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摘 要：ABB工业机器人仿真是工业机器人技术专业的核心课程，专业必修课程。作为学生深入学习工业机器人的基础，几乎能够完成真实工业机器人所能完成的所有功能。仿真软件RobotStudio的离线编程能力更是对实际的工业生产有极大帮助。作为新兴的工业机器人专业教师，结合长春职业技术学院的实际情况和教学经验，谈谈ABB工业机器人仿真这门课程的教学设计，以期和读者共享。
关键词：工业机器人；教学设计；RobotStudio
中图分类号：G4
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.31.083
教学设计是教师面向学生，针对某一门课程进行的特殊的设计活动。教师通过对课程的课程定位、设计思路、课程目标、教学内容、教学方法、考核方式等的设计使学生能够更好的理解所教授的课程。本文也将从上面所提到的这几个方面进行《ABB工业机器人仿真》的教学设计。
1 课程定位
准确的课程定位是优秀的教学设计的基础。《ABB工业机器人仿真》是工业机器人技术专业核心课程，专业必修课程。设置本门课程的目的有两个，一是真实的ABB工业机器人价格非常昂贵，动辄就是几十上百万，对于普通的机器人爱好者来说很难承受，机器人仿真可以避免类似问题，二是直接使用示教器进行在线编程对于有些复杂工艺或者对编程轨迹要求较高的场合比较吃力，使用RobotStudio仿真软件的离线编程能力能解决这类问题。本课程采取工作过程导向、任务驱动的方法进行教学，通过学习RobotStudio软件的操作、建模、Smart组件的使用、轨迹离线编程、动画效果的制作、模拟工作站的构建、仿真验證以及在线操作等使学生掌握ABB工业机器人的基本操作方法。能够提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养学生进行工业机器人离线编程操作的能力，增强学生从事典型机电设备—工业机器人应用的职业能力，提升机电一体化技术应用人才的技术水平。
2 设计思路
通过机电产品安装、操作、应用等工作岗位分析，根据工业机器人的运用特点，以工业机器人的操作和控制为内容，以工业机器人虚拟工作站为载体，分散知识点、技能点在各子项目中，让学生逐级递进地学习知识、掌握技能。在具体课程设计中，理论知识以应用为依据，内容是根据实用技能对理论知识的要求，做到对“工作过程”原理的灵活运用。同时解决和培养学生能够胜任未来的技能岗位及职业工作的可持续发展力；考虑和解决学生未来的发展及职业的迁移，拓展学生岗位职业能力。
本课程的总学时设定为40学时，理论学时10学时，实践学时30学时，2.5学分。
3 课程目标
《ABB工业机器人仿真》课程通过对ABB工业机器人离线编程软件RobotStudio的学习，使学生能够具备工业机器人离线编程与操作的能力；提高学生工业机器人的应用水平，培养学生具有自我学习、自我发展的思想和意识。同时，本门课程综合性较强，虽然是一门仿真课程，但是在工作站构建、包括示教器自定义界面制作等方面都和机电专业的核心课程传感器、维修电工、可编程控制器等有较大关联，对于这些课程的巩固也有促进作用。
4 教学内容
本课程在内容设置上与工业机器人教研室的领导和同事以及长春合心机械有限公司、华中数控机床有限公司的企业专家反复研讨后，确定参考叶晖主编的《工业机器人工程应用虚拟仿真教程》和《工业机器人实操与应用技巧》，力争实现教学内容上的学校教学、企业实践的有机结合，确保教师的教学和学生的学的好、用得上形成统一。设计的教学内容和教学时间安排如下。
项目一：RobotStudio的认识和安装（2学时）
任务1.1 了解工业机器人仿真技术发展现状（1学时）
任务1.2 RobotStudio仿真软件的认识和安装（1学时）
项目二：布局基本工业机器人仿真工作站（6学时）
任务2.1 布局机器人工作站系统（1学时）
任务2.2 机器人的手动操纵练习（1学时）
任务2.3 工件坐标编程轨迹的创建（2学时）
任务2.4 工作站运行仿真和视频的录制（2学时）
项目三：RobotStudio中建模功能的使用（6学时）
任务3.1 RobotStudio中的建模工具和测量工具（2学时）
任务3.2 创建一个机械滑台（2学时）
任务3.3 创建机器人用工具（2学时）
项目四：离线编程功能的实现（8学时）
任务4.1 创建机器人运行轨迹和路径（2学时）
任务4.2 运行轨迹命令的调整方法（2学时）
任务4.3 轴参数配置方法（2学时）
任务4.4 碰撞检测方法（2学时）
项目五：虚拟示教器的使用方法（8学时）
任务5.1 虚拟示教器的基本操作（2学时）
任务5.2 DSQC652板卡的设置（3学时）
任务5.3 通信信号的设置方法（3学时）
项目六：Smart组件的使用（6学时）
任务6.1 创建具有动态效果的输送链系统（2学时）
任务6.2 创建具有动态效果的夹具系统（2学时）
任务6.3 工作站系统的逻辑设定（2学时）
