案例1工业机器人零点丢失故障诊断与排除方案的制订 李阳 课程名称 工业机器人工作站常见故障诊断与排除 课题名称 工业机器人零点丢失故障诊断与排除方案的制订 课时 2课时 教学对象 2016级机器人高职1班 一、 选题价值 1. 选题来源 工业机器人应用与维护专业是人力资源和社会保障部第三批一体化课程教学改革试点专业，该专业通过召开企业实践专家访谈会提取典型工作任务，并将典型工作任务转化为一体化课程，形成了本专业高级工层次的一体化课程体系，如图11所示。 图11工业机器人应用与维护专业一体化课程结构示意图 “工业机器人工作站常见故障诊断与排除”是本专业高级工层次最后一门专业核心课程，包括4个学习任务，其中工业机器人零点丢失故障诊断与排除是该课程的第一个学习任务。通过本任务的学习，学生能具备在规定时间内完成对工业机器人零点丢失故障的诊断与排除的能力，并能综合考虑成本、时效和质量等因素，树立起良好的职业形象与合约意识。 2. 任务价值 （1） 任务真实，具有典型性 工业机器人零点丢失故障是企业生产实践中出现频次较高的故障之一，如图12所示，对零点丢失故障进行诊断与排除是工业机器人装调维修工的必备能力之一。 图12工业机器人维修行业常见故障发生的频次 注： 数据来源于《工业机器人应用与维护专业一体化课程教学改革调研报告》 （2） 故障原因及成本估算方法不一，具有开放性 工业机器人零点丢失故障具有原因复杂、诊断方法多样、成本估算方法不一等特点，任务具有开放性。 （3） 具有较高的学习价值 工业机器人零点丢失故障诊断与排除方案的制订是学习任务“工业机器人零点丢失故障诊断与排除”中的重要内容，工作过程完整，能培养学生获取和处理故障信息、在故障诊断中进行专业化沟通、准确判定故障点、确定维修项目和估算维修成本等职业能力与素养； 同时，涉及故障电路原理分析、故障信息综合判断等内容的学习，能培养学生分析问题、解决问题的能力，具有较高的学习价值。 二、 学习者特征分析 本次课的学习对象为三年制高级班第5学期学生，平均年龄约18岁，学生对工业机器人维修比较感兴趣。通过两年的学习，学生已具备查阅技术资料、与客户和项目负责人进行有效沟通、进行FANUC工业机器人维护与保养、工业机器人工作站的安装与调试、工业机器人零点复归等方面的能力（图13）。能处理简单故障，但还不能处理因闭环伺服控制回路和脉冲编码器供电回路问题引发的较复杂故障，需在本任务学习中进行重点突破。 图13学习者特征分析 三、 学习目标 （1） 通过查阅报警代码说明书，填写零点丢失故障代码含义和维修建议； （2） 能在淘宝网上搜索、查询并记录机器人电池和电池盒型号及价格。 （1） 通过查阅维修手册，与设备管理员沟通，采用排除法判定故障点，确定维修内容，估算出维修成本； （2） 通过独立或小组合作的方式，在规定时间内，整理维修报价，填写工业机器人零点丢失故障诊断与排除方案并通过核验。 根据课中学习、教师和企业工程师的点评，进一步优化维修方案。 四、 学习内容 1． 学习任务描述 某大型汽车配件制造厂的设备管理员在生产过程中发现机器人报警，报警信息为SRVO062机器人零点丢失报警，采用常规的零点丢失故障复归方法对机器人进行恢复仍无法消除报警。立即按下急停按钮，填写售后保修信息采集表，交付设备供应商维修部门，设备供应商维修主管向设备维修人员下达故障排除任务，要求维修人员在最短的时间内排除零点丢失故障，并填写维修服务单交付客户确认，如图14所示。 图14工业机器人零点丢失故障信息 2． 学习内容分析 学习内容如图15所示。 图15学习内容分析 通过对鱼骨图的分析，本次课学习内容如表11所示。 表11学习内容 知识技能职业素养 闭环伺服系统控制回路的控制原理工业机器人故障点的判定故障点判定方法的总结分享 脉冲编码器供电回路工作原理维修内容的确认有效的专业沟通 故障内容维修成本的估算维修资料的查阅 维修报价单的内容及含义维修报价故障信息的整理归纳 工业机器人零点丢失故障诊断与排除方法维修报价单和维修方案的规范填写小组合作（已学） 零点复归方法（已学）电池盒的拆装（已学） 3． 学习重难点分析 具体分析如表12所示。 