全書分7個項目,項目一認(rèn)識發(fā)展中的工業(yè)機器人,項目二機械手機構(gòu)設(shè)計,項目三工業(yè)機器人的位姿及驅(qū)動力計算,項目四工業(yè)機器人環(huán)境感覺技術(shù)應(yīng)用,項目五搬運競賽機器人應(yīng)用,項目六MOTOMAN工業(yè)機器人應(yīng)用,項目七工業(yè)機器人關(guān)節(jié)機構(gòu)與驅(qū)動控制,項目八工業(yè)機器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用學(xué)會訓(xùn)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(yè)的文件,明確指出必須加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級,加強技術(shù)創(chuàng)新,促進(jìn)裝備制造業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,為經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展做出貢獻(xiàn),使我們國家能夠從世界制造大國成長為世界制造強國、創(chuàng)造強國。黨的十八大又一次強調(diào)堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化道路,推動信息化和工業(yè)化深度融合,推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)健康發(fā)展,加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。隨著科技水平的迅猛發(fā)展,機電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用大幅度地提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,提高了制造技術(shù)水平,實現(xiàn)了生產(chǎn)方式的自動化、柔性化、集成化,增強了企業(yè)的競爭力,因此,機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為全面提升裝備制造業(yè)、加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手之一,機電一體化已是當(dāng)今工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨向,也是我國工業(yè)發(fā)展的必由之路。
隨著國家對裝備制造業(yè)的高度重視和巨大的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級需求,對機電一體化技術(shù)人才的需求將更加迫切,培養(yǎng)機電一體化高端技能型人才成為國家裝備制造業(yè)有效高速發(fā)
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(yè)的文件,明確指出必須加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級,加強技術(shù)創(chuàng)新,促進(jìn)裝備制造業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,為經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展做出貢獻(xiàn),使我們國家能夠從世界制造大國成長為世界制造強國、創(chuàng)造強國。黨的十八大又一次強調(diào)堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化道路,推動信息化和工業(yè)化深度融合,推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)健康發(fā)展,加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。隨著科技水平的迅猛發(fā)展,機電一體化技術(shù)的廣泛應(yīng)用大幅度地提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,提高了制造技術(shù)水平,實現(xiàn)了生產(chǎn)方式的自動化、柔性化、集成化,增強了企業(yè)的競爭力,因此,機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為全面提升裝備制造業(yè)、加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手之一,機電一體化已是當(dāng)今工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨向,也是我國工業(yè)發(fā)展的必由之路。
隨著國家對裝備制造業(yè)的高度重視和巨大的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級需求,對機電一體化技術(shù)人才的需求將更加迫切,培養(yǎng)機電一體化高端技能型人才成為國家裝備制造業(yè)有效高速發(fā)展的必要保障。但是,相關(guān)部門的調(diào)查現(xiàn)實,機電一體化技術(shù)專業(yè)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(yè)院校培養(yǎng)的人才失業(yè)人數(shù)不斷增大。這一現(xiàn)象說明,我們傳統(tǒng)的機電一體化人才培養(yǎng)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)和社會需求,現(xiàn)實呼吁要加大力度對機電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)能力結(jié)構(gòu)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的研究,特別是要進(jìn)一步探討培養(yǎng)“高端技能型人才”的機電一體化技術(shù)人才職業(yè)教育模式,需要不斷探索完善機電一體化技術(shù)專業(yè)建設(shè)、教學(xué)建設(shè)和教材建設(shè)。