项目七：创建带导轨和变位机的机器人系统（4学时）
任务7.1 创建带导轨的机器人控制系统（2学时）
任务7.2 创建带变位机的机器人控制系统（2学时）
5 教学实施
5.1 教学组织模式 《ABB工业机器人仿真》课程涉及到机器人工作站布局、创建离线编程轨迹及仿真、创建示教器自定义界面等多方面知识，教学模式采用理实一体方式，在加强实践教学的同时，也加强学生理论知识的实际应用的理解。采用企业中常用的工业机器人作为授课载体使学生的学习更贴近企业的生产实际。本课程的讲授采用多媒体和视频资料相结合的方式，通过给学生布置任务书和分发指导书，让学生在规定的时间完成指定的任务。项目的设置紧贴企业生产现场实际情况。
5.2 教学方法与手段
5.2.1 项目导向、任务驱动
在课程中根据工业生产中机器人的实际使用情况设定学习项目，以此为导向，让学生最终完成工业机器人的编程与操作的仿真，以培养学生工业机器人基本操作技能。
5.2.2 成果展示法
每完成一個任务，各小组都进行成果展示，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力。
5.2.3 案例教学
在课堂引入大量的案例进行教学，使学生能够掌握工业机器人编程和操作方法。
6 教学考核与评价
本课程强调考核形式的多样性，考核控制的过程性，考核目标的综合性，采用过程性评价和结果评价相结合的考核方法。由老师结合考勤情况、学习态度、操作规范、任务完成情况，综合评定学生成绩。注重对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生给予特别鼓励。
总评成绩由平时和期末成绩共同组成，平时成绩由授课教师根据学生平时的出勤、课堂表现、项目完成情况综合给出，平时成绩占总成绩的40%，期末成绩由教师指定任务，学生按照教师的要求完成相应任务，最终根据任务完成情况由授课教师给出期末成绩，期末成绩占总成绩的比例是60%。
7 总结
本文从课程定位、设计思路、课程目标、教学内容设定、教学实施方式选择、成绩考核与评价等方面完成了《ABB工业机器人仿真》的课程设计。解决了对这门课程“如何学”，“学什么”，“怎样能学好”等问题，通过采用对各教学项目过程考核与教师指定任务的期末考核方式相结合的综合考核方式，全程评价学生的学习情况，更能促进学生对本门课程的学习。本标准在执行过程中，教师可根据教学实际情况进行适当微调。
参考文献
[1]隋欣.基于SolidWorks的三菱工业机器人虚拟工作站构建[J].产业与科技论坛，2015，（23）：3536.
[2]叶晖，管小清.工业机器人实操与应用技巧[M].北京：机械工业出版社，2010，（10）.
[3]叶晖，何智勇，杨薇.工业机器人工程应用虚拟仿真教程[M].北京：机械工业出版社，2014，（1）.
关键词：工业机器人；教学设计；RobotStudio
中图分类号：G4
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.31.083
教学设计是教师面向学生，针对某一门课程进行的特殊的设计活动。教师通过对课程的课程定位、设计思路、课程目标、教学内容、教学方法、考核方式等的设计使学生能够更好的理解所教授的课程。本文也将从上面所提到的这几个方面进行《ABB工业机器人仿真》的教学设计。
1 课程定位
准确的课程定位是优秀的教学设计的基础。《ABB工业机器人仿真》是工业机器人技术专业核心课程，专业必修课程。设置本门课程的目的有两个，一是真实的ABB工业机器人价格非常昂贵，动辄就是几十上百万，对于普通的机器人爱好者来说很难承受，机器人仿真可以避免类似问题，二是直接使用示教器进行在线编程对于有些复杂工艺或者对编程轨迹要求较高的场合比较吃力，使用RobotStudio仿真软件的离线编程能力能解决这类问题。本课程采取工作过程导向、任务驱动的方法进行教学，通过学习RobotStudio软件的操作、建模、Smart组件的使用、轨迹离线编程、动画效果的制作、模拟工作站的构建、仿真验證以及在线操作等使学生掌握ABB工业机器人的基本操作方法。能够提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养学生进行工业机器人离线编程操作的能力，增强学生从事典型机电设备—工业机器人应用的职业能力，提升机电一体化技术应用人才的技术水平。
2 设计思路
通过机电产品安装、操作、应用等工作岗位分析，根据工业机器人的运用特点，以工业机器人的操作和控制为内容，以工业机器人虚拟工作站为载体，分散知识点、技能点在各子项目中，让学生逐级递进地学习知识、掌握技能。在具体课程设计中，理论知识以应用为依据，内容是根据实用技能对理论知识的要求，做到对“工作过程”原理的灵活运用。同时解决和培养学生能够胜任未来的技能岗位及职业工作的可持续发展力；考虑和解决学生未来的发展及职业的迁移，拓展学生岗位职业能力。
本课程的总学时设定为40学时，理论学时10学时，实践学时30学时，2.5学分。
3 课程目标
