工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用

黃永程

摘要：隨著社會的快速發(fā)展，工業(yè)機器人應(yīng)用日趨廣泛，各高校也紛紛開展工業(yè)機器人相關(guān)教學(xué)。但教學(xué)設(shè)備普遍靈活性較差，僅適用于單一練習(xí)。本文基于HD1XKB工業(yè)機器人技能實訓(xùn)臺，采用基礎(chǔ)模塊或?qū)W生自建模塊進行學(xué)習(xí)，這樣虛實結(jié)合的機器人實訓(xùn)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)機器人編程教學(xué)課程的基本技能訓(xùn)練任務(wù)，該實訓(xùn)系統(tǒng)使學(xué)生技能訓(xùn)練的時間更長，技能訓(xùn)練的安全性更高，同時也鍛煉了學(xué)生的三維繪圖能力。

Abstract： With the rapid development of society， industrial robots are increasingly widely used in Colleges and universities have also launched industrial robots related teaching. However， the general flexibility of teaching equipment is poor， and it is only applicable to single practice. Based on the HD1XKB industrial robot skill training platform， this paper adopts the basic module or student self-modeling module to study， so the virtual-real robot training system can complete the basic skills training tasks of the industrial robot programming teaching course. The training system makes the students'skills training longer and the skills training safer. It is more complete， and it also exercises the students' ability of 3D drawing.

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;HD1XKB;實訓(xùn)臺

Key words： industrial robot;HD1XKB;training platform

0 ?引言

隨著時代步伐的發(fā)展，德國提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略，我國于2015年作出了建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的重大戰(zhàn)略決策，明確指出高等學(xué)?！爸ε囵B(yǎng)具有歷史使命感和社會責(zé)任心，富有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才的建設(shè)任務(wù)。教育部為應(yīng)對當(dāng)前科技革命、產(chǎn)業(yè)變革和新經(jīng)濟的高速發(fā)展，確?！爸袊圃?025”、“一帶一路”、“互聯(lián)網(wǎng)+”全民創(chuàng)業(yè)，重大戰(zhàn)略國策落到實處，加快推進高等教育改革和發(fā)展步伐，順應(yīng)時代發(fā)展潮流，盡快培養(yǎng)出擁有工程設(shè)計、工程實踐、創(chuàng)新思維、數(shù)字化思維能力的工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才[1]。現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，工業(yè)機器人應(yīng)用日趨廣泛。因此，各高校紛紛開展工業(yè)機器人相關(guān)教學(xué)，同時也出現(xiàn)了許多實訓(xùn)設(shè)備。但是現(xiàn)有設(shè)備不同程度存在以下兩個問題：通用性較差，僅適用某一工業(yè)機器人;主次分配不當(dāng)，教學(xué)中出現(xiàn)其它自動化設(shè)備的學(xué)習(xí)占比大于工業(yè)機器人的情況。因此，本文采用模塊化設(shè)計，重點在于可以靈活設(shè)計用于實訓(xùn)及考核工業(yè)機器人相關(guān)技能的模塊，滿足機器人實訓(xùn)教學(xué)、考核的靈活與多樣性需求[2]。

1 ?工業(yè)機器人運動學(xué)模型

本文采用ABB Robotics最新一代六軸工業(yè)機器人，六軸標(biāo)定如圖1所示，運動范圍如表1所示，也是ABB推出一款迄今最小的多用途工業(yè)機器人-緊湊、敏捷、輕量，僅重25kg，荷重3kg，最大工作行程為580mm，底座下方拾取距離112mm，專為使用基于機器人的柔性自動化的3C行業(yè)而設(shè)計[3-5]。

2 ?實訓(xùn)硬件系統(tǒng)的創(chuàng)建

2.1 模塊的建立

為了讓學(xué)生更直觀認(rèn)識到機器人各個軸之間的運動，采用虛擬平臺進行編程學(xué)習(xí)。本文采用ABB Robotics的ABB公司IRB120型號的機器人，該型號機器人是ABB公司推出的最小、速度最快和功能最齊全的六軸工業(yè)機器人，其外形如圖1所示;實訓(xùn)平臺采用HD1XKB工業(yè)機器人技能考核實訓(xùn)臺，實訓(xùn)平臺如圖2所示。根據(jù)教學(xué)計劃需要學(xué)生熟練操作MoveJ、MoveL、MoveC和MoveAbsJ等指令。學(xué)生根據(jù)需要在三維繪圖軟件里建立模塊，本例在proe5.0中建立基礎(chǔ)模塊，如圖3所示。

2.2 實訓(xùn)系統(tǒng)搭建

把建立好的HD1XKB實訓(xùn)臺導(dǎo)入到Robotics中，并放置在水平臺上。把ABB模型庫中的IRB120機械手臂導(dǎo)入到系統(tǒng)，并把其放置在HD1XKB實訓(xùn)臺中間;在設(shè)備模型庫Training Objects中導(dǎo)入MyTool工具，并把工具安裝在法蘭盤上;把基礎(chǔ)模塊導(dǎo)入到系統(tǒng)中，并把其放在水平臺工作區(qū)3上。建立好的實訓(xùn)系統(tǒng)如圖4所示。

2.3 相關(guān)參數(shù)設(shè)置

采用FlexPendant進行對機器人進行示教，示教之前需要對機器人進行創(chuàng)建系統(tǒng)，后再確定P10、P20、P30、P40和P50共計5個點的位置，采用示教器中的修改位置進行確定位置，P10為起始點、P20為圓弧起點及左半圓弧終點、P30為右半圓弧中點、P40為右半圓弧終點、P50為左半圓弧的中點，要求如圖5所示，其它參數(shù)采用默認(rèn)。

3 ?程序編寫、仿真及實踐

程序編寫有兩種方法：第一種方法是通過路徑指定、示教指令功能完成目標(biāo)點的創(chuàng)建及指令的創(chuàng)建;第二種方法是通過FlexPendant里的虛擬示教器中的程序編輯器進行程序編寫及位置點的修改。先新建例行程序，命名為yuan，輸入程序如圖6所示，輸入完程序后進入調(diào)試界面，進行調(diào)試修改，最終仿真結(jié)果完全按照預(yù)定的點運動，包括關(guān)節(jié)運動、線性運動和圓弧運動。最后把仿真正確的程序載入到機器人，大大提高了學(xué)生的興趣，實踐如圖7所示。

4 ?結(jié)語

基于HD1XKB工業(yè)機器人技能實訓(xùn)臺，可以在實訓(xùn)臺上進行模塊化訓(xùn)練，模塊可以根據(jù)學(xué)習(xí)要求自己建立，除了以上基礎(chǔ)模塊之外還可以進行激光雕刻、工件焊接、搬運模塊及異步輸送帶模塊的學(xué)習(xí)。采用虛實結(jié)合的方法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，綜合提高了學(xué)生的三維繪圖能力和機器人編程能力。

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