《工程機(jī)器人》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)：工程機(jī)器人課程代碼：（根據(jù)學(xué)校課程編碼規(guī)則填寫(xiě)）課程類(lèi)型：專(zhuān)業(yè)核心技能課（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、智能制造工程、土木工程等專(zhuān)業(yè)必修/選修）適用對(duì)象：機(jī)械類(lèi)、土木類(lèi)等專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生（三年級(jí)）總學(xué)時(shí)/學(xué)分：64學(xué)時(shí)/4學(xué)分（其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)）先修要求：理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、電氣控制基礎(chǔ)、單片機(jī)原理與應(yīng)用考核方式：過(guò)程性考核（50%）+終結(jié)性考核（50%）二、課程性質(zhì)與定位本課程是機(jī)械類(lèi)、土木類(lèi)等專(zhuān)業(yè)銜接工程機(jī)器人理論知識(shí)與工程應(yīng)用的核心課程，以“原理認(rèn)知-結(jié)構(gòu)分析-控制實(shí)現(xiàn)-實(shí)操應(yīng)用”為核心主線(xiàn)，聚焦工程建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域工程機(jī)器人相關(guān)崗位（如機(jī)器人運(yùn)維工程師、機(jī)器人調(diào)試工程師、智能工程技術(shù)人員等）的實(shí)際需求。課程打破“理論與實(shí)踐脫節(jié)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)“理論學(xué)習(xí)-結(jié)構(gòu)拆解-仿真調(diào)試-實(shí)操演練”的一體化教學(xué)，幫助學(xué)生理解工程機(jī)器人的核心構(gòu)造與工作原理，掌握工程機(jī)器人的選型、操作、調(diào)試及簡(jiǎn)單故障排查方法；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、系統(tǒng)思維與創(chuàng)新應(yīng)用意識(shí)，為未來(lái)從事工程機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)研發(fā)、運(yùn)維管理、工程應(yīng)用等崗位工作奠定堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)理解工程機(jī)器人的基本概念、分類(lèi)（如建筑機(jī)器人、工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人、焊接機(jī)器人等）與應(yīng)用領(lǐng)域。掌握工程機(jī)器人的核心組成部分（機(jī)械本體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)與工作原理。熟悉工程機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)（位姿描述、運(yùn)動(dòng)方程建立與求解）與動(dòng)力學(xué)基本原理。了解工程機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成（硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)）與控制策略（點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制等）。掌握典型工程機(jī)器人（如碼垛機(jī)器人、混凝土澆筑機(jī)器人）的操作規(guī)范、選型依據(jù)與應(yīng)用場(chǎng)景。了解工程機(jī)器人的安全操作規(guī)程與常見(jiàn)故障排查方法。（二）技能目標(biāo)能夠識(shí)別不同類(lèi)型工程機(jī)器人的核心結(jié)構(gòu)部件，分析其工作原理與功能適配性。能夠運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，完成簡(jiǎn)單工程機(jī)器人的位姿分析與運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃。能夠熟練操作典型工程機(jī)器人（如工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)）完成基礎(chǔ)作業(yè)任務(wù)（如搬運(yùn)、定位放置）。能夠使用工程機(jī)器人仿真軟件（如RobotStudio）進(jìn)行簡(jiǎn)單的作業(yè)仿真與軌跡調(diào)試。能夠?qū)こ虣C(jī)器人常見(jiàn)的簡(jiǎn)單故障（如運(yùn)動(dòng)卡滯、傳感器異常）進(jìn)行初步排查與處理。能夠結(jié)合具體工程場(chǎng)景，完成工程機(jī)器人的選型分析與簡(jiǎn)單應(yīng)用方案設(shè)計(jì)。（三）素養(yǎng)與情感目標(biāo)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、安全規(guī)范的職業(yè)態(tài)度，養(yǎng)成遵守工程操作流程、注重實(shí)操安全的工作習(xí)慣。提升工程思維與系統(tǒng)分析能力，能夠從結(jié)構(gòu)、控制、應(yīng)用等多維度分析工程機(jī)器人的工作機(jī)制。