ABB 工业机器人示教系统教学项目设计研究

2019-11-11徐淑英

中国设备工程 2019年20期

徐淑英

（湖南现代物流职业技术学院，湖南长沙 410007）

教学项目设计是学校老师面对学生，针对所学课程中的某一门课程所设计的教学内容。在工业机器人示教系统的教学项目设计中，老师要确定好工业机器人示教系统的课程定位发展方向，明确好教学项目设计的设计思路，拟定好教学项目课程的教学方法还有教学内容，并且根据实际情况制定出相应的考核方式等，将柔性生产线的机器人的上下料当作背景，解析了机器人的相关工作过程，还有ABB 的在线编程以及离线编程，将工业机器人的教学项目进行总结，才能设计出具备科学性的教学项目设计。

1 工业机器人现阶段的发展概况

目前，机器人的产业发展正处于迅速发展的阶段，日本在工业机器人的发展过程中，主要研制生产仿真机器人和娱乐机器人，并且奇迹人的保有数量在全球的前列位置。美国还有德国也是工业机器人的发展强国，工业机器人的研制发展还推动着美国和德国的经济发展增长，在他们的就业岗位中，普遍都会利用到工业机器人。德国工业机器人主要呈现出分工合作的产业化模式，利用工业机器人个体中的智能化，然后通过数据交互的应用来实现工业机器人的高度智能化。智能化模式可以使不同生产设备之间可以协同生产工作，还能在外部有变化的时候即时做出反应，由此可见，生产端反应了处于信息时代的个性化需求，使工业化生产正逐渐从生产标准化转向生产个性化。与德国的工业机器人发展相比，美国侧重于智能机器人的发展，但是我国的工业机器人发展与之相比，还处于相对落后的阶段，并且缺乏研制工业机器人的专业人才。因此，本文以ABB 工业机器人作为研究对象，来进行工业机器人示教系统教学项目设计的研究。

2 研究背景及相关方法

在柔性自动化的生产线中，普遍情况都会采用机器人作为上下料，所以本文就已此作为研究对象，以图1 的柔性自动化生产线进行举例，生产线中的第五站就是上下料站。第五站的上下料站将六轴机器人设置为进行工件搬运的设备，在实际的运作过程中，主要是通过气动机械手的运动，然后从上料的监测站中将工件搬送到加工站。机械手的工作原理，是利用电磁阀来控制生产线中的气动装置，以进行工件的抓取，搬运站中还设有联机的控制装置，上位机中主要包括了电脑还有PLC 等装置。在生产线实际的运行过程中，工业机器人的定位主要是通过示教编程或者离线编程进行确立，气动电磁阀所进行的工件抓取是通过PLC 来进行控制，在整体的生产线运作过程中，都是通过不同的搬运路线进行搬运的，然后，上下料的完成过程是通过利用在线示教和离线编程来进行。

图1

要控制好生产过程就要知道机器人的操作过程。普遍情况下，工业机器人都属于“示教再现型”的机器人类型，“示教”就是机器人所进行学习的过程，在该过程的进行中，相关技术操作工作人员要教机器人该如何开展工作，然后相关的操作程序还有操作记忆会通过机器人所带的操作系统来加以记录，接着，机器人会在记录信号的指引下进行工作。现阶段下有两种示教方式，一种是直接示教，另外一种是离线示教。

（1）直接示教。工业机器人技术操作工作人员通过利用视角器，针对机器人的手来进行示教，在进行示教的过程中，可以将工业机器人的各个关节角度通过多通道记录仪来进行记录，接着机器人按照记录信号将相应的关节角度的动作在线出来，以达到人们针对机器人所实施的编程目标。

（2）离线示教。离线示教也是离线编程，在实际开展离线编程的时候，不针对工业机器人示教内容开发来进行示教，要脱离实际的工作环境，再来生成相关的示教数据，对工业机器人所开展的示教要具有一定的间接性。在进行离线示教的时候，要使用计算机中的内储存模型，不要求工业机器人要开展实际的运作操作，而且可以以示教结果作为基础，针对工业机器人的运动操作进行仿真，以保证示教内容的科学性，还有机器人可以按照工业机器人技术操作人员的设定来进行工作和操作。

3 ABB 工业机器人示教系统项目设计的内容

通过ABB 工业机器人在实际的控制操作中可以发现，工业机器人示教系统中的教学项目的设计中务必要包括下面7个方面的教学内容：

（1）构成工业机器人相关的识别硬件，机器人的的各轴，还有电机、连接线缆各连接接口，还需要了解控制柜的硬件结构，并且介绍相关的线缆连接。

（2）将示教器的基本操作还有示教器的相关使用注意事项进行明确，确立坐标系、示教操作还有操作作业的编辑，把控好自动执行的设立，设定好相关的系统，还有系统诊断功能和系统基本指令以及报警信息系统都要进行完善和确立。

（3）工业机器人示教系统中还需要包括外围接口、线缆连接口、气路接口、通讯接口还有PLC 的连接口还有电能的连接接口等。

（4）码垛应用的实际操作，还有机器人末端夹手的连接，机器人在运作过程中，搬运码垛的操作。

（5）工业机器人的绘图性能，确保机器人的绘图笔可以正常连接，以保证机器人可以进行绘图操作。

（6）在工业机器人的装配方面，要设计工业机器人转配系统的配置认知，还要设计机械装配工艺的学习课程。

（7）针对工业机器人所进行的离线编程，要以ABB 机器人作为基础来分析制定出离线编程的方法，并且离线程序的编写要具备简单性和易操作性。

相关专业学生要掌握控制器的编程，还要了解变频器还要电气控制和电机控制、液压和气动的知识、工业机器人的技术应用，以及传感器知识、检测技术知识等多方面的知识内容，才能学习上述内容。另外，在设计工业机器人示教系统教学项目内容时，要让学生可以在实际的学习课堂中进行使用，还可以让机器人在实际的工作岗位中可以进行对接。所以，务必要根据实际情况来进行ABB 工业机器人示教系统教学项目的设计，ABB 工业机器人示教系统教学项目设计内容主要包括了以下几个方面的实训项目。

（1）ABB 工业机器人的在线示教编程。通过示教器的使用，来实现相关文件的创建和保存，还有手动进行操作的6个轴，按照老师所制定的相关路径，利用示教器来完成工业机器人的手臂运行，并且使其实现再现。

（2）ABB 工业机器人的离线示教编程。通过打磨工艺中运动轨迹的模拟，然后在进行程序的编写，在程序编写完成之后，再将相关的程序导入ABB 工业机器人的系统中，接着在进行程序的调试，使工业机器人可以完成操作工作并且可以再现。

（3）ABB 工业机器人搬运的实训。通过示教器的使用，将柔性自动化生产线中第五站工作站的工作作业完成。

（4）ABB 工业机器人码垛的实训。通过示教器的使用，在摆放工件的时候，可以按照品字形进行摆放，每两个工件放置在一层。

（5）ABB 工业机器人手抓安装的实训。将工业机器人的手抓气动管路还有调试气动管路，同时要确保安装的准确性。

（6）ABB 工业机器人的绘图实训。在工业机器人的手部位置绑定上白板笔，以确保工业机器人可以将所制定的图形进行绘制。

（7）ABB 工业机器人和PLC 的通信实训。要将ABB 工业机器人和s7-200 之间的信息数据进行读取。

（8）ABB 工业机器人的分拣实训。要使ABB 工业机器人可以完成相机工件的分拣，并且可以按照形状和颜色来开展分拣工作。