第3講工業(yè)機(jī)器人的分類與特點(diǎn)授課對(duì)象課程名稱機(jī)器人技術(shù)授課時(shí)間07.065-6節(jié)授課地點(diǎn)09.101-2節(jié)計(jì)劃學(xué)時(shí)2課時(shí)教研室意見授課依據(jù)教材：《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)》主要內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.了解工業(yè)機(jī)器人的分類及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用方式。1.能簡要敘述工業(yè)機(jī)器人的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用方式。1.拓展學(xué)生知識(shí)面，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。教學(xué)重（難）點(diǎn)內(nèi)容突破方法工業(yè)機(jī)器人的分類多媒體資源輔助教學(xué)：在教學(xué)過程中，播放圖片、視頻展示每種機(jī)器人，運(yùn)用對(duì)比法，講解每種工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，便于學(xué)生分辨和記憶。課堂小游戲：穿插小游戲，寓教于樂，使學(xué)生在愉快輕松的氛圍中掌握工業(yè)機(jī)器人的分類。重點(diǎn)講解：通過游戲，對(duì)學(xué)生掌握薄弱之處加以重點(diǎn)講解，確保學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。教學(xué)方法講授法、課堂游戲、啟發(fā)式教學(xué)法、互動(dòng)式教學(xué)課程思政元素在當(dāng)今的制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人使用密度（萬名員工使用機(jī)器人臺(tái)數(shù)）：韓國347臺(tái)，日本339臺(tái)，德國261臺(tái)，中國10臺(tái)。但在未來，為了實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”，我國會(huì)有越來越多的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。由此激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，相信在不久的將來，同學(xué)們都將成為實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”的主力軍！教學(xué)實(shí)施過程教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖溫故知新復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)【提問】1.“機(jī)器人”一詞最早是如何出現(xiàn)的？2.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向是怎樣的？回答教師提問，回顧上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)?；仡櫳瞎?jié)課知識(shí)點(diǎn)，鞏固所學(xué)知識(shí)，為本節(jié)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程引入引入本課內(nèi)容【引入】通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道工業(yè)機(jī)器人如今在許多行業(yè)和領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。我們?cè)谝曨l中見到的大多是關(guān)節(jié)型機(jī)械臂，而工業(yè)機(jī)器人的種類還有很多。那么工業(yè)機(jī)器人究竟有哪些分類，又有著怎樣不同的特點(diǎn)呢？今天我們就來共同了解一下工業(yè)機(jī)器人的分類和特點(diǎn)。跟隨教師引入進(jìn)行思考。引入本節(jié)內(nèi)容。探究新知一、按運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類【過渡語】工業(yè)機(jī)器人的模樣有哪些？除了能做粗活、累活，它還能幫忙做細(xì)活和高難度動(dòng)作嗎？【提問】在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，請(qǐng)大家回憶一下，大家在上學(xué)期《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中所學(xué)的自由度是什么？補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目（亦即為了使機(jī)構(gòu)的位置得以確定，必須給定的獨(dú)立的廣義坐標(biāo)的數(shù)目），稱為機(jī)構(gòu)自由度。）對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來講，可以將自由度理解為工業(yè)機(jī)器人所具有的關(guān)節(jié)數(shù)量?！局v解】可分為直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人等。（1）直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人（桁架機(jī)器人）手部空間的位置變化是通過沿著三個(gè)相互垂直的軸線移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。