杨明

【摘要】工业生产中机器人的广泛应用汇导致国内的一些专业机器人人才供不应求，再加上当前的工业机器人示教系统的教学系统刚刚起步，因此对于ABB工业机器人示教系统的相关课程设计并不完善。文章针对ABB工业机器人示教系统的教学项目设计展开探析。

【关键词】ABB工业机器人；示教系统；教学项目设计

【基金项目】广西教育科学“十二五”规划2015年度资助经费重点课题——“校企合作工业机器人应用与维护专业课程开发的实践与研究”，项目编号：2015A018。

一、前言

随着我国社会快速地发展，各项科学技术取得了非常大的进步，机器人示教系统在工业生产中得到广泛应用的同时也发挥出了非常大的作用。其中对于示教器的研究进入到了一个全新的研发阶段。机器人技术的兴起是在20世纪70年代，机器人示教器的发展得益于国外机器人技术，并且其研发技术相对来说非常成熟、稳定。虽然我国对于示教器的相关研究比国外机器人示教器的研究起步较晚，但是并不落后，同样取得了非常好的研发成果，很多机器人示教器的研发过程都是自主进行的。对于示教器的研究一般有两种方式，其中一种是“实体-实体”的形式。在这种形式下，实体机器人是由实体示教器进行控制的，这种“实体-实体”的机器人实数器研究形式，是当前机器人示教器的主要研究方向，也就是自主示教器系统的研究；另外一种机器人示教器的研发形式是“虚拟-实体”，这种示教器研究形式与“实体-实体”的研发形式不同，实体机器人是由虚拟示教器进行示教。随着实体-实体的研究方式是主要的研究方向，但是，而“虚拟-实体”的研究形式随着互联网技术的广泛普及，也越来越受到重视。这两种机器人示教器研发形式都有一定的优势，但也存在着一定的不足，即在进行示教的过程中都会受到场地的影响，不能够随时随地地进行机器人示数。为了能够对机器人示教器的应用进行一定的完善，本文将以ABB工业机器人示教器为实例展开一定的分析。

二、工业机器人的发展现状

隨着我国科学技术的发展，机器人技术的发展受到了国家的高度重视，已经被列入了重点发展领域。我国的工业机器人市场在全球名列前茅，全国的机器人市场销售具有非常可观的前景。

各个国家对于机器人产业都投入了非常多的精力，因此机器人产业在国际的发展中处于非常快速的阶段，特别是“机器人王国”日本的仿人和娱乐机器人，在国际上都享有名声，并且日本的这种机器人在全球数量领先，这也说明了日本“机器人王国名字”的由来。对于发达国家美国和德国来说，它们的机器人发展也是非常突出的，特别是通过机器人的发展带动国家经济的发展。其中，德国在实际生产过程中，在每一个工作岗位上几乎都有机器人参与工作，并且几乎每四个人当中就有一个是机器人，与人类进行分工合作，有效地提高了工作效率。这也实力印证了德国提出的“以有形的手引导无形的手”，即机器人参与到实际工作当中。这种具有一定智能的机器人个体，通过交互有效地提高了工业生产高度智能化的水平。这种现象的出现，都要归结于随着信息时代的到来人们对于大量个性化的需求。美国在机器人发展事业上重点关注智能机器人的发展，并且给予机器人各种人的主观感受，即嗅觉、视觉、触觉等，特别是美国的智能机器人具有视觉和触觉等功能，能够在航天事业以及汽车工业中进行广泛的应用。不仅如此，太空机器人和一些军用机器人技术都已经实现。当前的机器人技术都得到了非常大的发展。

三、基于ABB工业机器人示教系统的教学项目设计策略

（一）教学项目研究背景及方法

当前的工业生产中，柔性自动化生产线会采用机器人来进行上下料的工作，本文对于工业机器人示教系统的教学项目设计研究都是根据柔性自动化生产线展开的。在柔性自动化生产线中，通过一些示教编程和离线编程完成对工业机器人的定位和操作，从而实现上下料的工作。要想让机器人更好地完成上下料的操作过程，就需要对机器人如何进行操作有一定的了解。工业中常用的机器人一般都是示教再现型的，这种机器人只需要进行过程的学习，教会机器人如何进行工作，然后机器人中的系统就会将这些工作过程和具体步骤进行记忆，机器人就能够按照这些记忆进行工作，实现再现。

