楊明

【摘要】工業(yè)生產(chǎn)中機器人的廣泛應用匯導致國內(nèi)的一些專業(yè)機器人人才供不應求，再加上當前的工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學系統(tǒng)剛剛起步，因此對于ABB工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的相關(guān)課程設(shè)計并不完善。文章針對ABB工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學項目設(shè)計展開探析。

【關(guān)鍵詞】ABB工業(yè)機器人；示教系統(tǒng)；教學項目設(shè)計

【基金項目】廣西教育科學“十二五”規(guī)劃2015年度資助經(jīng)費重點課題——“校企合作工業(yè)機器人應用與維護專業(yè)課程開發(fā)的實踐與研究”，項目編號：2015A018。

一、前言

隨著我國社會快速地發(fā)展，各項科學技術(shù)取得了非常大的進步，機器人示教系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用的同時也發(fā)揮出了非常大的作用。其中對于示教器的研究進入到了一個全新的研發(fā)階段。機器人技術(shù)的興起是在20世紀70年代，機器人示教器的發(fā)展得益于國外機器人技術(shù)，并且其研發(fā)技術(shù)相對來說非常成熟、穩(wěn)定。雖然我國對于示教器的相關(guān)研究比國外機器人示教器的研究起步較晚，但是并不落后，同樣取得了非常好的研發(fā)成果，很多機器人示教器的研發(fā)過程都是自主進行的。對于示教器的研究一般有兩種方式，其中一種是“實體-實體”的形式。在這種形式下，實體機器人是由實體示教器進行控制的，這種“實體-實體”的機器人實數(shù)器研究形式，是當前機器人示教器的主要研究方向，也就是自主示教器系統(tǒng)的研究；另外一種機器人示教器的研發(fā)形式是“虛擬-實體”，這種示教器研究形式與“實體-實體”的研發(fā)形式不同，實體機器人是由虛擬示教器進行示教。隨著實體-實體的研究方式是主要的研究方向，但是，而“虛擬-實體”的研究形式隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及，也越來越受到重視。這兩種機器人示教器研發(fā)形式都有一定的優(yōu)勢，但也存在著一定的不足，即在進行示教的過程中都會受到場地的影響，不能夠隨時隨地地進行機器人示數(shù)。為了能夠?qū)C器人示教器的應用進行一定的完善，本文將以ABB工業(yè)機器人示教器為實例展開一定的分析。

二、工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展受到了國家的高度重視，已經(jīng)被列入了重點發(fā)展領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人市場在全球名列前茅，全國的機器人市場銷售具有非?？捎^的前景。

各個國家對于機器人產(chǎn)業(yè)都投入了非常多的精力，因此機器人產(chǎn)業(yè)在國際的發(fā)展中處于非常快速的階段，特別是“機器人王國”日本的仿人和娛樂機器人，在國際上都享有名聲，并且日本的這種機器人在全球數(shù)量領(lǐng)先，這也說明了日本“機器人王國名字”的由來。對于發(fā)達國家美國和德國來說，它們的機器人發(fā)展也是非常突出的，特別是通過機器人的發(fā)展帶動國家經(jīng)濟的發(fā)展。其中，德國在實際生產(chǎn)過程中，在每一個工作崗位上幾乎都有機器人參與工作，并且?guī)缀趺克膫€人當中就有一個是機器人，與人類進行分工合作，有效地提高了工作效率。這也實力印證了德國提出的“以有形的手引導無形的手”，即機器人參與到實際工作當中。這種具有一定智能的機器人個體，通過交互有效地提高了工業(yè)生產(chǎn)高度智能化的水平。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，都要歸結(jié)于隨著信息時代的到來人們對于大量個性化的需求。美國在機器人發(fā)展事業(yè)上重點關(guān)注智能機器人的發(fā)展，并且給予機器人各種人的主觀感受，即嗅覺、視覺、觸覺等，特別是美國的智能機器人具有視覺和觸覺等功能，能夠在航天事業(yè)以及汽車工業(yè)中進行廣泛的應用。不僅如此，太空機器人和一些軍用機器人技術(shù)都已經(jīng)實現(xiàn)。當前的機器人技術(shù)都得到了非常大的發(fā)展。

三、基于ABB工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學項目設(shè)計策略

（一）教學項目研究背景及方法

當前的工業(yè)生產(chǎn)中，柔性自動化生產(chǎn)線會采用機器人來進行上下料的工作，本文對于工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學項目設(shè)計研究都是根據(jù)柔性自動化生產(chǎn)線展開的。在柔性自動化生產(chǎn)線中，通過一些示教編程和離線編程完成對工業(yè)機器人的定位和操作，從而實現(xiàn)上下料的工作。要想讓機器人更好地完成上下料的操作過程，就需要對機器人如何進行操作有一定的了解。工業(yè)中常用的機器人一般都是示教再現(xiàn)型的，這種機器人只需要進行過程的學習，教會機器人如何進行工作，然后機器人中的系統(tǒng)就會將這些工作過程和具體步驟進行記憶，機器人就能夠按照這些記憶進行工作，實現(xiàn)再現(xiàn)。

