基于“1+X”证书的“KUKA工业机器人操作与编程”课程设计与实施

第5期2021年2月No.5February ，2021
基于“1+X ”证书的
“KUKA 工业机器人操作与编程”课程设计与实施
摘要：文章根据“1+X ”证书“工业机器人操作与运维”中级职业技能等级标准中所描述的知识点与技能
点，对原有课程“KUKA 工业机器人操作与编程”的课程标准进行了修改，修改后的教学目标全面覆盖“工业机器人操作与运维”中级技能考核要求。

该课程教学内容基于真实的工作任务、项目及工作流程、过程等，采用OBE 教学理念进行教学情境设计，课程的学生学业评价采取过程性考核和期末终结性考核相结合的评价方式，以达到为实现X 证书职业技能考核与课程教学考核同步评价奠定基础。

关键词：“1+X ”证书；工业机器人操作与运维；“KUKA 工业机器人操作与编程”中图分类号：G642文献标志码：A 江苏科技信息
Jiangsu Science &Technology Information
胡志刚，陈伟卓
（江苏工程职业技术学院，江苏南通226007）
基金项目：2019年江苏省高等教育教改研究立项课题；项目名称：“1+X 证书制度”背景下加强技术应
用能力的专业课程内容改革研究（以工业机器人技术专业为例）；项目编号：2019JSJG536。

江苏省教育科学“十三五”规划立项课题；项目名称：基于OBE 理念的工业机器人专业核心课程开发与应用；项目编号：C-c/2020/03/06。

作者简介：胡志刚（1978—），男，江苏南通人，副教授，硕士；研究方向：工业机器人技术应用。

引言
国务院颁布《国家职业教育改革实施方案》，提出“从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动
‘学历证书+若干职业技能等级证书’制度试点工作”［1］。

“1+X ”证书制度的出现是我国职业教育制度设计的一项重大改革与创新，为高职院校的专业建设提供了依据。

本文以江苏工程职业技术学院“1+X ”证书“工业机器人操作与运维”涉及相关课程内容为研究对象，通过分析“工业机器人操作与运维”职业技能等级标准所需要的专业知识和技能点，尝试通过“1+X ”证书的试点运行，及时调整相关课程的教学内容，全面提升工业机器人技术专业人才培养质量。

1“工业机器人操作与运维”职业技能要求
工业机器人操作与运维（初级）：能遵守工业机器人安全操作规程，能根据工业机器人机械装配图、电气原理图和工艺指导文件完成工业机器人系统的安装调试，能根据工业机器人维护手册对其本体进行定期维护与保养，具有工业机器人基本操作与简单程序编写的能力。

工业机器人操作与运维（中级）：在初级技能要求的基础上，增加能对工业机器人系统进行标定，能设置工业机器人系统基本参数，会利用示教器进行在线示教编程和操作工业机器人，能根据工业机器人维护手册对其控制柜进行定期维护与保养，具有分析判断工业机器人常见故障并排除的能力。

工业机器人操作与运维（高级）：在中级技能要求的基础上，增加能对工业机器人复杂程序进行编程和调试，能对工业机器人进行预防性维护，具有分析判断工业机器人的常见故障和异常故障并排除的能力。

从以上职业技能标准来看，3个级别依次递进，高级别技能要求涵盖低级别技能要求［2］。

对照江苏工程职业技术学院工业机器人技术专业人才培养方案，涉及“KUKA 工业机器人机械维护”“KUKA 工业机器人操作与编程”“KUKA 工业机器人电气系统维护”等核心课程，因此需要对以上课程教学内容进行设计，以达到“工业机器人操作与运维”的理论与技能考核要求。

下面以“KUKA 工业机器人操作与编程”为例，介绍课程的教学内容设计。

2基于“1+X ”证书的“KUKA 工业机器人操作与编程”的课程教学目标
根据“工业机器人操作与运维”中级技能要求，对原“KUKA 工业机器人电气系统维护”的课程教学目标进行了修改，课程总体目标如下：
（1）能识别工业机器人安全风险，并遵守安全规范实施工业机器人作业；
（2）能操作工业机器人进行零点标定；（3）能对工业机器人进行工具测定、基坐标测定；（4）能对工业机器人进行负载标定；
（5）能利用示教器在各坐标系中移动机器人（轴运动、线性运动）；
（6）能熟练使用工业机器人运动指令和样条组指令进行典型轨迹（矩形轨迹、三角形轨迹、曲线轨迹和圆弧轨迹等）的编程与调试；
（7）能通过编程的方法完成物料的定位、夹紧和松开等任务；
（8）能完成多工位搬运码垛程序的编写与调试；
（9）能正确配置常用外部设备I/O信号；
（10）能备份及恢复工业机器人系统文件、程序文件和配置文件等。

