華中數(shù)控機(jī)難點(diǎn)：機(jī)器人的變量、運(yùn)算指令、運(yùn)動指

器人-國產(chǎn)機(jī)器人操令、信號處理指令、流程控制指令。

作系統(tǒng)的先驅(qū)

思政3：天和號機(jī)械

臂-機(jī)器人的創(chuàng)新前

沿

3.PLC與伺服控制

系統(tǒng)教學(xué)要求：使學(xué)生了解PLC、伺服電機(jī)、

3.1PLC與伺服控制伺服控制器的原理與應(yīng)用；掌握PLC與伺

概述服控制系統(tǒng)在機(jī)器人中的應(yīng)用。

3.2PLC與伺服控制重點(diǎn):PLC與伺服控制系統(tǒng)在機(jī)器人中的421、2、3

的應(yīng)用應(yīng)用。

思政4：匯川技術(shù)，難點(diǎn)：PLC與伺服控制系統(tǒng)在機(jī)器人中的

國產(chǎn)工業(yè)自動化領(lǐng)應(yīng)用?

域核心技術(shù)供應(yīng)商

教學(xué)要求：使學(xué)生了解人機(jī)交互系統(tǒng)的原

理與應(yīng)用，掌握HMI的硬件配置與組態(tài)軟

4.人機(jī)交互系統(tǒng)

件設(shè)計，掌握人機(jī)交互系統(tǒng)在機(jī)器人系統(tǒng)

4.1人機(jī)交互系統(tǒng)

中的應(yīng)用。

概述422、3

重點(diǎn)：HMI的硬件配置與組態(tài)軟件設(shè)計；

4.2人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用。

的應(yīng)用

難點(diǎn)：HMI的硬件配置與組態(tài)軟件設(shè)計；

人機(jī)交互系統(tǒng)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用。

5.工業(yè)視覺系統(tǒng)教學(xué)要求：使學(xué)生了解工業(yè)視覺系統(tǒng)的原

5.1工業(yè)視覺系統(tǒng)理與應(yīng)用，掌握工業(yè)視覺系統(tǒng)的硬件配置

概述與軟件設(shè)計，掌握工業(yè)視覺系統(tǒng)在機(jī)器人401、2、3

5.2工業(yè)視覺系統(tǒng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

的應(yīng)用重點(diǎn)：工業(yè)視覺系統(tǒng)的硬件配置與軟件設(shè)

思政5：沈春華-機(jī)計；工業(yè)視覺系統(tǒng)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)

器視覺全球領(lǐng)軍學(xué)用。

者歸國任教難點(diǎn)：工業(yè)視覺系統(tǒng)的硬件配置與軟件設(shè)

計；工業(yè)視覺系統(tǒng)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)

用。

6.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)

集成

教學(xué)要求：使學(xué)生掌握數(shù)控加工機(jī)器人工

6.1數(shù)控加工機(jī)器

作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)、碼垛機(jī)器人工作站設(shè)計

人工作站設(shè)計與文

與實(shí)現(xiàn)、視覺分揀機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)

現(xiàn)

現(xiàn)。

6.2碼垛機(jī)器人工

重點(diǎn)：數(shù)控加工機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)

作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)1641、2、3

現(xiàn)、碼垛機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)、視覺

6.3視覺分揀機(jī)器

分揀機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。

人工作站設(shè)計與實(shí)

難點(diǎn)：數(shù)控加工機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)

現(xiàn)

現(xiàn)、碼垛機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)、視覺

思政6：新松機(jī)器人

分揀機(jī)器人工作站設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。

-中國機(jī)器人行業(yè)的

領(lǐng)軍企業(yè)

合計4610

2.實(shí)驗:部分

實(shí)驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。

表3實(shí)驗項目、實(shí)驗內(nèi)容與學(xué)時

對應(yīng)的課

實(shí)驗項目實(shí)驗內(nèi)容和要求實(shí)驗學(xué)時

程目標(biāo)

實(shí)驗內(nèi)容：工業(yè)機(jī)器人示教編程。

1.工業(yè)機(jī)器人示教

實(shí)驗要求：掌握工業(yè)機(jī)器人示教器的使22

編程

用、坐標(biāo)系設(shè)置和示教編程。

實(shí)驗內(nèi)容：工業(yè)機(jī)器人與上位機(jī)的通信。

2.工業(yè)機(jī)器人與上

實(shí)驗要求：掌握工業(yè)機(jī)器人與PLC、觸摸42

位機(jī)通信

屏等上位機(jī)的通信。

實(shí)驗內(nèi)容：PLC、觸摸屏、工業(yè)機(jī)器人等

3.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備的系統(tǒng)集成應(yīng)用。

42

集成應(yīng)用實(shí)驗要求：掌握PLC、觸摸屏等設(shè)備在工

業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線上的集成應(yīng)用。

合計10

五、教學(xué)方法及手段

課程教學(xué)采用理實(shí)一體化教學(xué)方式，通過設(shè)定教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，讓師生雙方邊教、

