徐淑英

（湖南現(xiàn)代物流職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410007）

教學(xué)項目設(shè)計是學(xué)校老師面對學(xué)生，針對所學(xué)課程中的某一門課程所設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容。在工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學(xué)項目設(shè)計中，老師要確定好工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的課程定位發(fā)展方向，明確好教學(xué)項目設(shè)計的設(shè)計思路，擬定好教學(xué)項目課程的教學(xué)方法還有教學(xué)內(nèi)容，并且根據(jù)實際情況制定出相應(yīng)的考核方式等，將柔性生產(chǎn)線的機器人的上下料當(dāng)作背景，解析了機器人的相關(guān)工作過程，還有ABB 的在線編程以及離線編程，將工業(yè)機器人的教學(xué)項目進行總結(jié)，才能設(shè)計出具備科學(xué)性的教學(xué)項目設(shè)計。

1 工業(yè)機器人現(xiàn)階段的發(fā)展概況

目前，機器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于迅速發(fā)展的階段，日本在工業(yè)機器人的發(fā)展過程中，主要研制生產(chǎn)仿真機器人和娛樂機器人，并且奇跡人的保有數(shù)量在全球的前列位置。美國還有德國也是工業(yè)機器人的發(fā)展強國，工業(yè)機器人的研制發(fā)展還推動著美國和德國的經(jīng)濟發(fā)展增長，在他們的就業(yè)崗位中，普遍都會利用到工業(yè)機器人。德國工業(yè)機器人主要呈現(xiàn)出分工合作的產(chǎn)業(yè)化模式，利用工業(yè)機器人個體中的智能化，然后通過數(shù)據(jù)交互的應(yīng)用來實現(xiàn)工業(yè)機器人的高度智能化。智能化模式可以使不同生產(chǎn)設(shè)備之間可以協(xié)同生產(chǎn)工作，還能在外部有變化的時候即時做出反應(yīng)，由此可見，生產(chǎn)端反應(yīng)了處于信息時代的個性化需求，使工業(yè)化生產(chǎn)正逐漸從生產(chǎn)標準化轉(zhuǎn)向生產(chǎn)個性化。與德國的工業(yè)機器人發(fā)展相比，美國側(cè)重于智能機器人的發(fā)展，但是我國的工業(yè)機器人發(fā)展與之相比，還處于相對落后的階段，并且缺乏研制工業(yè)機器人的專業(yè)人才。因此，本文以ABB 工業(yè)機器人作為研究對象，來進行工業(yè)機器人示教系統(tǒng)教學(xué)項目設(shè)計的研究。

2 研究背景及相關(guān)方法

在柔性自動化的生產(chǎn)線中，普遍情況都會采用機器人作為上下料，所以本文就已此作為研究對象，以圖1 的柔性自動化生產(chǎn)線進行舉例，生產(chǎn)線中的第五站就是上下料站。第五站的上下料站將六軸機器人設(shè)置為進行工件搬運的設(shè)備，在實際的運作過程中，主要是通過氣動機械手的運動，然后從上料的監(jiān)測站中將工件搬送到加工站。機械手的工作原理，是利用電磁閥來控制生產(chǎn)線中的氣動裝置，以進行工件的抓取，搬運站中還設(shè)有聯(lián)機的控制裝置，上位機中主要包括了電腦還有PLC 等裝置。在生產(chǎn)線實際的運行過程中，工業(yè)機器人的定位主要是通過示教編程或者離線編程進行確立，氣動電磁閥所進行的工件抓取是通過PLC 來進行控制，在整體的生產(chǎn)線運作過程中，都是通過不同的搬運路線進行搬運的，然后，上下料的完成過程是通過利用在線示教和離線編程來進行。