与原有教学目标相比较，修改后的教学目标全面覆盖“工业机器人操作与运维”中级技能考核要求，同时部分教学内容涉及高级技能鉴定要求。

3基于“1+X”证书的“KUKA工业机器人操作与编程”教学情境设计
该课程根据“1+X”证书“工业机器人操作与运
维”中级技能考核要求并参照工业机器人操作、编程与调试等岗位要求，同时根据OBE核心理念（成果导向教育理念）设计4个学习情境，共48课时。

每个学习情境由多个工作任务组成，工作任务是依据岗位的工作过程进行设计，教学内容设计从简单到复杂、从单一到综合并融入思政化元素，涵盖了“工业机器人操作与运维”中机器人操作与编程初、中级的所有技能点。

课程秉承“做中学、学中做”的原则，以工作任务为载体，按任务的实施过程开展教学。

表1是“KUKA工业机器人操作与编程”课程学习情境。

4基于“1+X”证书的“KUKA工业机器人操作与编程”课程评价方式
学生学业评价采取过程性考核和期末终结性考核相结合的评价方式。

过程性考核分值比例占60%，成绩包括10%线上自主学习+40%课中考勤及学习情境完成情况＋10％课后拓展情况。

过程性考核主要是每个学习情境的考核，在每个学习情境教学过程
表1“KUKA工业机器人操作与编程”课程学习情境
学习情境
1.工业机器人的手动操作与投入运行
2.轮廓轨迹的示教编程与调试
3.样条曲线的示教编程与调试
工作任务
（1）工业机器人的手
动操作
（2）工业机器人的零
点标定
（3）工业机器人的负
载标定
（4）工业机器人工具
坐标的测定
（5）工业机器人基坐
标的测定
（1）程序的选择与运
行
（2）矩形、三角形轨迹
示教编程与调试
（3）圆弧轨迹示教编
程与调试
（4）工作台内、外轮廓
轨迹的示教编程与调
试
（1）样条曲线的示教
编程与调试
（2）样条曲线逻辑控
制功能编程与调试
知识要求
（1）掌握工业机器人基本知识、安全
操作规范
（2）理解工业机器人的各种坐标系
（3）掌握工业机器人的零点标定方
法
（4）掌握工业机器人的负载标定方
法
（5）掌握工业机器人工具坐标的测
定方法
（6）掌握工业机器人基坐标的测定
方法
（1）掌握程序的选择与运行方法
（2）掌握程序文件的创建、编辑、备
份等操作方法
（3）掌握运动指令编程相关知识
（4）掌握轴运动SPTP指令的示教编
程方法
（5）掌握SLIN、SCIRC运动指令的示
教编程方法
（6）掌握SCIRC圆周配置的设置方
法
（1）掌握样条运动指令编程相关知
识
（2）掌握CP样条组、PTP样条组的
示教编程方法
（3）理解样条组的轨迹逼近
（4）掌握样条逻辑控制功能（触发
器、条件停止和恒速运动区域功能）
的设置方法
技能要求
（1）能识别工业机器人安全风险
（2）能正确使用功能键按钮与使能按钮
（3）能设置示教器语言、运行速度、工作
模式
（4）能按正确步骤操作工业机器人
（5）能利用示教器在各坐标系中移动机
器人（轴运动、线性运动）
（6）能对工业机器人进行工具测定、基
坐标测定
（7）能设置工业机器人工具数据和负载
数据
（1）能完成工业机器人运动指令参数的
设置
（2）能完成工业机器人手动程序调试
（3）能完成工业机器人典型轨迹（矩形、
三角形、圆弧）的手动示教操作
（4）能使用轨迹逼近指令优化机器人程
序
（5）能完成工作台内、外轮廓轨迹的示
教编程与调试
（6）能将调试完好的机器人程序备份到
U盘
（1）能使用工业机器人样条指令完成样
条曲线的基础编程
（2）能根据控制要求设置工业机器人样
条组运动参数
（3）能完成工业机器人复杂轨迹（任意
曲线）的手动示教操作
（4）能使用轨迹逼近指令优化机器人程
序
（5）能使用样条逻辑控制功能对复杂轨
迹进行示教编程与调试
学时
12
12
8
Curriculum design and implementation of “KUKA Industrial Robot Operation and
Programming ”based on “1+X ”certificate
Hu Zhigang,Chen Weizhuo
（Jiangsu College of Engineering and Technology,Nantong 226007,China ）
Abstract:According to the knowledge points and skill points described in the “1+X ”certificate “industrial robot operation and maintenance ”intermediate vocational skill level standard,the curriculum standard of the original course “KUKA Industrial Robot Operation and Programming ”was modified,and the modified teaching objectives fully covered the intermediate skill assessment requirements of “industrial robot operation and maintenance ”.The teaching content is based on the real work task,project,workflow,process,etc.The OBE teaching concept is adopted to design the teaching situation.The evaluation method of the course students ’academic evaluation is combined with the process assessment and the final assessment,so as to lay the foundation for the synchronous evaluation of X certificate vocational skills assessment and course teaching assessment.Key words:“1+X ”certificate;industrial robot operation and maintenance;“KUKA Industrial Robot Operation and 中，教师对资讯、决策、计划、实施、检查、评价各环节
进行过程性考核［3］
，根据学生工作任务完成的成果情况进行评价。