邊學(xué)、邊做，全程構(gòu)建素質(zhì)和技能培養(yǎng)框架，豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)合理論講授、課堂討論、實(shí)驗、作業(yè)，配合多媒體課件、慕課、學(xué)習(xí)通等資源等共同課完

成堂授課內(nèi)容。采用E-mail、釘釘、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。

在實(shí)驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗指導(dǎo)書，了解實(shí)驗

原理；在實(shí)驗中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器，需要學(xué)生記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)和截圖

實(shí)驗運(yùn)行畫面：實(shí)驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項實(shí)驗，分析處理實(shí)驗

數(shù)據(jù)，解讀收發(fā)數(shù)據(jù)的信息，呵|答思考題內(nèi)容，認(rèn)真完成一份實(shí)驗報告。

六、課程資源

1.推薦教材：

（1）楊富超.機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成技術(shù)（校內(nèi)講義）.

2.參考書：

（1）胡金華.FANUC工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021年.

（2）黃鵬程.ABB工業(yè)機(jī)器人制造系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2020

年.

（3）楊明.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)集成[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021年.

（4）林燕文.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021年.

（5）許怡赦.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021年.

（6）龐廣信，楊明，楊瀚.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021年.

3.期刊：

（1）秦海波，張建波.視覺系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人集成系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2

022,58（03）:189-191.

（2）孫鵬濤.汽車玻璃涂膠裝配的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021（1

0）:133-134.

（3）劉祥,陳友東，王田苗.一種工業(yè)機(jī)器人切削加工的系統(tǒng)集成與仿真方法[J].機(jī)器人技術(shù)

與應(yīng)用,2014（06）:19-22.

4.網(wǎng)絡(luò)資源：

（1）中國機(jī)器人網(wǎng)，/

（2）中國機(jī)器視覺網(wǎng)，/

七、課程考核對課程目標(biāo)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(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程

目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。

表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐

考核環(huán)占課程目標(biāo)

考核/評價細(xì)則

節(jié)比123

過課（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考

程堂核，滿分100分。

10

性表（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比442

考現(xiàn)例計入課程總評成績。

核（1）根據(jù)每個實(shí)驗的實(shí)驗操作完成情況和實(shí)驗報告

質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；

實(shí)（2）每次實(shí)驗單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗成績的平均值

20

驗作為此環(huán)節(jié)的最終成績。20

（3）以實(shí)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。

（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和VV

掌握程度，滿分100分：

作（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為

10

業(yè)此環(huán)節(jié)的最終成績。442

（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計

入課程總評成績。

（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成V

績中所占的比例計入課程總評成績。

期末考（2）主要考核工業(yè)機(jī)器人的硬件組成、示教編程、

60

核PLC、HMI、視覺系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用等內(nèi)容。252510

（3）考試題型為：選擇題、填空題、簡答題、程序

設(shè)計題等。

合計：100分335314

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(xiàn)、實(shí)驗、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。

考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性考核成績組成。其中：期末試卷成

績?yōu)?00分（權(quán)重60%）,試題類型為填空題、選擇題、簡答題、程序設(shè)計題等類型，試卷

中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%,綜合應(yīng)用題、分析題小低于50%；

課堂表現(xiàn)、實(shí)驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40$）；過程性考核和考試試題分

值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。

2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)

過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。

表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)

所占

考核方式比重100x^9090>xN8080〉xN7070>xN60x<60

（%）

筆記不完

筆記完整，積筆記完整，上課不認(rèn)上課不認(rèn)

整，偶爾參

極參與教學(xué)認(rèn)真參與教真，上課不真，上課不

與教學(xué)活

課堂表現(xiàn)25活動，踴躍回學(xué)活動，回記筆記，偶記筆記，不

動，回答問

答問題，準(zhǔn)確答問題準(zhǔn)確爾參與教參與教學(xué)活

題準(zhǔn)確率大

率大于90%o率大于80%o學(xué)活動。動。

于70%。

作業(yè)完整，思作業(yè)完整，不交作業(yè)2不交作業(yè)4不交作業(yè)5

路清晰，準(zhǔn)確準(zhǔn)確率大于次以內(nèi)，準(zhǔn)次以內(nèi)，準(zhǔn)次以上，準(zhǔn)

作業(yè)25

率大于90%,80%,字跡工確率大于確率大于確率小于