圖1

要控制好生產(chǎn)過程就要知道機器人的操作過程。普遍情況下，工業(yè)機器人都屬于“示教再現(xiàn)型”的機器人類型，“示教”就是機器人所進行學(xué)習(xí)的過程，在該過程的進行中，相關(guān)技術(shù)操作工作人員要教機器人該如何開展工作，然后相關(guān)的操作程序還有操作記憶會通過機器人所帶的操作系統(tǒng)來加以記錄，接著，機器人會在記錄信號的指引下進行工作。現(xiàn)階段下有兩種示教方式，一種是直接示教，另外一種是離線示教。

（1）直接示教。工業(yè)機器人技術(shù)操作工作人員通過利用視角器，針對機器人的手來進行示教，在進行示教的過程中，可以將工業(yè)機器人的各個關(guān)節(jié)角度通過多通道記錄儀來進行記錄，接著機器人按照記錄信號將相應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的動作在線出來，以達到人們針對機器人所實施的編程目標。

（2）離線示教。離線示教也是離線編程，在實際開展離線編程的時候，不針對工業(yè)機器人示教內(nèi)容開發(fā)來進行示教，要脫離實際的工作環(huán)境，再來生成相關(guān)的示教數(shù)據(jù)，對工業(yè)機器人所開展的示教要具有一定的間接性。在進行離線示教的時候，要使用計算機中的內(nèi)儲存模型，不要求工業(yè)機器人要開展實際的運作操作，而且可以以示教結(jié)果作為基礎(chǔ)，針對工業(yè)機器人的運動操作進行仿真，以保證示教內(nèi)容的科學(xué)性，還有機器人可以按照工業(yè)機器人技術(shù)操作人員的設(shè)定來進行工作和操作。

3 ABB 工業(yè)機器人示教系統(tǒng)項目設(shè)計的內(nèi)容

通過ABB 工業(yè)機器人在實際的控制操作中可以發(fā)現(xiàn)，工業(yè)機器人示教系統(tǒng)中的教學(xué)項目的設(shè)計中務(wù)必要包括下面7個方面的教學(xué)內(nèi)容：

（1）構(gòu)成工業(yè)機器人相關(guān)的識別硬件，機器人的的各軸，還有電機、連接線纜各連接接口，還需要了解控制柜的硬件結(jié)構(gòu)，并且介紹相關(guān)的線纜連接。

（2）將示教器的基本操作還有示教器的相關(guān)使用注意事項進行明確，確立坐標系、示教操作還有操作作業(yè)的編輯，把控好自動執(zhí)行的設(shè)立，設(shè)定好相關(guān)的系統(tǒng)，還有系統(tǒng)診斷功能和系統(tǒng)基本指令以及報警信息系統(tǒng)都要進行完善和確立。

（3）工業(yè)機器人示教系統(tǒng)中還需要包括外圍接口、線纜連接口、氣路接口、通訊接口還有PLC 的連接口還有電能的連接接口等。

（4）碼垛應(yīng)用的實際操作，還有機器人末端夾手的連接，機器人在運作過程中，搬運碼垛的操作。

（5）工業(yè)機器人的繪圖性能，確保機器人的繪圖筆可以正常連接，以保證機器人可以進行繪圖操作。

（6）在工業(yè)機器人的裝配方面，要設(shè)計工業(yè)機器人轉(zhuǎn)配系統(tǒng)的配置認知，還要設(shè)計機械裝配工藝的學(xué)習(xí)課程。

（7）針對工業(yè)機器人所進行的離線編程，要以ABB 機器人作為基礎(chǔ)來分析制定出離線編程的方法，并且離線程序的編寫要具備簡單性和易操作性。

相關(guān)專業(yè)學(xué)生要掌握控制器的編程，還要了解變頻器還要電氣控制和電機控制、液壓和氣動的知識、工業(yè)機器人的技術(shù)應(yīng)用，以及傳感器知識、檢測技術(shù)知識等多方面的知識內(nèi)容，才能學(xué)習(xí)上述內(nèi)容。另外，在設(shè)計工業(yè)機器人示教系統(tǒng)教學(xué)項目內(nèi)容時，要讓學(xué)生可以在實際的學(xué)習(xí)課堂中進行使用，還可以讓機器人在實際的工作崗位中可以進行對接。所以，務(wù)必要根據(jù)實際情況來進行ABB 工業(yè)機器人示教系統(tǒng)教學(xué)項目的設(shè)計，ABB 工業(yè)機器人示教系統(tǒng)教學(xué)項目設(shè)計內(nèi)容主要包括了以下幾個方面的實訓(xùn)項目。

