淺談《工業機器人仿真與離線編程》課程建設

陳圣明　廖夢筆　袁雪瓊

摘要：工業機器人仿真與離線編程是工業機器人技術專業的核心課程，本文結合湖南信息職業技術學院的實際情況和教學經驗，圍繞課程簡介、課程目標、教學內容、教學實施以及考核評價等方面淺談一些基本的課程設計與相關安排，以期和讀者共享與參考。

關鍵詞：工業機器人;RobotStudio;課程建設

中圖分類號：G712.3;TP242.2-4文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）06-0114-01

Abstract：Industrialrobotsimulationandofflineprogrammingarethecorecoursesofindustrialrobottechnology.ThisarticlecombinestheactualsituationandteachingexperienceofHunanInstituteofInformationTechnology，focusingonthecourseintroduction，courseobjectives，teachingcontent，teachingimplementation，assessmentandevaluation.Somebasiccoursedesignandrelatedarrangements，withaviewtosharingandreferencewithreaders.

Keywords：industrialrobot;RobotStudio;courseconstruction

引言：工業機器人仿真與離線編程是工業機器人技術專業的必修課程，也是專業核心課程。設置本課程主要基于：一是工業機器人成本較高，品牌眾多，且產品型譜較豐富，實訓設備采購需要大量資金，利用仿真軟件可以讓學生接觸更多型號以及不同品牌的機器人。二是利用仿真軟件，使學生能夠在實際操作設備之前，明確操作規程和方法，對設備結構、功能、運動軌跡以及操作安全注意事項等方面加深印象，提升設備操作安全。三是工業機器人在各行各業的應用越來越廣泛，為滿足教學需要，學院需要采購一定數量的相同型號工業機器人，這使得在有限的經費預算下限制了工業機器人應用集成系統或成套生產線設備的采購，因此，針對學校在預算有限的情況下，開設工業機器人仿真課程，利用仿真軟件創建和實訓平臺以及生產現場完全一致的工作站進行教學是有效的解決方式之一。

1課程簡介

結合專業人才培養方案以及該課程在學生前后所修課程之間的關聯，我院將其安排第3學期開設，總學時為72課時，包括理論24課時，實踐48課時，總計4學分。本課程以RobotStudio6.07作為仿真平臺，以實際工作過程為導向，通過任務驅動的方式，并結合5個實際案例開展教學，培養目標是學生綜合運用所學知識創建工作站、構建模型，設定符合工藝要求的設備運動軌跡以及編程實現符合實際情況的動態仿真，為后續的頂崗實習以及就業崗位奠定仿真技能基礎。

2課程目標

通過本課程的理論學習與實踐操作，培養學生運用仿真與離線編程技術解決“工業機器人應用方案建模與離線仿真階段”相關問題的能力。在本課程的學習中滲透創新創業、課程思政、校風校訓以及職業素養等方面的教育，使學生形成認真負責的工作態度和嚴謹的工作作風，有利于后續課程學習和職業生涯發展。

3教學內容

項目1：構建簡單運動軌跡的工作站（6課時）。主要內容為了解什么是工業機器人仿真應用技術;學會如何安裝軟件，創建和保存文件;學會如何在RobotStudio中完成工作站的布局;創建工件和工具坐標;利用虛擬示教器操作機器人，讓機器人完成簡單的運動軌跡。

項目2：創建碼垛機器人工作站（6課時）。主要內容為學會使用RobotStudio的建模功能并進行相關設置;學會第三方軟件創建的模型如何導入與設定（例如利用第2學期所學的SolidWorks繪制工具、夾具等模型，完成模型的導入與設定）;學會創建機械裝置;學會創建工具并完成安裝。

項目3：激光切割機器人離線軌跡編程（6課時）。主要內容為學會創建工件的機器人軌跡曲線示教;學會生成符合工藝要求的軌跡路徑;學會調整軌跡目標點;理解機器人軸配置參數的概念以及如何調整;了解離線軌跡編程的關鍵點;學會使用離線軌跡輔助編程工具。

項目4：搬運機器人工作站仿真與編程（12課時）。主要內容為理解Smart組件的概念，了解子組件的種類和功能;學會用Smart組件創建動態輸送鏈和動態夾具;學會設定工作站邏輯，包括機器人IO信號的創建;理解并掌握RAPID語言的程序結構、語法規則、常用數據類型和指令;編寫搬運工作站程序并仿真運行。

項目5：創建帶外軸的機器人工作站（6課時）。主要內容為學習帶外軸的機器人系統創建方法和運行軌跡的創建方法。

項目6：示教器用戶自定義界面（6課時）。主要內容為了解ScreenMaker的功能;學會設定與示教器用于自定義界面關聯的RAPID程序和數據;學會使用ScreenMaker創建、調試和修改示教器用戶自定義界面。

4教學實施與考核評價

課程的教學實施應充分考慮學生的實際情況以及課程自身的定位和目標等多方面因素，高職學生普遍理論基礎較為薄弱而動手實踐能力相對擅長，而工業機器人仿真與離線編程本身作為一門實操性很強的課程，應當注重培養學生的實操技能和自主學習能力，以項目為導向，通過設定任務來驅動學生，使學生掌握工業機器人虛擬仿真和編程方法。此外，學生在完成任務之后，可以設置成果展示環節，學生之間分組互評，提高學生的課堂參與度與團隊協作能力。

課程的考核成績包含平時成績與期末考試成績兩部分，分別占比60%和40%。平時成績包含課堂考核、平時表現與綜合過程考核三部分：（1）課堂考核指對應教學任務書中考核內容的考核情況（一學期對每個學生至少有5次以上的考核情況記載），占比20%;（2）平時表現指學生出勤、上課紀律、課堂參與度和課后作業完成情況等，占比30%;（3）綜合過程考核指對全班學生同時實施的過程考核項目，占比50%。

5結語

本文從課程簡介、課程目標、教學內容、教學實施建議、考核與評價等方面講述了《工業機器人仿真與離線編程》的課程建設，回答了“為什么學”、“學什么”、“怎樣學好”、“怎么教學和考核”等問題，基于各個教學案例和教學過程的綜合考核，多方位的評價學生的學習效果，能較好的促進學生對課程的學習熱情。

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作者簡介：陳圣明（1989-），男，江西井岡山人，湖南信息職業技術學院電子工程學院專任教師。