ABB 工業機器人示教系統教學項目設計研究

徐淑英

（湖南現代物流職業技術學院，湖南 長沙 410007）

教學項目設計是學校老師面對學生，針對所學課程中的某一門課程所設計的教學內容。在工業機器人示教系統的教學項目設計中，老師要確定好工業機器人示教系統的課程定位發展方向，明確好教學項目設計的設計思路，擬定好教學項目課程的教學方法還有教學內容，并且根據實際情況制定出相應的考核方式等，將柔性生產線的機器人的上下料當作背景，解析了機器人的相關工作過程，還有ABB 的在線編程以及離線編程，將工業機器人的教學項目進行總結，才能設計出具備科學性的教學項目設計。

1 工業機器人現階段的發展概況

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

2 研究背景及相關方法

在柔性自動化的生產線中，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 的柔性自動化生產線進行舉例，生產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置為進行工件搬運的設備，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線中的氣動裝置，以進行工件的抓取，搬運站中還設有聯機的控制裝置，上位機中主要包括了電腦還有PLC 等裝置。在生產線實際的運行過程中，工業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

要控制好生產過程就要知道機器人的操作過程。普遍情況下，工業機器人都屬于“示教再現型”的機器人類型，“示教”就是機器人所進行學習的過程，在該過程的進行中，相關技術操作工作人員要教機器人該如何開展工作，然后相關的操作程序還有操作記憶會通過機器人所帶的操作系統來加以記錄，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。工業機器人技術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，可以將工業機器人的各個關節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的關節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，不針對工業機器人示教內容開發來進行示教，要脫離實際的工作環境，再來生成相關的示教數據，對工業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儲存模型，不要求工業機器人要開展實際的運作操作，而且可以以示教結果作為基礎，針對工業機器人的運動操作進行仿真，以保證示教內容的科學性，還有機器人可以按照工業機器人技術操作人員的設定來進行工作和操作。

3 ABB 工業機器人示教系統項目設計的內容

通過ABB 工業機器人在實際的控制操作中可以發現，工業機器人示教系統中的教學項目的設計中務必要包括下面7個方面的教學內容：

（1）構成工業機器人相關的識別硬件，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構，并且介紹相關的線纜連接。

（2）將示教器的基本操作還有示教器的相關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的編輯，把控好自動執行的設立，設定好相關的系統，還有系統診斷功能和系統基本指令以及報警信息系統都要進行完善和確立。

（3）工業機器人示教系統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）在工業機器人的裝配方面，要設計工業機器人轉配系統的配置認知，還要設計機械裝配工藝的學習課程。

（7）針對工業機器人所進行的離線編程，要以ABB 機器人作為基礎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。

相關專業學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、工業機器人的技術應用，以及傳感器知識、檢測技術知識等多方面的知識內容，才能學習上述內容。另外，在設計工業機器人示教系統教學項目內容時，要讓學生可以在實際的學習課堂中進行使用，還可以讓機器人在實際的工作崗位中可以進行對接。所以，務必要根據實際情況來進行ABB 工業機器人示教系統教學項目的設計，ABB 工業機器人示教系統教學項目設計內容主要包括了以下幾個方面的實訓項目。

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

（2）ABB 工業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，再將相關的程序導入ABB 工業機器人的系統中，接著在進行程序的調試，使工業機器人可以完成操作工作并且可以再現。

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

（4）ABB 工業機器人碼垛的實訓。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 工業機器人手抓安裝的實訓。將工業機器人的手抓氣動管路還有調試氣動管路，同時要確保安裝的準確性。

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

（7）ABB 工業機器人和PLC 的通信實訓。要將ABB 工業機器人和s7-200 之間的信息數據進行讀取。

（8）ABB 工業機器人的分揀實訓。要使ABB 工業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 工業機器人示教系統項目設計的特點

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

（2）拓展性。教學項目設計的基礎都是上下料的應用，當學生了解和掌握工業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，并且適用于有關的工作崗位。

（3）二次開發性。可以讓學生將在專業課程中所學習到的理論內容在實際的操作試驗中加以應用，可以設計創新ABB 工業機器人的夾手等，既可以培養創新創造能力，還能培養動手能力。

5 結語

工業機器人的研究制造正在不斷地發展，但是在實際的專業教學過程中還存在一定的局限性，所以，只有研究設計出具有科學性和可靠性的機器人示教項目，才能推動機器人產業的發展，