《ABB工业机器人仿真》课程通过对ABB工业机器人离线编程软件RobotStudio的学习，使学生能够具备工业机器人离线编程与操作的能力；提高学生工业机器人的应用水平，培养学生具有自我学习、自我发展的思想和意识。同时，本门课程综合性较强，虽然是一门仿真课程，但是在工作站构建、包括示教器自定义界面制作等方面都和机电专业的核心课程传感器、维修电工、可编程控制器等有较大关联，对于这些课程的巩固也有促进作用。
4 教学内容
本课程在内容设置上与工业机器人教研室的领导和同事以及长春合心机械有限公司、华中数控机床有限公司的企业专家反复研讨后，确定参考叶晖主编的《工业机器人工程应用虚拟仿真教程》和《工业机器人实操与应用技巧》，力争实现教学内容上的学校教学、企业实践的有机结合，确保教师的教学和学生的学的好、用得上形成统一。设计的教学内容和教学时间安排如下。
项目一：RobotStudio的认识和安装（2学时）
任务1.1 了解工业机器人仿真技术发展现状（1学时）
任务1.2 RobotStudio仿真软件的认识和安装（1学时）
项目二：布局基本工业机器人仿真工作站（6学时）
任务2.1 布局机器人工作站系统（1学时）
任务2.2 机器人的手动操纵练习（1学时）
任务2.3 工件坐标编程轨迹的创建（2学时）
任务2.4 工作站运行仿真和视频的录制（2学时）
项目三：RobotStudio中建模功能的使用（6学时）
任务3.1 RobotStudio中的建模工具和测量工具（2学时）
任务3.2 创建一个机械滑台（2学时）
任务3.3 创建机器人用工具（2学时）
项目四：离线编程功能的实现（8学时）
任务4.1 创建机器人运行轨迹和路径（2学时）
任务4.2 运行轨迹命令的调整方法（2学时）
任务4.3 轴参数配置方法（2学时）
任务4.4 碰撞检测方法（2学时）
项目五：虚拟示教器的使用方法（8学时）
任务5.1 虚拟示教器的基本操作（2学时）
任务5.2 DSQC652板卡的设置（3学时）
任务5.3 通信信号的设置方法（3学时）
项目六：Smart组件的使用（6学时）
任务6.1 创建具有动态效果的输送链系统（2学时）
任务6.2 创建具有动态效果的夹具系统（2学时）
任务6.3 工作站系统的逻辑设定（2学时）
项目七：创建带导轨和变位机的机器人系统（4学时）
任务7.1 创建带导轨的机器人控制系统（2学时）
任务7.2 创建带变位机的机器人控制系统（2学时）
5 教学实施
5.1 教学组织模式 《ABB工业机器人仿真》课程涉及到机器人工作站布局、创建离线编程轨迹及仿真、创建示教器自定义界面等多方面知识，教学模式采用理实一体方式，在加强实践教学的同时，也加强学生理论知识的实际应用的理解。采用企业中常用的工业机器人作为授课载体使学生的学习更贴近企业的生产实际。本课程的讲授采用多媒体和视频资料相结合的方式，通过给学生布置任务书和分发指导书，让学生在规定的时间完成指定的任务。项目的设置紧贴企业生产现场实际情况。
5.2 教学方法与手段
5.2.1 项目导向、任务驱动
在课程中根据工业生产中机器人的实际使用情况设定学习项目，以此为导向，让学生最终完成工业机器人的编程与操作的仿真，以培养学生工业机器人基本操作技能。
5.2.2 成果展示法
每完成一個任务，各小组都进行成果展示，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力。
5.2.3 案例教学
在课堂引入大量的案例进行教学，使学生能够掌握工业机器人编程和操作方法。
6 教学考核与评价
本课程强调考核形式的多样性，考核控制的过程性，考核目标的综合性，采用过程性评价和结果评价相结合的考核方法。由老师结合考勤情况、学习态度、操作规范、任务完成情况，综合评定学生成绩。注重对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生给予特别鼓励。
总评成绩由平时和期末成绩共同组成，平时成绩由授课教师根据学生平时的出勤、课堂表现、项目完成情况综合给出，平时成绩占总成绩的40%，期末成绩由教师指定任务，学生按照教师的要求完成相应任务，最终根据任务完成情况由授课教师给出期末成绩，期末成绩占总成绩的比例是60%。
7 总结
本文从课程定位、设计思路、课程目标、教学内容设定、教学实施方式选择、成绩考核与评价等方面完成了《ABB工业机器人仿真》的课程设计。解决了对这门课程“如何学”，“学什么”，“怎样能学好”等问题，通过采用对各教学项目过程考核与教师指定任务的期末考核方式相结合的综合考核方式，全程评价学生的学习情况，更能促进学生对本门课程的学习。本标准在执行过程中，教师可根据教学实际情况进行适当微调。
参考文献
[1]隋欣.基于SolidWorks的三菱工业机器人虚拟工作站构建[J].产业与科技论坛，2015，（23）：3536.
[2]叶晖，管小清.工业机器人实操与应用技巧[M].北京：机械工业出版社，2010，（10）.
[3]叶晖，何智勇，杨薇.工业机器人工程应用虚拟仿真教程[M].北京：机械工业出版社，2014，（1）.