示教再現(xiàn)有兩種方法，其中一種是對機器人進行直接示教，就是工作人員將操作步驟直接示教給機器人，進行手把手的教學，在機器人將動作進行記憶之后，再進行示教器示教項目開發(fā)。在進行這一環(huán)節(jié)時，操作人員要將一系列的操作動作都教給機器人，在進行機器人示教的過程中，要注意對機器人各個關(guān)節(jié)的角度進行觀察和分析，并進行記錄，之后可以讓機器人根據(jù)所記錄的關(guān)節(jié)角度來進行示教。第二種示教方式是離線示教。與直接示教不同的是，不針對實際作業(yè)的機器人進行示教，而是在不進行作業(yè)的情況下對示教數(shù)據(jù)進行生成，然后再通過一定的方式傳送給機器人。離線示教法在實際的操作過程中是使用計算機來進行運行的，而不是利用機器人產(chǎn)生運動，并且還能夠通過示教結(jié)果使機器人進行模仿，從而使機器人能夠按照操作人員的意向進行正確操作。

（二）基于ABB工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學內(nèi)容、項目及特點

ABB工業(yè)機器人在進行實際的操作過程中，要對示教系統(tǒng)的教學項目進行一定的了解，其中教學項目包括以下幾個方面。第一點，機器人對硬件的識別。機器人對硬件系統(tǒng)進行的識別包含機器人各軸、電機、連接接口和連接纜線的識別，還要將控制柜的相關(guān)硬件結(jié)構(gòu)進行一定的了解，控制柜中的線纜連接也屬于要進行了解的內(nèi)容。第二點是對機器人進行的示教操作。對機器人展開示教的兩種方法已經(jīng)在上文中進行了詳細的描述，其中主要有兩種方式——直接示教和離散示教。在示教器使用過程中有很多要進行注意的事項，其中有坐標系、示教、報警信息、自動執(zhí)行等基本操作，對于這些基本操作，在實際的示教器操作過程中要進行注意。第三點，外圍接口和線纜連接口、通信接口、PLC連接接口、電腦連接接口等。第四點，對機器人末端的夾手的連接進行示教，以及機器人搬運碼垛的操作。第五點，對機器人的繪圖操作進行一定的了解，讓機器人進行繪圖筆的連接，從而實現(xiàn)機器人繪圖。第六點，機器人進行裝配。讓機器人能夠?qū)⒀b配系統(tǒng)進行認知，較好地學習機械裝配工藝。第七點，機器人進行離線編程。讓機器人進行編程的記憶，對離線程序能夠進行簡單的編寫。這些內(nèi)容都是進行工業(yè)機器人示教系統(tǒng)教學項目中所涉及的內(nèi)容。要想讓機器人進行更好的記憶，學生就需要掌握可編程控制器、電機與電氣控制、機器人技術(shù)應用、傳感器等各個學科方面的知識，將這些知識進行熟練掌握之后才能夠進行機器人示教。其次，學生還需要學會如何與機器人進行工作崗位的對接，并且將教學項目中的設(shè)計內(nèi)容和研究成果應用到機器人示教當中。

基于ABB機器人示教系統(tǒng)教學項目設(shè)計內(nèi)容具體有以下幾項。第一項是ABB機器人在線示教編程，其中實訓項目的教學內(nèi)容是示教器的使用、創(chuàng)建文件、保存文件和手動操作6個軸。第二項是ABB機器人在線示教編程，這一實訓項目的主要教學內(nèi)容是用示教器按教師指定路徑完成機器人手臂的運行并再現(xiàn)。第三項實訓項目是ABB機器人離線編程，這其中的實訓項目教學內(nèi)容是模擬打磨工藝的運動軌跡，完成程序的編寫。第四項實訓項目是ABB機器人離線編程，這一實訓項目的主要內(nèi)容與第三點不同，主要是將完成的程序?qū)階BB中，進行程序的調(diào)試，完成動作之后實現(xiàn)再現(xiàn)。第五項實訓項目是機器人搬運實訓，這個實訓項目教學內(nèi)容是利用示教器完成柔性自動化生產(chǎn)線的第五工作站的作業(yè)。第六項實訓項目是機器人碼垛實訓，實訓項目教學內(nèi)容是利用示教器將工件按“品”字形擺放，每層放置兩個工件。第七項實訓項目是機器人手抓安裝實訓，這一實訓項目的教學內(nèi)容是安裝機器人的手抓，調(diào)試氣動管路，確保手抓安裝正確。第八項實訓項目是機器人繪圖實訓，這一實訓項目教學內(nèi)容是將機器人手部綁定白板筆，完成指定的圖形繪制。第九項是機器人與PLC通信實訓，這項實訓項目的教學內(nèi)容是實現(xiàn)ABB與s7—200間的數(shù)據(jù)讀取。第十項實訓項目是機器人分揀實訓，實訓項目教學內(nèi)容是機器人與相機通信，按照形狀、顏色來完成機器人的分揀工作。

四、結(jié)語

在ABB工業(yè)機器人示教系統(tǒng)的教學項目設(shè)計策略研究當中，需要讓學生進行基礎(chǔ)知識的學習，將基礎(chǔ)的編程操作和理論知識進行熟練的掌握。其次還需要學生對機器人示教技術(shù)有一定深厚的興趣，能夠進行創(chuàng)新的研究。隨著國家對機器人事業(yè)的重視度不斷提高，工業(yè)機器人的教學質(zhì)量也應當進行一定的提高，使機器人事業(yè)得到更好的發(fā)展。

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