表12学习重难点分析 学习重点 重点内容零点丢失故障点的判定、维修内容的确定 确定理由故障点的判定和维修内容的确定是制订零点丢失故障诊断与排除方案的前提和关键，也是后续故障维修作业的基础 突破方法 教师指导、“一平台一手册一视频”支撑、角色扮演 零点丢失故障点判定 创设企业真实工作情境，创建线上线下技术交流平台，学生通过扮演设备管理员、维修员等角色，开展在线问诊工作，查阅维修手册，小组合作罗列故障点，并逐一排除，从而确定故障点 维修内容确定 学生反复观看“工业机器人零点丢失故障排除”微课视频，在问题的引导下，通过教师指导，确定维修工具、备件和维修项目 学习难点 难点内容零点丢失故障点的准确判定 确定理由引起零点丢失故障的原因多样，故障点判断过程复杂且要求有一定的经验，学生初次接触工业机器人维修有一定难度 化解方法教师指导、小组合作、角色扮演 零点丢失故障点的准确判定 在教师引导下，通过小组合作讨论、角色扮演等方式，学生分析伺服控制回路和脉冲编码器供电回路的原理，并利用线上技术交流平台进行问诊与判断，分析并确定故障点 五、 教学策略选择与分析 1． 角色扮演+在线问诊 创设企业真实工作情境，搭建线上线下技术交流学习平台，学生分别扮演真实工作情境中的维修员(多名)与设备管理员(一名)，维修员通过线上交流平台与设备管理员进行专业沟通并问诊。设备管理员在工作区操作机器人，通过线上维修技术交流平台反馈故障信息给维修员，维修员小组集体讨论分析故障原因，最终判定故障点，如图16所示。 图16角色扮演工作情境 2． 观看微课视频 学生通过反复观看网络播放的“工业机器人故障排除”微课视频，在问题的引导下，分析得出检查故障点所需使用的工具、方法、步骤、安全注意事项等，并准确分析及排除故障，明确需维修的项目内容。 3． 企业评价+教师评价 采用企业的考核标准作为该学习任务的评价标准，教师对学生的学习目标达成情况、专业沟通和表达能力、维修意识和6S的执行情况等进行评价； 学生在专业教师的引导下制订出一份符合工业机器人行业标准的零点丢失故障诊断与排除方案。通过贯穿整个学习过程的评价关注每个学生的学习参与度、职业素养的养成和综合职业能力的培养等情况。 六、 学习资源 本教学设计为学生的学习提供了以下硬件和软件学习资源(表13和表14)。通过工作页、工具书、企业维修方案等学习资料，引导学生自主查阅，正确规范填写维修方案； 运用微课视频和信息化设备等资源立体化、可视化展示学习内容，降低学习难度； 基于一体化学习工作站（表15）、微信技术交流平台创设真实的工作情境，积累工业机器人维修经验。 表13硬件学习资源一览表 资源类型资源名称应用环节设计意图 维修工具 万用表、螺钉旋具、内六角扳手等 判定故障点使用工具检查电路故障，判定故障点，突破学习重点 劳保用品 安全帽、工作服、劳保鞋等 判定故障点、确定维修内容等环节 安全规范操作，养成良好的维修作业习惯 信息化设备 计算机、智能手机、多媒体设备等前置学习、判定故障点、确定维修内容、填写维修方案等环节结构化、立体式展示学习内容，降低学习难度，支撑线上交流学习，开展高质量评价等 一体化学习工作站 5套工业机器人一体化学习工作站判定故障点、确定维修内容等环节 用于分组实施零点丢失故障点判定 表14软件学习资源一览表 资源类型资源名称应用环节设计意图 学习材料 《工业机器人常见故障诊断与排除》工作页前置学习、判定故障点、确定维修内容、估算维修成本等环节通过启发式的引导问题，引导学生自主学习，经历完整的故障诊断过程 工具手册 《FANUC机器人维修手册》《FANUC机器人报警代码》前置学习、判定故障点、确定维修内容等环节掌握闭环伺服控制回路原理、脉冲编码器供电回路原理、判定故障点的决策建议等知识 微课视频 《工业机器人零点丢失故障排除方法》《维修成本估算方法》确定维修内容、估算维修成本等环节使学生学会排查故障点的方法、明确维修内容、突破学习重点 网络技术交流平台 微信线上技术交流群、淘宝网前置学习、判定故障点、填写故障诊断与排除方案构建技术交流平台，线上线下混合式学习，提高学习效率和评价质量 课件（PPT） 《工业机器人常见故障诊断与排除》《闭环伺服控制回路原理》《脉冲编码器供电回路电路原理》前置学习、判定故障点、确定维修内容应用立体化、结构化的学习资源使学生突破学习重点，化解学习难点 续表 资源类型资源名称应用环节设计意图 企业表单 售后保修信息采集表、维修报价单判定故障点、填写维修方案引导学生规范撰写维修方案 表15工业机器人维修技术一体化学习工作站 1. 研讨区为小组工作研讨、制订维修方案的工作场所。 2. 资料区存放工业机器人工作站维修手册等纸质资料。 3. 信息查询区用于放置软木板、多媒体电视等。 4. 展示区用于学生展示汇报、教师播放课件和集中点评等。 5. 工具区用于存放万用表、螺钉旋具等。 6. 工作区存放5套机器人工作站 七、 教学实施过程 教学实施过程如图17和表16所示。 图17教学实施过程