参照“1+X ”证书“工业机器人操作与运维”中级技能考核要求，期末终结性考核的形式为理论考核与实践考核，其分值比例各占20%。

过程性考核评价参照“1+X ”证书“工业机器人操作与运维”的技能考核标准，同时对学生在课前、课中、课后3个阶段进行综合性评价。

5结语“1+X ”证书制度是落实立德树人根本任务、深化产教融合校企合作的一项重要制度设计。

在此背景下，江苏工程职业技术学院对核心课程“KUKA 工业机器人操作与编程”的教学目标、教学内容选取、评价方式等进行了改革研究，实施以过程性考核为核心的成果导向教学方式，充分发挥每位学生的主体作用，以达到实现X 证书职业技能考核与课程教学考核同
步评价。

目前“1+X ”证书制度在江苏工程职业技术学院刚刚试点运行，在实施过程中还会碰到很多问题，如师资队伍建设、课程建设、实训基地建设等，有待进一步研究与探索。

参考文献
［1］国务院.国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知［EB/OL ］.（2019-02-13）［2020-12-28］./zhengce/content/2019-02/13/content_5365341.htm.［2］戴剑.基于“1+X ”证书制度的专业课程建设［J ］.造纸装备及材料，2020（1）：157.［3］马文静，张慧.基于OBE 理念的《工业机器人操作与编程》教学改革研究［J ］.内燃机与配件，2020（11）：282-283.
（编辑傅金睿）
续表1学习情境
4.搬运码垛机器
人的示教编程与
调试
合计
工作任务
（1）物料块夹紧和松开的示教编程与调试（2）机器人取物料示教
编程与调试
（3）机器人放物料示教
编程与调试（4）搬运码垛机器人的示教编程与调试
知识要求
（1）熟悉机器人基本逻辑指令
相关知识（2）掌握工业机器人基本逻辑指令的编程方法（3）理解逻辑指令中的预进功能（4）理解工业机器人的基本变量（5）掌握工业机器人的程序流程控制
（6)掌握工业机器人外部设备I/O 信号的配置
技能要求
（1）能使用工业机器人基本逻辑指令完成物料块的夹紧和松开任务（2）能设置工业机器人基本逻辑指令相关参数（3）会根据控制要求选择预进功能（4）会建立取物料与放物料子程序（5）会创建机器人基本变量（6）能设置中间过渡点优化系统节拍（7）能正确配置常用外部设备I/O 信号（8）能进行多工位搬运码垛程序的编写与调试
学时
16
48
Programming ”。