（1）ABB 工業(yè)機器人的在線示教編程。通過示教器的使用，來實現(xiàn)相關(guān)文件的創(chuàng)建和保存，還有手動進行操作的6個軸，按照老師所制定的相關(guān)路徑，利用示教器來完成工業(yè)機器人的手臂運行，并且使其實現(xiàn)再現(xiàn)。

（2）ABB 工業(yè)機器人的離線示教編程。通過打磨工藝中運動軌跡的模擬，然后在進行程序的編寫，在程序編寫完成之后，再將相關(guān)的程序?qū)階BB 工業(yè)機器人的系統(tǒng)中，接著在進行程序的調(diào)試，使工業(yè)機器人可以完成操作工作并且可以再現(xiàn)。

（3）ABB 工業(yè)機器人搬運的實訓(xùn)。通過示教器的使用，將柔性自動化生產(chǎn)線中第五站工作站的工作作業(yè)完成。

（4）ABB 工業(yè)機器人碼垛的實訓(xùn)。通過示教器的使用，在擺放工件的時候，可以按照品字形進行擺放，每兩個工件放置在一層。

（5）ABB 工業(yè)機器人手抓安裝的實訓(xùn)。將工業(yè)機器人的手抓氣動管路還有調(diào)試氣動管路，同時要確保安裝的準確性。

（6）ABB 工業(yè)機器人的繪圖實訓(xùn)。在工業(yè)機器人的手部位置綁定上白板筆，以確保工業(yè)機器人可以將所制定的圖形進行繪制。

（7）ABB 工業(yè)機器人和PLC 的通信實訓(xùn)。要將ABB 工業(yè)機器人和s7-200 之間的信息數(shù)據(jù)進行讀取。

（8）ABB 工業(yè)機器人的分揀實訓(xùn)。要使ABB 工業(yè)機器人可以完成相機工件的分揀，并且可以按照形狀和顏色來開展分揀工作。

4 ABB 工業(yè)機器人示教系統(tǒng)項目設(shè)計的特點

（1）專業(yè)性。在進行ABB 工業(yè)機器人示教系統(tǒng)項目設(shè)計的失衡，要注重工業(yè)機器人的操作和應(yīng)用，通過針對機器人的示教、繪圖還有搬運等方面的操作，使學(xué)生了解和掌握工業(yè)機器人的操作和知識，同時按照要求進行程序的編寫，使其具有可應(yīng)用性。

（2）拓展性。教學(xué)項目設(shè)計的基礎(chǔ)都是上下料的應(yīng)用，當(dāng)學(xué)生了解和掌握工業(yè)機器人的操作和知識的時候，可將機器人手部換為吸盤或者焊槍，使之變成碼垛機器人等，并且適用于有關(guān)的工作崗位。

（3）二次開發(fā)性?？梢宰寣W(xué)生將在專業(yè)課程中所學(xué)習(xí)到的理論內(nèi)容在實際的操作試驗中加以應(yīng)用，可以設(shè)計創(chuàng)新ABB 工業(yè)機器人的夾手等，既可以培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力，還能培養(yǎng)動手能力。

5 結(jié)語

工業(yè)機器人的研究制造正在不斷地發(fā)展，但是在實際的專業(yè)教學(xué)過程中還存在一定的局限性，所以，只有研究設(shè)計出具有科學(xué)性和可靠性的機器人示教項目，才能推動機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，