Программа по промышленной робототехнике для школьников 15-18 лет

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ «ШКОЛА «ДМИТРОВСКИЙ»
ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА В.П.КИСЛЯКОВА»
(ГБОУ ШКОЛА «ДМИТРОВСКИЙ»)
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор
ГБОУ Школа «Дмитровский»
_______________ В.А. Нилова
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА
«Промышленная робототехника»
НАПРАВЛЕННОСТЬ: техническая
Уровень программы: базовый
Возраст обучающихся: 15-18 лет
срок реализации: 1 год (76 часов)
Составитель: Алексеева Ирина Юрьевна
педагог дополнительного образования
Москва, 2020 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Пояснительная записка ...................................................................................... 3
1.1. Направленность основной образовательной программы профессиональной
подготовки научно- техническая. ...................................................................... 4
1.2. Новизна, актуальность и педагогическая целесообразность. ................... 4
1.3. Цель и задачи программы. ........................................................................... 5
1.4. Возраст детей, участвующих в реализации данной основной образовательной
программы……………. ....................................................................................... 6
1.5. Сроки реализации основной образовательной программы: ..................... 6
1.6. Формы и режим занятий .............................................................................. 6
1.7. Ожидаемые результаты и способы определения их результативности .. 7
2. Учебно-тематический план. Содержание изучаемого курса ......................... 8
3. Формы подведения итогов реализации программы ...................................... 12
4. Список использованных источников .............................................................. 14
2
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа предназначена для подготовки учащихся по работе с роботом
манипулятором. Программа разработана в соответствии с перечнем профессий, по
которым осуществляется профессиональная подготовка в общеобразовательных
учреждениях.
При разработке основной образовательной программы были использованы:
▪ Федеральный Закон от 29 декабря 2012 года № 273–ФЗ «Об образовании в
Российской Федерации».
▪ Федеральный закон Российской Федерации от 3 июля 2016 г. № 313-ФЗ "О
внесении изменений в Федеральный закон "Об образовании в Российской Федерации".
▪ Постановление правительства Российской Федерации от 31 марта 2017 г. №376
"О внесении изменений в государственную программу Российской Федерации
"Развитие образования» на 2013-2020 годы".
▪ Постановление Правительства Российской Федерации от 23 мая 2015 г. № 497
"О Федеральной целевой программе развития образования на 2016-2020 годы".
▪ Указ Президента Российской Федерации от 7 мая 2012 г. № 597 "О мерах по
реализации государственной социальной политики". • Указ Президента Российской
Федерации от 1 июня 2012 г. № 761 "О Национальной стратегии действий в интересах
детей на 2012-2017 годы".
▪ Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 29
августа 2013 г. № 1008 "Об утверждении Порядка организации и осуществления
образовательной
деятельности
по
дополнительным
общеобразовательным
программам".
▪ Концепция развития дополнительного образования детей. Утверждена
распоряжением Правительства Российской Федерации от 4 сентября 2014 г. № 1726р.
▪ Приказ Департамента образования города Москвы от 17 декабря 2014 года
№922 "О мерах по развитию дополнительного образования детей в 2014-2015 учебном
году" (с изм. и доп.).
▪ образования и науки Российской Федерации от 2.07.2013 №513 «Об
утверждении Перечня профессий рабочих, должностей служащих, по которым
3
осуществляется профессиональное обучение».
▪ Положение о стандартах Ворлдскиллс Россия утвержденного Правлением
Союза «Агентство развития профессиональных сообществ и рабочих кадров «Молодые
Профессионалы» (Ворлдскиллс Россия)» (Протокол №1 от 09.03.2017)
▪ Приказ Союза «Агентство развития профессиональных сообществ и рабочих
кадров «Молодые Профессионалы» (Ворлдскиллс Россия)» №01.06.2018-10 от
01.07.2018
1.1. Профиль основной образовательной программы
Программа имеет техническую направленность, согласно Приказу Министерства
образования и науки РФ от 29 августа 2013 г. № 1008, п. 9.
1.2. Новизна, актуальность и педагогическая целесообразность.
Сегодня манипуляционные промышленные роботы применяются почти на всех
крупносерийных машиностроительных производствах. Львиная доля продукции
сложного
машиностроения
выпускается
не
человеком,
а
автоматами.