正式基于以上的現(xiàn)狀和實際需求,電子工業(yè)出版社在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,2012年確立了“高職高專機電一體化專業(yè)工學(xué)結(jié)合課程改革研究”的課題,統(tǒng)一規(guī)劃,系統(tǒng)設(shè)計,聯(lián)合一批優(yōu)秀的高職高專院校共同研究高職機電一體化專業(yè)的課程改革指導(dǎo)方案和教材建設(shè)工作。寄希望通過院校的交流,以及專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教材及教學(xué)資源建設(shè),促進(jìn)國內(nèi)高職高專機電一體化專業(yè)的快速發(fā)展,探索出培養(yǎng)“高端技能型人才”機電一體化技術(shù)人才的職業(yè)教育模式,提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。
該課題的成果包括《工學(xué)結(jié)合模式下的高職高專機電一體化專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)方案》和專業(yè)課程系列教材。系列教材突破傳統(tǒng)教材編寫模式和體例,將專業(yè)性、職業(yè)性和學(xué)生學(xué)習(xí)指南以及學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展緊密結(jié)合。具有以下特點:
1.統(tǒng)一規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計。在電子工業(yè)出版社統(tǒng)一協(xié)調(diào)下,由深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院等二十余所高職高專示范院校共同研討構(gòu)建了高職高專機電一體化專業(yè)課程體系框架及課程標(biāo)準(zhǔn),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(tǒng)性和內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。
2.普適性與個性結(jié)合。教材內(nèi)容選取在統(tǒng)一要求的課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)框架下考慮,特別是要突出機電一體化行業(yè)共性的知識,主要章節(jié)要具有普適性,滿足當(dāng)前行業(yè)企業(yè)的主要能力需求,對于具有區(qū)域特性的內(nèi)容和知識可以作為拓展章節(jié)編寫。
3.強調(diào)教學(xué)過程與工作過程的緊密結(jié)合,突破傳統(tǒng)學(xué)科體系教材的編寫模式。專業(yè)課程教材采取基于工作過程的項目化教學(xué)模式和體例編寫,教學(xué)項目的教學(xué)設(shè)計要突出職業(yè)性,突出將學(xué)習(xí)情境轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)情境,突出以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)。
4. 資源豐富,方便教學(xué)。在教材出版的同時為教師提供教學(xué)資源庫,主要內(nèi)容為:教學(xué)課件、習(xí)題答案、趣味閱讀、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)視頻等,以便于教師教學(xué)參考。
為保證教材的產(chǎn)業(yè)特色、體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展要求、對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位要求、保證教材編寫質(zhì)量,本系列教材從宏觀設(shè)計開發(fā)方案到微觀研討和確定具體教學(xué)項目(工作任務(wù)),都傾注了職業(yè)教育研究專家、職業(yè)院校領(lǐng)導(dǎo)和一線教學(xué)教師、企業(yè)技術(shù)專家和電子工業(yè)出版社各位編輯的心血,是高等職業(yè)教育教材為適應(yīng)學(xué)科教育到職業(yè)教育、學(xué)科體系到能力體系兩個轉(zhuǎn)變進(jìn)行的有益嘗試。
本系列教材適用于高等職業(yè)院校、高等?茖W(xué)校、成人高校及本科院校的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化專業(yè)使用,也可作為上述院校電氣自動化、機電設(shè)備等專業(yè)的教學(xué)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(yè)教育事業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)做出貢獻(xiàn)。
“高職高專機電一體化專業(yè)工學(xué)結(jié)合課程改革研究”課題組
2013年6月
前言
工業(yè)機器人與機械手是機電一體化技術(shù)的最高成就,是智能裝備技術(shù)的代表。在當(dāng)前全球范圍以裝備制造業(yè)為核心的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期,工業(yè)機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)迎來快速發(fā)展的機遇,但現(xiàn)階段我們?nèi)悦媾R工業(yè)機器人研發(fā)、應(yīng)用與維護(hù)等人才數(shù)量同市場嚴(yán)重不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象,亟待改變。
針對工業(yè)機器人方向,高等職業(yè)教育院校肩負(fù)著培養(yǎng)掌握簡單機器人系統(tǒng)設(shè)計方法、具有工業(yè)機器人和機械手安裝、調(diào)試、系統(tǒng)程序設(shè)計能力,掌握工業(yè)機器人生產(chǎn)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(jù)十二五《高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中“機電一體化專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”對人才培養(yǎng)的要求,秉承整合資源、引領(lǐng)教學(xué)模式改革、為核心課程“工業(yè)機器人和機械手”提供完整的教學(xué)項目和學(xué)習(xí)資源的目標(biāo),并按以下思路及特點編寫了本書。