手臂可以垂直移動(dòng)（Z軸方向），并可以沿著滑架和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平二維平面的移動(dòng)（X、Y方向），即3個(gè)自由度。①優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；編程容易，便于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)速度快，定位精度高。②缺點(diǎn)：動(dòng)作范圍小，靈活性差；導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜；結(jié)構(gòu)尺寸大，占地面積大；移動(dòng)部分慣量較大，增加了對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的要求。（2）圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，有3個(gè)自由度——腰部轉(zhuǎn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、手臂伸縮運(yùn)動(dòng)。（對(duì)比直角坐標(biāo)型機(jī)器人，講清圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人Y軸方向的點(diǎn)是如何到達(dá)的。其工作范圍為圓柱體，故稱為圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人）①優(yōu)點(diǎn)：控制簡單且控制精度高，結(jié)構(gòu)緊湊；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，改善了力學(xué)負(fù)載；空間尺寸小，工作范圍大。②缺點(diǎn)：手臂不能運(yùn)動(dòng)到底部，限制了工作范圍?！具^渡語】除此之外還有哪些類型的機(jī)器人呢？【講解】（3）球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和1個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，3個(gè)自由度。（對(duì)比直角坐標(biāo)型機(jī)器人，講清圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人Z軸方向的點(diǎn)是如何到達(dá)的。其工作范圍為球體，故稱為球坐標(biāo)型機(jī)器人）①優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，位置精度尚可。②缺點(diǎn)：蔽障性能較差，存在平衡問題?！具^渡語】上面所學(xué)的3種工業(yè)機(jī)器人，都是具有3個(gè)自由度的機(jī)器人。那有沒有自由度超過3個(gè)的工業(yè)機(jī)器人呢？【講解】（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人由底座、大臂、小臂組成，應(yīng)用更為廣泛?！拘〗M討論】關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)器人是大家最常見也最熟悉的，那么相比于上面三種工業(yè)機(jī)器人，大家想想關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)呢？請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位進(jìn)行討論，并在討論結(jié)束后分享各組的觀點(diǎn)?！局v解】①優(yōu)點(diǎn)：靈活性最高，在有效半徑內(nèi)可以任何角度工作，適合于幾乎任何軌跡或角度的工作。重量輕，占地面積小。②缺點(diǎn)：造價(jià)高。相比于直角坐標(biāo)型機(jī)器人，承載能力??；重復(fù)定位精度不如直角坐標(biāo)型機(jī)器人（多關(guān)節(jié)協(xié)同作業(yè)，誤差累積大）【課堂游戲】找朋友需要12名學(xué)生。將印有各種工業(yè)機(jī)器人圖片、名稱、主要特點(diǎn)的圖片分發(fā)給學(xué)生，所持圖片未同一種類工業(yè)機(jī)器人的學(xué)生站在一起。游戲結(jié)束后，對(duì)學(xué)生掌握薄弱的知識(shí)點(diǎn)加以重點(diǎn)講解?！净卮稹渴裁词亲杂啥?。鞏固學(xué)習(xí)自由度的定義，理解工業(yè)機(jī)器人的自由度?！緦W(xué)習(xí)并記錄】跟隨教師，學(xué)習(xí)并記憶新知識(shí)。跟隨教師思考。【小組討論】相比于上面三種工業(yè)機(jī)器人，討論關(guān)節(jié)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。并在討論結(jié)束后分享各組的觀點(diǎn)?！菊n堂游戲】參與游戲，夯實(shí)所學(xué)知識(shí)。在講解過程中注重學(xué)生反應(yīng)，與學(xué)生互動(dòng)，傳授新知。通過學(xué)生討思考討論，再由師生共同總結(jié)出關(guān)節(jié)型機(jī)器人的特點(diǎn)，幫助學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)加強(qiáng)師生互動(dòng)，活躍課堂氛圍。寓教于樂，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中鞏固所學(xué)知識(shí)。探究新知二、按輸入信息的方式分類【過渡語】工業(yè)機(jī)器人除了按照運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類，還可以按輸入信息的方式分類。