增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力，能夠在小組實(shí)操項(xiàng)目中高效配合完成機(jī)器人調(diào)試與應(yīng)用任務(wù)。樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)與技術(shù)應(yīng)用思維，能夠探索工程機(jī)器人在不同工程場(chǎng)景中的創(chuàng)新應(yīng)用模式。培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)意識(shí)，主動(dòng)關(guān)注工程機(jī)器人領(lǐng)域的新技術(shù)、新趨勢(shì)（如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)在工程機(jī)器人中的融合應(yīng)用）。四、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配章節(jié)/模塊教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)教學(xué)方式備注模塊一：課程導(dǎo)入與工程機(jī)器人基礎(chǔ)1.課程介紹、教學(xué)要求與考核標(biāo)準(zhǔn)；2.工程機(jī)器人的定義、分類(lèi)與發(fā)展歷程；3.工程機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域（建筑施工、工業(yè)生產(chǎn)、物流搬運(yùn)等）；4.典型工程機(jī)器人案例分析（如盾構(gòu)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、焊接機(jī)器人）；5.工程機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)；6.工程機(jī)器人安全操作規(guī)范入門(mén)6（理論6+實(shí)踐0）理論講授+案例分析+視頻演示+小組討論結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人應(yīng)用視頻導(dǎo)入，提升學(xué)習(xí)興趣模塊二：工程機(jī)器人核心結(jié)構(gòu)與原理1.工程機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)（機(jī)身、臂部、腕部、末端執(zhí)行器）；2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)）的結(jié)構(gòu)與工作原理；3.感知系統(tǒng)（位置傳感器、力傳感器、視覺(jué)傳感器）的功能與應(yīng)用；4.控制系統(tǒng)的核心組成與工作機(jī)制；5.實(shí)踐：工程機(jī)器人模型/實(shí)體拆解與結(jié)構(gòu)部件識(shí)別8（理論4+實(shí)踐4）理論講授+實(shí)物展示+結(jié)構(gòu)拆解實(shí)踐+指導(dǎo)點(diǎn)評(píng)重點(diǎn)掌握核心結(jié)構(gòu)的功能與適配性模塊三：工程機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)1.機(jī)器人位姿描述方法（笛卡爾坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)）；2.運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與逆解的基本概念；3.簡(jiǎn)單串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程建立與求解；4.機(jī)器人軌跡規(guī)劃基礎(chǔ)（點(diǎn)到點(diǎn)軌跡、連續(xù)軌跡）；5.實(shí)踐：使用仿真軟件完成簡(jiǎn)單機(jī)器人的位姿仿真與軌跡規(guī)劃10（理論6+實(shí)踐4）理論講授+公式推導(dǎo)+仿真示范+實(shí)踐操作注重運(yùn)動(dòng)學(xué)原理與仿真實(shí)踐的結(jié)合模塊四：工程機(jī)器人控制系統(tǒng)與編程1.控制系統(tǒng)硬件組成（控制器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器）；2.控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)與控制策略；3.工程機(jī)器人編程基礎(chǔ)（示教編程、離線(xiàn)編程）；4.典型機(jī)器人編程語(yǔ)言與編程規(guī)范；5.實(shí)踐：示教編程實(shí)操（如控制機(jī)器人完成定點(diǎn)搬運(yùn)）、簡(jiǎn)單離線(xiàn)編程練習(xí)12（理論4+實(shí)踐8）理論講授+編程示范+實(shí)操演練+個(gè)性化指導(dǎo)重點(diǎn)掌握示教編程實(shí)操技能模塊五：典型工程機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐1.工業(yè)搬運(yùn)/碼垛機(jī)器人：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作流程與應(yīng)用場(chǎng)景；2.建筑工程機(jī)器人（如混凝土澆筑機(jī)器人、墻面打磨機(jī)器人）：工作原理與應(yīng)用規(guī)范；3.焊接機(jī)器人：焊接工藝與機(jī)器人協(xié)同控制；4.實(shí)踐：分組完成典型工程機(jī)器人專(zhuān)項(xiàng)實(shí)操任務(wù)（如碼垛機(jī)器人作業(yè)調(diào)試、焊接機(jī)器人軌跡優(yōu)化）14（理論6+實(shí)踐8）理論講授+案例分析+分組實(shí)操+成果點(diǎn)評(píng)結(jié)合專(zhuān)業(yè)方向選擇重點(diǎn)實(shí)踐內(nèi)容模塊六：工程機(jī)器人故障排查與維護(hù)1.