Они
изготавливают отдельные детали, собирают из них готовые изделия, проверяют
качество продукции, грузят изделия на транспортные средства или отправляют на
складское хранение. Автоматизация представляет собой одно из ведущих направлений
модернизации российской промышленности. К отраслям, где роботизированное
оборудование
применяется
активнее
всего,
относятся
следующие:
автопром;
станкостроение; монтаж радиотехники; пищевая индустрия. Приведённый перечень
далеко не исчерпывающий. Значительное достоинство робототехники состоит в
универсальности — её можно внедрять практически повсюду, включая человеческий
быт (системы «Умный дом»). Поэтому к этому списку можно добавить любые другие
области жизнедеятельности, вплоть до медицины.
Данная образовательная программа педагогически целесообразна, т.к. творческие
работы, проектная деятельность и другие технологии, используемые в образовательном
процессе, должны быть основаны на любознательности учащихся, которую и следует
поддерживать, и направлять.
4
Предлагаемая тематика дополнительного образования дополняет знания и умения
обучающихся, расширяет их кругозор.
Данная практика поможет им успешно овладеть не только общими учебными
умениями и навыками, но и осваивать более сложный уровень знаний, достойно
выступать на олимпиадах и участвовать в чемпионатах по стандартам Worldskills Russia
по компетенции «Промышленная робототехника».
1.3. Цель и задачи программы.
Цель данной основной образовательной программы является профессиональная
подготовка учащихся по промышленной робототехнике.
Воспитательной и развивающей целью курса является формирование у
школьников профессионально значимых качеств, soft-skills, таких как: навыки
продуктивной работы в команде, инициатива и предприимчивость в процессе работы с
информацией, умения организовывать собственную работу и выбирать оптимальные
методы выполнения работы, умения применять исследовательские приемы и навыки,
чтобы быть в курсе последних отраслевых решений.
Основными задачами программы являются:
− формирование знаний о современных станков и манипуляторов с программным
управлением;
− изучение основных видов станков и манипуляторов с программным управлением;
− получения навыков выполнения подналадки станков и манипуляторов с
программным управлением;
− получения практического опыта выполнения технического обслуживания станков
и манипуляторов с программным управлением;
− знакомство с практикой производства обработки деталей на станках с
программным управлением;
− развитие мотивируемой потребности в получении начального и среднего
профессионального образования;
5
− оказание практико-ориентированной помощи обучающимся в профессиональном
самоопределении, выборе пути продолжения профессионального образования.
1.4. Возраст детей, участвующих в реализации данной основной образовательной
программы
Программа адресована учащимся 11–18 лет
1.5. Сроки реализации основной образовательной программы:
Программа рассчитана на 1 год.
1.6. Формы и режим занятий:
Программа предусматривает теоретический и практический материал, который
раскрывается в ходе занятия.
Для поддержания у учащихся интереса к изучаемому материалу, их активность на
протяжении всего периода обучения, для поддержания высокого темпа освоения
профессиональных знаний и навыков используются электронные образовательные
ресурсы, интерактивные учебные курсы.
Что касается технологий обучения, т.е. определённым образом организованной
серии (системы) приёмов, то наиболее адекватными являются:
•
проблемно-развивающее обучение;
•
адаптированное обучение;
•
индивидуализация и дифференциация обучения;
•
информационные технологии.
Использование современных образовательных технологий позволяет сочетать все
режимы работы: индивидуальный, парный, групповой, коллективный.
Кроме того, эффективности организации курса способствует использование
различных форм проведения занятий:
•
практикум;
•
творческая работа;
6
•
проектная работа.
Поурочные домашние задания в разумных пределах являются обязательными.
Домашние задания заключаются в самостоятельном осознанном применении
полученных на занятиях навыков для выполнения индивидуальных вариантов заданий.
Качество и систематичность выполнения домашних заданий во многом определяют
успешность освоения профессиональных навыков.
Занятия проводятся 1 раз в неделю 2 часа.
