淺談《工業機器人離線編程與仿真》課程建設

常州信息職業技術學院 支則君 眭翔 涂琴 吳琪

引言

工業機器人的應用可以提高工業生產自動化水平，突破技術和成本限制[1]。隨著科技的進步以及現代化進程的加快，傳統示教模式弊端日漸呈現，采用機器人離線編程可以提高現場示教的效率，通過虛擬仿真軟件將三維模型導入仿真環境，建立虛擬碼垛工作站，可以提高編程效率，應用越來越廣泛[2]。

隨著各高校工業機器人技術專業的增多，離線編程課程開設越來越普及，本文針對該課所授內容，討論一些基本的課程設計與安排，望后期可作參考。

1 課程簡介

本課程在第二學年的上學期開設，是高等職業技術學院工業機器人專業課程，在完成了本專業大部分專業課程學習之后，作為能力提升的一門專業課程，為后續畢業頂崗實習打下基礎，也為今后工作中的工業機器人編程調試崗位打下理論基礎。其功能與教學目標是：通過學習機器人離線軟件，完成機器人加工路線的制定，掌握復雜機器人工作站的搭建與使用方法，使學生能綜合運用前修課程所學知識和掌握的技能，培養學生靈活掌握軟件的應用能力，具有制定機器人加工軌跡的專業基本能力，并掌握在實施中不斷優化工藝方案的綜合技能，實現與實際情況符合的動態仿真。

2 課程目標

通過以實際工作任務為驅動，以實際工作過程為導向的教學活動，訓練和提高學生的數控加工與編程技術，使其能夠運用離線編程軟件對機器人工作站進行造型、建模及自動編程，為未來從事相關崗位的工作奠定能力基礎。

知識目標分為：熟悉機器人工作站的建立；熟悉機器人坐標系的使用與建立；熟悉機器人仿真模擬的過程；

能力目標：能建立復雜工作站；能對機器人搬運、分揀工作軌跡進行編制；能在不同坐標系中進行示教及軌跡的編制；能對實際工作站的情況進行模擬仿真。

3 課程項目分配

項目1 初識離線編程軟件

能力目標：（1）會熟練安裝軟件，保存和創建機器人工程文件；（2）會創建工程文件；（3）會對軟件界面進行簡單的編輯和操作。

項目2 創建仿真機器人工作站項目

主要內容為機器人的屬性、工具、工裝、工件、TCP 點設置。

其能力目標：

（1）會對機器人各屬性包括顏色、尺寸、名字、visible、edge visible 進行設置；

（2）能添加內部工具庫到機器人法蘭盤中心、能導入外部三維夾具、能對其屬性進行設置、能建立機器人仿真程序，會仿真夾具開合；

（3）能導入內外部工裝到指定位置能修改工裝屬性的各參數。

項目3 離線示教編程與程序修正

主要內容為用離線編程軟件編程、虛擬示教器示教編程（動作指令）、虛擬示教器示教編程（附加指令）、工具與用戶坐標系的創建與使用、虛擬電機與傳送帶的使用。

能力目標：

（1）運動指令的組成、示教點的指令行的組成、循環語句的組成和概念；

（2）偏移命令的設置流程、跳轉命令的設置過程、for 語句的組成、I/O 端口的作用和內容意義；

（3）寄存器的概念和意義、設置過程；

（4）工具和用戶坐標系的概念和使用方法及步驟、工具坐標系和用戶坐標系的建立過程、調用用戶坐標系和工具坐標系的程序的指令組成、直線和圓弧轉臺的虛擬電機建立和使用步驟、機器人信號的概念和與虛擬電機間交互步驟。

項目4 分揀搬運工作站的仿真

能力目標：會建立指定的搬運和分揀工作站完成指定的搬運和分揀動作。

項目5 復雜軌跡的繪制

主要內容包括復雜軌跡的繪制、復雜軌跡繪制與搬運的銜接。

能力目標為：會建立程序使機器人的末端按復雜軌跡例如s、w、u 形軌跡行走、會導入外部圖形到指定的工件或者工裝上、會沿著不同圖形的外圍進行復雜軌跡的繪制。

4 課賽結合、雙創佳績

在上課之余，結合哈工海渡比賽，將比賽項目融入項目的練習中，提高學生的實際操作能力，同時該比賽還有很多創新元素，能更好地激發學生的創造力，而且在授課過程中，可以挖掘很多學習能力比較強的學生，通過這部分學生建立仿真比賽興趣小組，結合比賽帶動他們的積極性，激發他們對仿真軟件的熱愛，做很多具有實際意義的工作站，他們所設計的機構和工作站，可以用于申報實用和發明專利，這對學生和老師來說是雙創的好辦法，也能為后期的省級、國家級技能大賽和挑戰杯的備賽打下良好的基礎。