前言

一、起因

工业机器人是机电一体化生产装置，靠电力驱动，是由计算机控制伺服系统来实现如运动、定位、逻辑判断等功能的机器，并可以自动执行工作。随着工业机器人技术的发展及其应用的不断扩大，我国已经成为全球第二大工业机器人应用市场。工业机器人的应用对于助推我国制造业转型升级，提高产业核心竞争力功不可没。但与之形成鲜明对比的是，工业机器人相关专业的人才培养却落后于市场的发展。我国教育界在意识到这种情况后，已开始大力加强相关专业的建设。

工业机器人应用的关键问题在于其系统集成。工业机器人，特别是六自由度全电控示教再现型工业机器人发展至今，无论是其基础理论研究，还是驱动、控制等关键技术，均已相当成熟。但现代工业机器人本身仅仅是运动机构，并无具体执行机构，仅靠工业机器人本身是无法完成当代工业生产任务的。必须在工业机器人上加装具体执行机构，也就是末端执行器等，并配合外部控制设备，进行系统集成后才可以完成生产任务。但工业机器人系统集成的已有案例几乎都是针对工业机器人应用企业的，也就是对其实际应用进行系统集成，针对院校教学需求的系统集成案例几乎为零。院校教学虽然要求其设备尽量贴近甚至还原工业实际生产环节，但毕竟并非实际生产，故而在进行系统集成时，教学与实际生产之间又有相当大的区别。

本书结合时下环境，对工业机器人系统集成的设计方法和基础知识进行梳理，在内容上从一个完整的系统出发开展教学，由面到点、由系统到元件，在教学过程中逐步将系统划分为元件个体，再通过基于产品生命周期的有机结合、重构，最后再回到系统学习中来。以学生学习为中心，注重系统整体思维，通过对系统的宏观探究、微观解构、再重构的方式，引导学生完成知识输入和技能输出。本书在内容选取上力争覆盖工业机器人系统集成设计方面的大部分知识点。同时，为了使读者能更好地掌握相关知识，本书以搬运工作站的设计为例，贯穿全书，读者可以通过具体的案例掌握系统集成的设计方法。

二、本书结构

本书根据当前院校教学需要精心安排，全书共分为4篇，7个项目，结构如下所示。

随着产教融合建设的推进，智能制造应用型人才培养系列教材按照“一体化设计、结构化课程、颗粒化资源”的逻辑建设理念开发。编者系统地规划了本书的结构体系，主要包括“项目引入”“知识图谱”“任务”“项目总结（技能图谱）”及“拓展训练”。

“项目引入”采用情景剧式的方法引入项目学习场景，模拟一个完整的项目团队，让教材内容更接近行业、企业和生产实际。本书中团队的主要人物有Philip、Jack和Anne，其中Philip是机电工程师，Jack是项目经理，同时也是Anne的师傅，Anne也就是书中的“我”，刚刚入职，担任机电工程师助理一职。

“知识图谱”和“项目总结”强调知识输入，经过任务的解决，再到技能输出，采用“两点”“两图”的方式梳理知识和技能，清晰描绘出该项目覆盖的和需要的知识点。在项目最后，总结出经过任务训练后能获得的技能图谱。

“任务”以完成任务为驱动，在做中学，在学中做，分为“任务描述”“任务学习”以及“思考与练习”，使学生在完成工作任务的过程中学习相关知识。

“拓展训练”为一个典型的工作站系统集成设计案例，学生通过分组、调研、自主学习完成，从而巩固本项目的知识与技能，并增强学生的自主学习能力。

三、内容特点

1. 本书遵循“任务驱动、项目导向”，以系统集成设计的流程为主线，设置一系列学习任务，并嵌入配有视觉系统检测的搬运工作站设计案例，便于教师采用项目教学法引导学生学习，改变理论与实践相脱离的传统教材组织方式，让学生一边学习理论知识，一边操作实训，加强感性认识，使学生在完成工作任务的过程中学习相关知识，达到事半功倍的效果。

2. 每个项目结尾用典型的工作站系统集成设计案例作为“拓展训练”样本，学生可组队开展自主学习，进一步掌握、建构和内化本项目所需知识与技能，强化学生的自我学习能力。

3. 各任务均设有“思考与练习”，方便学生复习和巩固所学知识。

四、配套的数字化教学资源

本书得益于现代信息技术的飞速发展，在使用双色印刷的同时，配备了大量的教学微课、高清图片等一体化学习资源，并全书配套提供用于学习指导的课件、工作页等资源，以及用于对学生进行测验的单元测评、题库和习题详解等详尽资料。

读者可在学习过程中登录本书配套的数字化课程网站（北京华晟智造科技有限公司“智造课堂”）获取数字化学习资源，对于微课等可直接观看的学习资源，可以通过手机扫描书中的二维码链接观看。

五、教学建议

教师可以通过本书和课程网站上丰富的资源完善自己的教学过程，学生也能通过本书及其配套资源进行自主学习和测验。一般情况下，教师可用64学时进行本书的讲解。不同学校根据自身具有的设备可在课外安排一些参观认知的教学内容。具体学时分配建议见下表。

六、致谢

本书由北京航空航天大学彭赛金、武汉软件工程职业学院张红卫、北京华晟智造科技有限公司林燕文任主编，北京华晟智造科技有限公司陈南江和苏州大学应用技术学院卢亚平任副主编。参加本书编写的还有北京华晟智造科技有限公司宋美娴、殷开明等。在本书的编写过程中，上海发那科机器人有限公司、上海ABB工程有限公司、北京航空航天大学等企业和院校提供了许多宝贵的意见和建议，在此郑重致谢。

由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

编者
2018年月