1基于工作過程系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)上,伴隨著機電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè),緊緊跟蹤并吸收工業(yè)機器人技術(shù)及高職教育發(fā)展的最新成果,凝練內(nèi)容,貼近企業(yè)自動生產(chǎn)線、裝配線等對人才綜合能力的要求,開發(fā)系列化的教學(xué)項目。形式上,圍繞工學(xué)結(jié)合、學(xué)做合一教學(xué)模式改革的思路,不斷適應(yīng) “學(xué)中做,做中學(xué)”的教學(xué)模式改革。
2基于工作過程系統(tǒng)化設(shè)計思想,梳理知識點和技能點,課程的內(nèi)容以項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動為縱向貫通的主線,明確課程教學(xué)總體目標(biāo)、項目的教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)(教學(xué)單元)的具體知識、能力目標(biāo),清晰、可測地建立了能有效實現(xiàn)目標(biāo)的教學(xué)形態(tài)(包括教學(xué)模式、教學(xué)方法、考核評價體系)。
3針對機電一體化技術(shù)對人才需求質(zhì)量的不斷提高的要求,對教材項目載體進(jìn)一步凝練和升級,校企共同開發(fā),組織企業(yè)和教育專家、骨干教師共同研討對來源于企業(yè)的項目進(jìn)行教學(xué)化設(shè)計,以項目實施貫穿始終,支撐項目化教學(xué)模式改革。體例形式按一級和二級能力目標(biāo)分章和節(jié),一級為項目,對應(yīng)工作崗位的實際任務(wù),每個項目的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)清晰,明確了項目要求,以便于實施項目化教學(xué)。二級是任務(wù),對應(yīng)基本知識、基本技能目標(biāo)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,解決的是職業(yè)遷移能力的基本素質(zhì)要求,知識學(xué)習(xí)中嵌入大量的案例,圖文并茂、通俗易懂。以一級目標(biāo)為單位,按照二級目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)實施,并進(jìn)行知識、能力的測評,配齊完整的教學(xué)資源和測試系統(tǒng),并開發(fā)出網(wǎng)上考試系統(tǒng),以實現(xiàn)知識、能力評價的統(tǒng)一性、可持續(xù)性。
全書分八個項目,項目一認(rèn)識發(fā)展中的工業(yè)機器人,項目二機械手機構(gòu)設(shè)計,項目三工業(yè)機器人的位姿及驅(qū)動力計算,項目四工業(yè)機器人環(huán)境感覺技術(shù)應(yīng)用,項目五搬運競賽機器人應(yīng)用,項目六MOTOMAN工業(yè)機器人應(yīng)用,項目七工業(yè)機器人關(guān)節(jié)機構(gòu)與驅(qū)動控制,項目八工業(yè)機器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用綜合訓(xùn)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(rèn)識發(fā)展中的工業(yè)機器人
任務(wù)一認(rèn)識工業(yè)機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀
任務(wù)二了解工業(yè)機器人組成及分類
習(xí)題一
項目二機械手機構(gòu)設(shè)計
任務(wù)一機械手結(jié)構(gòu)認(rèn)知與運用
任務(wù)二機械手驅(qū)動力計算
任務(wù)三手臂驅(qū)動力計算
習(xí)題二
項目三工業(yè)機器人的位姿及驅(qū)動力計算
任務(wù)一工業(yè)機器人運動學(xué)的學(xué)習(xí)
任務(wù)二工業(yè)機器人動力學(xué)學(xué)習(xí)
項目四工業(yè)機器人環(huán)境感覺技術(shù)應(yīng)用
任務(wù)一工業(yè)機器人視覺的應(yīng)用
任務(wù)二機器人的接近覺傳感器應(yīng)用
項目一認(rèn)識發(fā)展中的工業(yè)機器人
任務(wù)一認(rèn)識工業(yè)機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀
任務(wù)二了解工業(yè)機器人組成及分類
習(xí)題一
項目二機械手機構(gòu)設(shè)計
任務(wù)一機械手結(jié)構(gòu)認(rèn)知與運用
任務(wù)二機械手驅(qū)動力計算
任務(wù)三手臂驅(qū)動力計算
習(xí)題二
項目三工業(yè)機器人的位姿及驅(qū)動力計算
任務(wù)一工業(yè)機器人運動學(xué)的學(xué)習(xí)
任務(wù)二工業(yè)機器人動力學(xué)學(xué)習(xí)
項目四工業(yè)機器人環(huán)境感覺技術(shù)應(yīng)用
任務(wù)一工業(yè)機器人視覺的應(yīng)用
任務(wù)二機器人的接近覺傳感器應(yīng)用
任務(wù)三機器人的觸覺、力覺和壓覺傳感器
任務(wù)四位置及位移傳感器應(yīng)用
習(xí)題四
項目五搬運競賽機器人應(yīng)用
任務(wù)一紅外避障傳感器
任務(wù)二TMS230顏色檢測傳感器的基本原理及測試
任務(wù)三TCS230顏色傳感器顏色檢測應(yīng)用
任務(wù)四超聲波傳感器工作原理及其測試
任務(wù)五超聲波測距應(yīng)用
任務(wù)六直流電機及驅(qū)動
任務(wù)七步進(jìn)電機基本工作原理及驅(qū)動電路
任務(wù)八單片機控制步進(jìn)電機
任務(wù)九舵機的基本工作原理及控制信號要求
任務(wù)十舵機的單片機控制應(yīng)用
項目六MOTOMAN工業(yè)機器人應(yīng)用
任務(wù)一MOTOMAN工業(yè)機器人操作
任務(wù)二搬運
任務(wù)三弧焊
項目七工業(yè)機器人關(guān)節(jié)機構(gòu)與驅(qū)動控制
任務(wù)一關(guān)節(jié)驅(qū)動器選型
任務(wù)二伺服電機選擇
任務(wù)三工業(yè)機器人關(guān)節(jié)伺服控制
習(xí)題七
項目八工業(yè)機器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用綜合訓(xùn)練
任務(wù)一工業(yè)機器人設(shè)備安裝
任務(wù)三工業(yè)機器人設(shè)置與編程調(diào)試
任務(wù)三智能視覺系統(tǒng)調(diào)試
任務(wù)四工業(yè)機器人與智能視覺系統(tǒng)自動生產(chǎn)線整體運行調(diào)試
參考文獻(xiàn)