工程機(jī)器人常見(jiàn)故障類(lèi)型（機(jī)械故障、電氣故障、控制系統(tǒng)故障）；2.故障排查的基本方法與流程；3.傳感器、驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵部件的故障檢測(cè)與處理；4.工程機(jī)器人日常維護(hù)與保養(yǎng)規(guī)范；5.實(shí)踐：模擬故障排查與處理、日常維護(hù)實(shí)操6（理論2+實(shí)踐4）理論講授+案例復(fù)盤(pán)+模擬實(shí)操+小組協(xié)作強(qiáng)化故障排查的邏輯思維培養(yǎng)模塊七：工程機(jī)器人綜合應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)1.綜合應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路（場(chǎng)景分析、機(jī)器人選型、方案規(guī)劃）；2.項(xiàng)目實(shí)施流程（編程調(diào)試、作業(yè)優(yōu)化、安全驗(yàn)證）；3.綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)：小組協(xié)作完成特定工程場(chǎng)景的機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目（如“自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)碼垛方案實(shí)現(xiàn)”“建筑構(gòu)件搬運(yùn)定位”）；4.項(xiàng)目成果展示與方案匯報(bào)8（理論0+實(shí)踐8）項(xiàng)目指導(dǎo)+小組協(xié)作+實(shí)操實(shí)施+成果點(diǎn)評(píng)可邀請(qǐng)企業(yè)工程機(jī)器人技術(shù)人員參與點(diǎn)評(píng)（可選）五、教學(xué)方法與手段理論講授法：系統(tǒng)講解工程機(jī)器人的核心理論、結(jié)構(gòu)原理與控制機(jī)制，結(jié)合工程應(yīng)用案例，幫助學(xué)生建立清晰的知識(shí)框架。案例驅(qū)動(dòng)法：以工程現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)應(yīng)用案例（如大型建筑工程中的機(jī)器人作業(yè)、工廠(chǎng)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的機(jī)器人應(yīng)用）為載體，分析工程機(jī)器人的選型依據(jù)、操作流程與技術(shù)要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生借鑒學(xué)習(xí)。實(shí)物演示與實(shí)操法：借助工程機(jī)器人實(shí)體設(shè)備、模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)展示與工作原理演示；以實(shí)操為核心，設(shè)計(jì)分層實(shí)踐任務(wù)（基礎(chǔ)操作+專(zhuān)項(xiàng)技能+綜合項(xiàng)目），學(xué)生分組實(shí)操演練，教師巡回指導(dǎo)糾錯(cuò)。仿真輔助法：利用工程機(jī)器人仿真軟件（如RobotStudio、MATLAB機(jī)器人工具箱）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、軌跡規(guī)劃仿真，幫助學(xué)生理解抽象理論，降低實(shí)操風(fēng)險(xiǎn)，提升學(xué)習(xí)效率。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法：以綜合應(yīng)用項(xiàng)目為核心，將課程知識(shí)點(diǎn)融入項(xiàng)目全流程，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中強(qiáng)化理論應(yīng)用與技能整合，提升解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。多媒體輔助法：利用教學(xué)課件、工程機(jī)器人作業(yè)視頻、結(jié)構(gòu)拆解動(dòng)畫(huà)等資源，輔助講解抽象概念（如運(yùn)動(dòng)學(xué)原理、控制系統(tǒng)工作機(jī)制）；借助線(xiàn)上平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源、布置作業(yè)、開(kāi)展互動(dòng)答疑與項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤。六、考核方式與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（一）考核構(gòu)成課程總成績(jī)=過(guò)程性考核（50%）+終結(jié)性考核（50%）（二）過(guò)程性考核（50分）出勤情況（10分）：全勤得10分，每缺勤1學(xué)時(shí)扣2分，缺勤5學(xué)時(shí)及以上過(guò)程性考核記0分；遲到、早退累計(jì)2次按缺勤1學(xué)時(shí)處理。課堂表現(xiàn)與作業(yè)完成情況（15分）：積極參與課堂討論、回答問(wèn)題得5分；按時(shí)完成課后作業(yè)（含原理分析題、編程題、仿真報(bào)告），作業(yè)質(zhì)量高得8-10分，完成質(zhì)量一般得4-7分，未完成或抄襲得0-3分。