1.7. Ожидаемые результаты и способы определения их результативности
Обучающийся должен знать:
− способы и правила механической и электромеханической наладки;
− устройство обслуживаемых однотипных станков, промышленных манипуляторов
и штабелеров;
− правила проверки станков на точность, манипуляторов и штабелеров на
работоспособность и точность позиционирования;
− устройство
и
правила
применения
универсальных
и
специальных
приспособлений, контрольно-измерительных инструментов и приборов;
− правила заточки, доводки и установки универсального и специального режущего
инструмента;
− способы корректировки режимов резания по результатам работы станка;
− систему допусков и посадок, квалитеты и параметры шероховатости;
− основы электротехники, электроники, гидравлики и программирования в
пределах выполняемой работы;
− правила чтения режимно-технологических карт обработки деталей.
Способы определения результативности обучения: практические занятия,
текущий и промежуточный контроль (тесты, задачи на расчет), участие в конкурсах,
проектах, чемпионатах WorldSkills Russia.
7
1.8. Формы подведения итогов реализации программы
Итоговая аттестация проходит в виде теста «Промышленная робототехника».
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
2.1. Учебно-тематический план
№
Название
Кол-во часов
Форма
п/
разделов и тем
Всег Теори Практик аттестации/
п
контроля
о
я
а
Раздел 1. Основы
10
10
Тест,
работы станков и
презентаци
манипуляторов с
я
программным
управлением.
Тема
1.1
2
2
Введение
в
работу в работу
станков
и
манипуляторов с
программным
управлением.
1. Техника
2
2
безопасности при
работе с станков и
манипуляторов с
8
Оборудова
ние и ПО на
занятиях
Доска МЭШ
Доска МЭШ
программным
управление.
Тема 1.2. Области
применения.
1. Примеры станков
и манипуляторов с
программным
управлением.
2. Конфигурация
системы
управления.
3. Использование
датчиков.
4. Предохранительн
ые устройства.
Раздел 2. Основы
пуско-наладочных
работ
станков
и
манипуляторов
с
программным
управлением
Тема
2.1.
Промышленный
робот.
1. Расположение
главных осей.
8
8
2
2
Доска МЭШ
2
2
Робот KUKA.
Робот Fanuc
2
2
2
2
Робот KUKA.
Робот Fanuc
Робот KUKA.
Робот Fanuc
14
4
2
2
2
2.
Абсолютная
точность
и
стабильность
повторяемости.
2
3.
Практическое
занятие
№1.
Пусконаладочные
работы.
10
Раздел 3. Системы
управления станков и
манипуляторов
с
программным
управлением
36
10
10
14
22
9
Тест,
презентаци
я
Робот KUKA.
Робот Fanuc
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
Робот KUKA.
Робот Fanuc
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
Протокол
Робот KUKA.
выполненно
Робот Fanuc
й работы
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
Насадка захват
Тест,
презентаци
я
Тема 3.1. Система
управления
роботом.
Шина
контроллера.
4
4
Робот KUKA.
Робот Fanuc
Системная шина.
4
4
Робот KUKA.
Робот Fanuc
Эффективность
использования
энергии.
4. Практическое
занятие
№2.
Изучение
интерфейса
системы
управления
роботом
5. Практическое
занятие
№3.
Управление
манипулятор
с
помощью
системы
управления
Раздел 4. Калибровка
станков
и
манипуляторов
с
программным
управлением
Тема 4.1. Ввод в
эксплуатацию.
1. Принцип
юстировки
(мастеризации)
2. Юстировка
робота.
(мастеризация)
3. Запрос текущего
положения робота.
6
6
Робот KUKA.
Робот Fanuc
1.
2.
3.
10
10
Протокол
выполненно
й работы
Робот KUKA.
Робот Fanuc
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
12
12
Протокол
выполненно
й работы
Робот KUKA.
Робот Fanuc
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
Тест,
презентаци
я
6
6
2
2
Робот KUKA.
Робот Fanuc
2
2
Робот KUKA.
Робот Fanuc
2
2
Робот KUKA.
Робот Fanuc
ПО
KUKA.Sim Pro 3
.1 Roboguide
KUKA smartPAD
10
Раздел 5. Итоговая
аттестация
10
Всего
76
10
34
42
11
Тест,
презентаци
я
2.2. Содержание учебно-тематического плана
Раздел 1. Основы работы станков и манипуляторов с программным
управлением.
