淺談《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程建設(shè)

常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 支則君 眭翔 涂琴 吳琪

引言

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以提高工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平，突破技術(shù)和成本限制[1]。隨著科技的進(jìn)步以及現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)示教模式弊端日漸呈現(xiàn)，采用機(jī)器人離線編程可以提高現(xiàn)場(chǎng)示教的效率，通過虛擬仿真軟件將三維模型導(dǎo)入仿真環(huán)境，建立虛擬碼垛工作站，可以提高編程效率，應(yīng)用越來越廣泛[2]。

隨著各高校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的增多，離線編程課程開設(shè)越來越普及，本文針對(duì)該課所授內(nèi)容，討論一些基本的課程設(shè)計(jì)與安排，望后期可作參考。

1 課程簡(jiǎn)介

本課程在第二學(xué)年的上學(xué)期開設(shè)，是高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程，在完成了本專業(yè)大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)之后，作為能力提升的一門專業(yè)課程，為后續(xù)畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)打下基礎(chǔ)，也為今后工作中的工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試崗位打下理論基礎(chǔ)。其功能與教學(xué)目標(biāo)是：通過學(xué)習(xí)機(jī)器人離線軟件，完成機(jī)器人加工路線的制定，掌握復(fù)雜機(jī)器人工作站的搭建與使用方法，使學(xué)生能綜合運(yùn)用前修課程所學(xué)知識(shí)和掌握的技能，培養(yǎng)學(xué)生靈活掌握軟件的應(yīng)用能力，具有制定機(jī)器人加工軌跡的專業(yè)基本能力，并掌握在實(shí)施中不斷優(yōu)化工藝方案的綜合技能，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際情況符合的動(dòng)態(tài)仿真。

2 課程目標(biāo)

通過以實(shí)際工作任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，以實(shí)際工作過程為導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)，訓(xùn)練和提高學(xué)生的數(shù)控加工與編程技術(shù)，使其能夠運(yùn)用離線編程軟件對(duì)機(jī)器人工作站進(jìn)行造型、建模及自動(dòng)編程，為未來從事相關(guān)崗位的工作奠定能力基礎(chǔ)。

知識(shí)目標(biāo)分為：熟悉機(jī)器人工作站的建立；熟悉機(jī)器人坐標(biāo)系的使用與建立；熟悉機(jī)器人仿真模擬的過程；

能力目標(biāo)：能建立復(fù)雜工作站；能對(duì)機(jī)器人搬運(yùn)、分揀工作軌跡進(jìn)行編制；能在不同坐標(biāo)系中進(jìn)行示教及軌跡的編制；能對(duì)實(shí)際工作站的情況進(jìn)行模擬仿真。

3 課程項(xiàng)目分配

項(xiàng)目1 初識(shí)離線編程軟件

能力目標(biāo)：（1）會(huì)熟練安裝軟件，保存和創(chuàng)建機(jī)器人工程文件；（2）會(huì)創(chuàng)建工程文件；（3）會(huì)對(duì)軟件界面進(jìn)行簡(jiǎn)單的編輯和操作。

項(xiàng)目2 創(chuàng)建仿真機(jī)器人工作站項(xiàng)目

主要內(nèi)容為機(jī)器人的屬性、工具、工裝、工件、TCP 點(diǎn)設(shè)置。

其能力目標(biāo)：

（1）會(huì)對(duì)機(jī)器人各屬性包括顏色、尺寸、名字、visible、edge visible 進(jìn)行設(shè)置；

（2）能添加內(nèi)部工具庫(kù)到機(jī)器人法蘭盤中心、能導(dǎo)入外部三維夾具、能對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)置、能建立機(jī)器人仿真程序，會(huì)仿真夾具開合；

（3）能導(dǎo)入內(nèi)外部工裝到指定位置能修改工裝屬性的各參數(shù)。

項(xiàng)目3 離線示教編程與程序修正

主要內(nèi)容為用離線編程軟件編程、虛擬示教器示教編程（動(dòng)作指令）、虛擬示教器示教編程（附加指令）、工具與用戶坐標(biāo)系的創(chuàng)建與使用、虛擬電機(jī)與傳送帶的使用。

能力目標(biāo)：

（1）運(yùn)動(dòng)指令的組成、示教點(diǎn)的指令行的組成、循環(huán)語(yǔ)句的組成和概念；

（2）偏移命令的設(shè)置流程、跳轉(zhuǎn)命令的設(shè)置過程、for 語(yǔ)句的組成、I/O 端口的作用和內(nèi)容意義；

（3）寄存器的概念和意義、設(shè)置過程；

（4）工具和用戶坐標(biāo)系的概念和使用方法及步驟、工具坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系的建立過程、調(diào)用用戶坐標(biāo)系和工具坐標(biāo)系的程序的指令組成、直線和圓弧轉(zhuǎn)臺(tái)的虛擬電機(jī)建立和使用步驟、機(jī)器人信號(hào)的概念和與虛擬電機(jī)間交互步驟。

項(xiàng)目4 分揀搬運(yùn)工作站的仿真

能力目標(biāo)：會(huì)建立指定的搬運(yùn)和分揀工作站完成指定的搬運(yùn)和分揀動(dòng)作。

項(xiàng)目5 復(fù)雜軌跡的繪制

主要內(nèi)容包括復(fù)雜軌跡的繪制、復(fù)雜軌跡繪制與搬運(yùn)的銜接。

能力目標(biāo)為：會(huì)建立程序使機(jī)器人的末端按復(fù)雜軌跡例如s、w、u 形軌跡行走、會(huì)導(dǎo)入外部圖形到指定的工件或者工裝上、會(huì)沿著不同圖形的外圍進(jìn)行復(fù)雜軌跡的繪制。

4 課賽結(jié)合、雙創(chuàng)佳績(jī)

在上課之余，結(jié)合哈工海渡比賽，將比賽項(xiàng)目融入項(xiàng)目的練習(xí)中，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，同時(shí)該比賽還有很多創(chuàng)新元素，能更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，而且在授課過程中，可以挖掘很多學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的學(xué)生，通過這部分學(xué)生建立仿真比賽興趣小組，結(jié)合比賽帶動(dòng)他們的積極性，激發(fā)他們對(duì)仿真軟件的熱愛，做很多具有實(shí)際意義的工作站，他們所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)和工作站，可以用于申報(bào)實(shí)用和發(fā)明專利，這對(duì)學(xué)生和老師來說是雙創(chuàng)的好辦法，也能為后期的省級(jí)、國(guó)家級(jí)技能大賽和挑戰(zhàn)杯的備賽打下良好的基礎(chǔ)。