全書分7個項目,項目一認識發展中的工業機器人,項目二機械手機構設計,項目三工業機器人的位姿及驅動力計算,項目四工業機器人環境感覺技術應用,項目五搬運競賽機器人應用,項目六MOTOMAN工業機器人應用,項目七工業機器人關節機構與驅動控制,項目八工業機器人與智能視覺系統應用學會訓練。
叢書序言
2006年國家先后頒布了一系列加快振興裝備制造業的文件,明確指出必須加快產業結構調整,推動產業優化升級,加強技術創新,促進裝備制造業持續穩定發展,為經濟平穩較快發展做出貢獻,使我們國家能夠從世界制造大國成長為世界制造強國、創造強國。黨的十八大又一次強調堅持走中國特色新型工業化、信息化道路,推動信息化和工業化深度融合,推動戰略性新興產業、先進制造業健康發展,加快傳統產業轉型升級。隨著科技水平的迅猛發展,機電一體化技術的廣泛應用大幅度地提高了產品的性能和質量,提高了制造技術水平,實現了生產方式的自動化、柔性化、集成化,增強了企業的競爭力,因此,機電一體化技術已經成為全面提升裝備制造業、加快傳統產業轉型升級的重要抓手之一,機電一體化已是當今工業技術和產品發展的主要趨向,也是我國工業發展的必由之路。
隨著國家對裝備制造業的高度重視和巨大的傳統產業技術升級需求,對機電一體化技術人才的需求將更加迫切,培養機電一體化高端技能型人才成為國家裝備制造業有效高速發
叢書序言
2006年國家先后頒布了一系列加快振興裝備制造業的文件,明確指出必須加快產業結構調整,推動產業優化升級,加強技術創新,促進裝備制造業持續穩定發展,為經濟平穩較快發展做出貢獻,使我們國家能夠從世界制造大國成長為世界制造強國、創造強國。黨的十八大又一次強調堅持走中國特色新型工業化、信息化道路,推動信息化和工業化深度融合,推動戰略性新興產業、先進制造業健康發展,加快傳統產業轉型升級。隨著科技水平的迅猛發展,機電一體化技術的廣泛應用大幅度地提高了產品的性能和質量,提高了制造技術水平,實現了生產方式的自動化、柔性化、集成化,增強了企業的競爭力,因此,機電一體化技術已經成為全面提升裝備制造業、加快傳統產業轉型升級的重要抓手之一,機電一體化已是當今工業技術和產品發展的主要趨向,也是我國工業發展的必由之路。
隨著國家對裝備制造業的高度重視和巨大的傳統產業技術升級需求,對機電一體化技術人才的需求將更加迫切,培養機電一體化高端技能型人才成為國家裝備制造業有效高速發展的必要保障。但是,相關部門的調查現實,機電一體化技術專業面臨著兩種矛盾的局面:一方面社會需求量巨大而迫切,另外一方面職業院校培養的人才失業人數不斷增大。這一現象說明,我們傳統的機電一體化人才培養模式已經遠遠不能滿足企業和社會需求,現實呼吁要加大力度對機電一體化技術專業人才培養能力結構和專業教學標準的研究,特別是要進一步探討培養“高端技能型人才”的機電一體化技術人才職業教育模式,需要不斷探索完善機電一體化技術專業建設、教學建設和教材建設。
正式基于以上的現狀和實際需求,電子工業出版社在廣泛調研的基礎上,2012年確立了“高職高專機電一體化專業工學結合課程改革研究”的課題,統一規劃,系統設計,聯合一批優秀的高職高專院校共同研究高職機電一體化專業的課程改革指導方案和教材建設工作。寄希望通過院校的交流,以及專業標準、教材及教學資源建設,促進國內高職高專機電一體化專業的快速發展,探索出培養“高端技能型人才”機電一體化技術人才的職業教育模式,提升人才培養的質量和水平。
該課題的成果包括《工學結合模式下的高職高專機電一體化專業建設指導方案》和專業課程系列教材。系列教材突破傳統教材編寫模式和體例,將專業性、職業性和學生學習指南以及學生職業生涯發展緊密結合。具有以下特點:
1.統一規劃、系統設計。在電子工業出版社統一協調下,由深圳職業技術學院等二十余所高職高專示范院校共同研討構建了高職高專機電一體化專業課程體系框架及課程標準,較好地解決了課程之間的序化和課程知識點分配問題,保證了教材編寫的系統性和內在關聯性。
2.普適性與個性結合。教材內容選取在統一要求的課程體系和課程標準框架下考慮,特別是要突出機電一體化行業共性的知識,主要章節要具有普適性,滿足當前行業企業的主要能力需求,對于具有區域特性的內容和知識可以作為拓展章節編寫。
3.強調教學過程與工作過程的緊密結合,突破傳統學科體系教材的編寫模式。專業課程教材采取基于工作過程的項目化教學模式和體例編寫,教學項目的教學設計要突出職業性,突出將學習情境轉化為生產情境,突出以學生為主體的自主學習。
4. 資源豐富,方便教學。在教材出版的同時為教師提供教學資源庫,主要內容為:教學課件、習題答案、趣味閱讀、課程標準、教學視頻等,以便于教師教學參考。
為保證教材的產業特色、體現行業發展要求、對接職業標準和崗位要求、保證教材編寫質量,本系列教材從宏觀設計開發方案到微觀研討和確定具體教學項目(工作任務),都傾注了職業教育研究專家、職業院校領導和一線教學教師、企業技術專家和電子工業出版社各位編輯的心血,是高等職業教育教材為適應學科教育到職業教育、學科體系到能力體系兩個轉變進行的有益嘗試。