На раздел отводится 10 часов, из них 10 часа теоретических занятий. По
окончании изучения раздела проводится промежуточный контроль в тестовой форме.
На теоретических занятиях рассматриваются темы:
Тема 1.1. Введение в работу в работу станков и манипуляторов с программным
управлением.
История станков и манипуляторов с программным управлением. Примеры
применения. Техника безопасности при работе с станков и манипуляторов с
программным управление.
Тема 1.2. Области применения.
Обзор станков и манипуляторов с программным управлением. Применение
станков и манипуляторов с программным управлением. Примеры станков и
манипуляторов с программным управлением. Компоненты робототехнической ячейки.
Выбор станка и манипулятора с программным управлением. Конфигурация системы
управления.
Выбор
исполнительного
органа/инструмента.
Выбор
системы
энергоснабжения. Подсоединение периферийных устройств (с помощью магистральной
шины). Использование датчиков. Предохранительные устройства.
Раздел 2. Основы пуско-наладочных работ станков и манипуляторов с
программным управлением
На раздел отводится 14 часов, из них 4 часа теоретических занятий и 10 часа
практических занятий. По окончании изучения раздела проводится промежуточный
контроль в тестовой форме.
На теоретических занятиях рассматриваются темы и вопросы тем:
Тема 2.1. Промышленный робот.
Запуск робота. Описание и конструкция. Механика робота. Расположение
главных осей. Абсолютная точность и стабильность повторяемости.
12
Практическое занятие №1. Пуско-наладочные работы.
Раздел 2. Системы управления станков и манипуляторов с программным
управлением
На раздел отводится 36 часов, из них 14 часа теоретических занятий и 22 часа
практических занятий. По окончании изучения раздела проводится промежуточный
контроль в тестовой форме.
На теоретических занятиях рассматриваются темы и вопросы тем:
Тема 4.1. Система управления роботом.
Габаритные размеры системы управления роботом. Минимальные расстояния для
системы управления роботом. Обзор системы управления роботом. Обзор приложений
и шинных систем. Шина контроллера. Системная шина. Шина расширений. Линейный
интерфейс. Эффективность использования энергии.
Практическое занятие №2. Изучение интерфейса системы управления роботом
Практическое занятие №3. Управление манипулятор с помощью системы
управления.
Раздел
4.
Калибровка
станков
и
манипуляторов
с
программным
управлением
На раздел отводится 6 часов теоретических занятий. По окончании изучения
раздела проводится промежуточный контроль в тестовой форме.
На теоретических занятиях рассматриваются темы и вопросы тем:
Тема 4.1. Ввод в эксплуатацию.
Нагрузки на роботе. Данные нагрузки инструмента. Дополнительные нагрузки на
робота. Калибровка инструмента. Калибровка базы. Запрос текущего положения
робота.
Раздел 6. Итоговая аттестация
Итоговая аттестация в форме зачёта.
РАЗДЕЛ 3. ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ И ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
13
Цель аттестации – выявление исходного, текущего, промежуточного и итогового
уровня развития теоретических знаний, практических умений, их соответствия
прогнозируемым результатам дополнительных общеразвивающих программ.
Аттестация осуществляется на принципах:
• научности;
• открытости результатов для педагогов и родителей, доступности;
• свободы выбора педагогом форм и методов проведения оценки результатов;
• обоснованности критериев оценки результатов с учётом конкретного вида
деятельности;
• учёта индивидуальных и возрастных особенностей, обучающихся;
• соблюдения педагогической этики.
3.1. Содержание аттестации
Входной контроль проводится перед началом образовательного процесса с целью
определения уровня развития детей.
Текущий контроль проводится на каждом занятии при выполнении поставленных
задач преподавателем от цели урока, выполнение техники безопасности, решения
конкретных проблемных задач урока, выполнения тестовых заданий и рефлексии после
каждого занятия.
Промежуточный контроль – качества усвоения обучающимися учебного
материала проводится по окончании изучения каждого раздела. (приложение 2).
Формой
итоговой
аттестации
является
проведение
теста
по
курсу
«Промышленная робототехника».