【講解】結(jié)合圖片、視頻，解釋每種工業(yè)機(jī)器人（1）操作機(jī)械手（2）固定程序工業(yè)機(jī)器人（3）可編程型工業(yè)機(jī)器人（4）程序控制型工業(yè)機(jī)器人（5）示教型工業(yè)機(jī)器人（6）智能型工業(yè)機(jī)器人（著重講清什么是“智能”——具有自己思考、設(shè)計(jì)解決問題方法的能力）【學(xué)習(xí)并記錄】跟隨教師，學(xué)習(xí)并記憶新知識(shí)。結(jié)合圖片、視頻講解每種機(jī)器人，便于學(xué)生分辨和記憶。三、按驅(qū)動(dòng)方式分類【過渡語】接下來我們?cè)倏纯垂I(yè)機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式是如何來分類的?！局v解】以對(duì)比的方式，著重講解清楚每種機(jī)器人最主要的特點(diǎn)。（1）液壓型工業(yè)機(jī)器人（2）氣壓型工業(yè)機(jī)器人（3）電動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人【學(xué)習(xí)并記錄】跟隨教師，學(xué)習(xí)并記憶新知識(shí)。結(jié)合圖片、視頻，以對(duì)比的方法講解每種機(jī)器人，幫助學(xué)生記憶知識(shí)點(diǎn)。四、按運(yùn)動(dòng)軌跡分類可分為點(diǎn)位控制型（如點(diǎn)焊機(jī)器人）和連續(xù)軌跡型（如弧焊機(jī)器人）。播放視頻加以說明。觀看視頻并理解點(diǎn)位控制型和連續(xù)軌跡型工業(yè)機(jī)器人。結(jié)合視頻，直觀展示兩種工業(yè)機(jī)器人，幫助學(xué)生理解。五、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用形式【過渡語】各種形式的工業(yè)機(jī)器人，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但不論哪一種機(jī)器人，“單兵作戰(zhàn)”都并不強(qiáng)，那到底如何使用才能令工業(yè)機(jī)器人發(fā)揮最大作用呢？【講解】工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用形式：1.機(jī)器人工作單元。2.帶機(jī)器人的生產(chǎn)線。（舉例深圳富士康iPhone5生產(chǎn)線上的FOXBOT機(jī)器人。）【學(xué)習(xí)并記錄】跟隨教師，學(xué)習(xí)并記憶新知識(shí)。結(jié)合圖片、視頻，講解新知識(shí)點(diǎn)。課程小結(jié)簡要總結(jié)本課主要內(nèi)容【過渡語】不知不覺中，今天的課程已經(jīng)接近了尾聲。在今天的課程中，我們學(xué)習(xí)了：一、按運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類二、按輸入信息的方式分類三、按驅(qū)動(dòng)方式分類四、按運(yùn)動(dòng)軌跡分類五、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用形式跟隨教師進(jìn)行課程小結(jié)總結(jié)本課內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生善于總結(jié)反思的學(xué)習(xí)習(xí)慣。課后拓展布置課后拓展任務(wù)預(yù)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成和主要參數(shù)記錄課后拓展任務(wù)，并在課下認(rèn)真完成。督促學(xué)生完成下節(jié)課的預(yù)習(xí)。思政元素鼓勵(lì)學(xué)生敬業(yè)強(qiáng)能【過渡語】在當(dāng)今的制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人使用密度（萬名員工使用機(jī)器人臺(tái)數(shù)）：韓國347臺(tái)，日本339臺(tái)，德國261臺(tái)，中國10臺(tái)。但在未來，為了實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”，我國會(huì)有越來越多的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。希望大家都能夠努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，相信在不久的將來，同學(xué)們都將成為實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”的主力軍！今天的課程就到這里，感謝大家的參與，我們下次課再見！思考并培養(yǎng)自己敬業(yè)強(qiáng)能精神于無形中融入課程思政元素，同時(shí)作為本課的結(jié)束語。板書設(shè)計(jì)教學(xué)反思補(bǔ)充內(nèi)容：二、按輸入信息的方式分類分類特點(diǎn)操作機(jī)械手一種由操作人員直接進(jìn)行操作的具有幾個(gè)自由度的機(jī)械手。固定程序工業(yè)機(jī)器人按預(yù)先規(guī)定的順序、條件和位置、逐步地重復(fù)執(zhí)行給定作業(yè)任務(wù)的機(jī)械手?？删幊绦凸I(yè)機(jī)器人與固定程序機(jī)器人基本相同，但其工作次序等信息易于修改。程序控制型工業(yè)機(jī)器人它的作業(yè)任務(wù)指令是由計(jì)算機(jī)程序向機(jī)器人提供的，其控制方式與數(shù)控機(jī)床相同。示教型工業(yè)機(jī)器人能夠按照記憶裝置存儲(chǔ)的信息來復(fù)現(xiàn)由人示教的動(dòng)作，其示教動(dòng)作可自動(dòng)地重復(fù)執(zhí)行。智能型工業(yè)機(jī)器人采用傳感器來感知工作環(huán)境或工作條件的變化，并借助自身的決策能力，完成相應(yīng)的工作任務(wù)。三