階段性實(shí)踐任務(wù)（15分）：完成模塊二（結(jié)構(gòu)拆解）、模塊三（運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真）、模塊四（編程實(shí)操）的階段性實(shí)踐任務(wù)，每個(gè)任務(wù)按完成質(zhì)量評(píng)分（4-5分/個(gè)），累計(jì)得分。小組項(xiàng)目過(guò)程表現(xiàn)（10分）：根據(jù)模塊七小組綜合應(yīng)用項(xiàng)目的進(jìn)度管理、分工合理性、協(xié)作效果評(píng)分；個(gè)人貢獻(xiàn)度作為評(píng)分參考依據(jù)。（三）終結(jié)性考核（50分）考核形式：綜合實(shí)操測(cè)試+項(xiàng)目成果答辯綜合實(shí)操測(cè)試（30分）：選取典型工程機(jī)器人實(shí)操任務(wù)（如軌跡規(guī)劃與調(diào)試、簡(jiǎn)單故障排查），要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，根據(jù)操作規(guī)范性、任務(wù)完成質(zhì)量、效率評(píng)分。項(xiàng)目成果與答辯（20分）：提交模塊七小組綜合應(yīng)用項(xiàng)目報(bào)告（含項(xiàng)目背景、方案設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程、成果總結(jié)），邏輯清晰、內(nèi)容完整得8-10分；答辯時(shí)能夠清晰闡述項(xiàng)目思路、技術(shù)難點(diǎn)與解決方案，回答問(wèn)題準(zhǔn)確得8-10分。（四）成績(jī)等級(jí)90-100分：優(yōu)秀；80-89分：良好；70-79分：中等；60-69分：及格；60分以下：不及格七、教學(xué)資源教材與參考書(shū)：《工程機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用》（機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材）、《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)》、《建筑機(jī)器人應(yīng)用手冊(cè)》設(shè)備與工具資源：工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（如ABB、FANUC機(jī)器人）、工程機(jī)器人模型、仿真軟件（RobotStudio、MATLAB）、傳感器檢測(cè)工具、電氣調(diào)試工具多媒體資源：工程機(jī)器人教學(xué)課件、結(jié)構(gòu)拆解動(dòng)畫(huà)、作業(yè)視頻、技術(shù)培訓(xùn)視頻、行業(yè)專(zhuān)家講座視頻實(shí)踐資源：校內(nèi)工程機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心、校企合作實(shí)踐基地、企業(yè)真實(shí)工程機(jī)器人應(yīng)用案例、技能競(jìng)賽真題網(wǎng)絡(luò)資源：中國(guó)大學(xué)MOOC工程機(jī)器人相關(guān)精品課程、機(jī)器人行業(yè)期刊（《機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用》）、行業(yè)協(xié)會(huì)官網(wǎng)、企業(yè)技術(shù)文檔平臺(tái)八、教學(xué)注意事項(xiàng)課前需全面檢查實(shí)訓(xùn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與安全防護(hù)設(shè)施，明確告知學(xué)生實(shí)操安全規(guī)范，嚴(yán)格落實(shí)安全操作流程，避免安全事故。教學(xué)過(guò)程中注重“理論與實(shí)踐深度融合”，每講解一個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)，及時(shí)配合實(shí)物演示或?qū)嵅傺菥?，避免純理論灌輸；重點(diǎn)強(qiáng)化實(shí)操技能與工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，針對(duì)理論理解或?qū)嵅倌芰Ρ∪醯膶W(xué)生進(jìn)行一對(duì)一指導(dǎo)；對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，鼓勵(lì)其參與機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)、技能競(jìng)賽等活動(dòng)，拓展專(zhuān)業(yè)能力。強(qiáng)化行業(yè)崗位銜接，及時(shí)引入工程機(jī)器人領(lǐng)域最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)崗位需求，將企業(yè)真實(shí)工程案例融入教學(xué)，提升學(xué)生的崗位適配能力。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與工程機(jī)器人相關(guān)的技能競(jìng)賽（如全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用大賽）、校企合作實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等活動(dòng)，提升技能應(yīng)用能力與職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。九、課程負(fù)責(zé)人與授