РАЗДЕЛ
4.
ОРГАНИЗАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ
РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ
4.1. Учебно-методическое и информационное обеспечение программы
Учебно-методический комплект дисциплины включают в себя:
14
УСЛОВИЯ
Программная часть: учебная программа дисциплины.
Теоретическая часть: конспект лекций, презентационные материалы.
Практическая часть: методические указания по выполнению практических работ.
Контрольные материалы: задания для проведения текущего, промежуточного и
итогового контроля.
Практическая часть: руководство к написанию выпускной квалификационной
работы.
Информационные материалы для учащихся и преподавателя представлены в
списке информационных источников данной программы.
4.2. Методическое и дидактическое обеспечение реализации программы
Методы и приемы образовательной деятельности: репродуктивный, словесный
(объяснение, беседа, диалог, консультация), метод проблемного обучения (постановка
проблемных вопросов и самостоятельный поиск ответа), наглядный (плакаты,
фотографии, схемы, модели, приборы, видеоматериалы, литература). На занятиях
создаются все необходимые условия для творческого развития обучающихся. Каждое
занятие строится в зависимости от темы и конкретных задач, которые предусмотрены
программой,
с
учетом
возрастных особенностей
детей, их
индивидуальной
подготовленности.
Типы
занятий:
комплексное,
занятия-беседы,
практическая
работа,
самостоятельная работа.
Виды занятий: работа с литературой, нормативно-техническими документами;
практическая работа с оборудованием; соревнования.
Методическое и дидактическое обеспечение: специализированная литература,
конкурсное задание по компетенции «Промышленная робототехника», программа
дополнительного образования.
Типовые
занятия по
программе
предполагают
обязательное
включение
разнообразия различных видов деятельности:
1. Теоретическая подготовка в форме бесед, демонстрации наглядных пособий,
видеоматериала.
2. Практическая работа.
15
3. Итоговый этап в виде испытательного соревнования.
Коллективная
творческая
работа
позволяет
адаптироваться
к
будущей
профессиональной деятельности, когда учащийся работает в коллективе, созданном для
выполнения задания (от начала конца) и объединенном общей идеей. В процессе работы
каждый учащийся может принять участие в реализации общей идеи/эксперимента на
своем участке, выполняя отдельный элемент общей работы, становясь соучастником
совместного творческого результата. В коллективной работе учащийся получает навыки
коммуникабельности, ответственности, внимательности, взаимопомощи и подготовку к
успешной адаптации в профессиональной деятельности.
В зависимости от темы занятия, используются словесные (дискуссии),
практические (исследования, наблюдения) виды работ, а также работа с учебной и
научно-популярной литературой, подготовка сообщений, презентаций.
Занятия, посвященные практическим работам, проводятся в специально
оборудованной лаборатории, которая снабжена необходимой мебелью, инструментами,
материалами и другим оборудованием, необходимым для реализации программы;
обеспечена достаточным освещением в дневное и вечернее время в соответствии с
нормами СанПиН. Рабочие места электрифицированы. Большое внимание уделено
обеспечению комфортных и безопасных условий труда обучающихся, соблюдению всех
требований техники безопасности и санитарно-гигиенических норм.
4.3. Кадровое обеспечение реализации программы
Кадровое обеспечение – преподавателем курса может быть специалист по
компетенции «Промышленная робототехника».
4.4. Материально-технические условия реализации программы
Материально-техническое обеспечение занятий осуществляется в соответствии
инфраструктурным
листом
по
компетенции
(приложение 4).
16
«Промышленная
робототехника»
4. Список использованных источников
Основная литература:
1) Салтыков В.А. Машины и оборудование машиностроительных предприятий 2012
2) Козырев Ю.Г. Применение промышленных роботов. Учебное пособие 2014
3) Применение и программирование промышленных роботов KUKA Roboter GmbH
2014.
4) Катыс Г.П. Информационные роботы и манипуляторы 2013
Дополнительная литература:
1) Сибикин М. Ю.,Сибикин Ю. Д. Основы проектирования машиностроительных
предприятий. 2015
2) Т.А. Егорова Организация производства на предприятиях машиностроения 2014
17