本系列教材適用于高等職業院校、高等?茖W校、成人高校及本科院校的二級職業技術學院機電一體化專業使用,也可作為上述院校電氣自動化、機電設備等專業的教學用書。
本系列教材難免有不足之處,請各位專家、老師和廣大讀者不吝指正,希望本系列教材的出版能為我國高職高專機電類專業教育事業的發展和人才培養做出貢獻。
“高職高專機電一體化專業工學結合課程改革研究”課題組
2013年6月
前言
工業機器人與機械手是機電一體化技術的最高成就,是智能裝備技術的代表。在當前全球范圍以裝備制造業為核心的相關產業的戰略轉型期,工業機器人技術及產業迎來快速發展的機遇,但現階段我們仍面臨工業機器人研發、應用與維護等人才數量同市場嚴重不協調的現象,亟待改變。
針對工業機器人方向,高等職業教育院校肩負著培養掌握簡單機器人系統設計方法、具有工業機器人和機械手安裝、調試、系統程序設計能力,掌握工業機器人生產線操作技能及加工綜合能力的高技能人才的歷史使命。
依據十二五《高等職業學校專業教學標準(試行)》中“機電一體化專業標準”對人才培養的要求,秉承整合資源、引領教學模式改革、為核心課程“工業機器人和機械手”提供完整的教學項目和學習資源的目標,并按以下思路及特點編寫了本書。
1基于工作過程系統化教學設計的基礎上,伴隨著機電一體化專業教學資源庫建設,緊緊跟蹤并吸收工業機器人技術及高職教育發展的最新成果,凝練內容,貼近企業自動生產線、裝配線等對人才綜合能力的要求,開發系列化的教學項目。形式上,圍繞工學結合、學做合一教學模式改革的思路,不斷適應 “學中做,做中學”的教學模式改革。
2基于工作過程系統化設計思想,梳理知識點和技能點,課程的內容以項目引領、任務驅動為縱向貫通的主線,明確課程教學總體目標、項目的教學目標、任務(教學單元)的具體知識、能力目標,清晰、可測地建立了能有效實現目標的教學形態(包括教學模式、教學方法、考核評價體系)。
3針對機電一體化技術對人才需求質量的不斷提高的要求,對教材項目載體進一步凝練和升級,校企共同開發,組織企業和教育專家、骨干教師共同研討對來源于企業的項目進行教學化設計,以項目實施貫穿始終,支撐項目化教學模式改革。體例形式按一級和二級能力目標分章和節,一級為項目,對應工作崗位的實際任務,每個項目的知識目標、能力目標清晰,明確了項目要求,以便于實施項目化教學。二級是任務,對應基本知識、基本技能目標學習和訓練,解決的是職業遷移能力的基本素質要求,知識學習中嵌入大量的案例,圖文并茂、通俗易懂。以一級目標為單位,按照二級目標進行教學實施,并進行知識、能力的測評,配齊完整的教學資源和測試系統,并開發出網上考試系統,以實現知識、能力評價的統一性、可持續性。
全書分八個項目,項目一認識發展中的工業機器人,項目二機械手機構設計,項目三工業機器人的位姿及驅動力計算,項目四工業機器人環境感覺技術應用,項目五搬運競賽機器人應用,項目六MOTOMAN工業機器人應用,項目七工業機器人關節機構與驅動控制,項目八工業機器人與智能視覺系統應用綜合訓練。
本書由滕宏春教授主編,并編寫項目一、項目二、項目三、項目四,鄒華東編寫項目五,張驚雷編寫項目六,錢軍編寫項目八,滕冰妍參加了項目四的編寫和書稿整理工作。
編者
2014年2月
項目一認識發展中的工業機器人
任務一認識工業機器人的應用現狀
任務二了解工業機器人組成及分類
習題一
項目二機械手機構設計
任務一機械手結構認知與運用
任務二機械手驅動力計算
任務三手臂驅動力計算
習題二
項目三工業機器人的位姿及驅動力計算
任務一工業機器人運動學的學習
任務二工業機器人動力學學習
項目四工業機器人環境感覺技術應用
任務一工業機器人視覺的應用
任務二機器人的接近覺傳感器應用
項目一認識發展中的工業機器人
任務一認識工業機器人的應用現狀
任務二了解工業機器人組成及分類
習題一
項目二機械手機構設計
任務一機械手結構認知與運用
任務二機械手驅動力計算
任務三手臂驅動力計算
習題二
項目三工業機器人的位姿及驅動力計算
任務一工業機器人運動學的學習
任務二工業機器人動力學學習
項目四工業機器人環境感覺技術應用
任務一工業機器人視覺的應用
任務二機器人的接近覺傳感器應用
任務三機器人的觸覺、力覺和壓覺傳感器
任務四位置及位移傳感器應用
習題四
項目五搬運競賽機器人應用
任務一紅外避障傳感器
任務二TMS230顏色檢測傳感器的基本原理及測試
任務三TCS230顏色傳感器顏色檢測應用
任務四超聲波傳感器工作原理及其測試
任務五超聲波測距應用
任務六直流電機及驅動
任務七步進電機基本工作原理及驅動電路
任務八單片機控制步進電機
任務九舵機的基本工作原理及控制信號要求
任務十舵機的單片機控制應用
項目六MOTOMAN工業機器人應用
任務一MOTOMAN工業機器人操作
任務二搬運
任務三弧焊
項目七工業機器人關節機構與驅動控制
任務一關節驅動器選型
任務二伺服電機選擇
任務三工業機器人關節伺服控制
習題七
項目八工業機器人與智能視覺系統應用綜合訓練
任務一工業機器人設備安裝
任務三工業機器人設置與編程調試
任務三智能視覺系統調試
任務四工業機器人與智能視覺系統自動生產線整體運行調試
參考文獻