示教再现有两种方法，其中一种是对机器人进行直接示教，就是工作人员将操作步骤直接示教给机器人，进行手把手的教学，在机器人将动作进行记忆之后，再进行示教器示教项目开发。在进行这一环节时，操作人员要将一系列的操作动作都教给机器人，在进行机器人示教的过程中，要注意对机器人各个关节的角度进行观察和分析，并进行记录，之后可以让机器人根据所记录的关节角度来进行示教。第二种示教方式是离线示教。与直接示教不同的是，不针对实际作业的机器人进行示教，而是在不进行作业的情况下对示教数据进行生成，然后再通过一定的方式传送给机器人。离线示教法在实际的操作过程中是使用计算机来进行运行的，而不是利用机器人产生运动，并且还能够通过示教结果使机器人进行模仿，从而使机器人能够按照操作人员的意向进行正确操作。

（二）基于ABB工业机器人示教系统的教学内容、项目及特点

ABB工业机器人在进行实际的操作过程中，要对示教系统的教学项目进行一定的了解，其中教学项目包括以下几个方面。第一点，机器人对硬件的识别。机器人对硬件系统进行的识别包含机器人各轴、电机、连接接口和连接缆线的识别，还要将控制柜的相关硬件结构进行一定的了解，控制柜中的线缆连接也属于要进行了解的内容。第二点是对机器人进行的示教操作。对机器人展开示教的两种方法已经在上文中进行了详细的描述，其中主要有两种方式——直接示教和离散示教。在示教器使用过程中有很多要进行注意的事项，其中有坐标系、示教、报警信息、自动执行等基本操作，对于这些基本操作，在实际的示教器操作过程中要进行注意。第三点，外围接口和线缆连接口、通信接口、PLC连接接口、电脑连接接口等。第四点，对机器人末端的夹手的连接进行示教，以及机器人搬运码垛的操作。第五点，对机器人的绘图操作进行一定的了解，让机器人进行绘图笔的连接，从而实现机器人绘图。第六点，机器人进行装配。让机器人能够将装配系统进行认知，较好地学习机械装配工艺。第七点，机器人进行离线编程。让机器人进行编程的记忆，对离线程序能够进行简单的编写。这些内容都是进行工业机器人示教系统教学项目中所涉及的内容。要想让机器人进行更好的记忆，学生就需要掌握可编程控制器、电机与电气控制、机器人技术应用、传感器等各个学科方面的知识，将这些知识进行熟练掌握之后才能够进行机器人示教。其次，学生还需要学会如何与机器人进行工作岗位的对接，并且将教学项目中的设计内容和研究成果应用到机器人示教当中。

基于ABB机器人示教系统教学项目设计内容具体有以下几项。第一项是ABB机器人在线示教编程，其中实训项目的教学内容是示教器的使用、创建文件、保存文件和手动操作6个轴。第二项是ABB机器人在线示教编程，这一实训项目的主要教学内容是用示教器按教师指定路径完成机器人手臂的运行并再现。第三项实训项目是ABB机器人离线编程，这其中的实训项目教学内容是模拟打磨工艺的运动轨迹，完成程序的编写。第四项实训项目是ABB机器人离线编程，这一实训项目的主要内容与第三点不同，主要是将完成的程序导入ABB中，进行程序的调试，完成动作之后实现再现。第五项实训项目是机器人搬运实训，这个实训项目教学内容是利用示教器完成柔性自动化生产线的第五工作站的作业。第六项实训项目是机器人码垛实训，实训项目教学内容是利用示教器将工件按“品”字形摆放，每层放置两个工件。第七项实训项目是机器人手抓安装实训，这一实训项目的教学内容是安装机器人的手抓，调试气动管路，确保手抓安装正确。第八项实训项目是机器人绘图实训，这一实训项目教学内容是将机器人手部绑定白板笔，完成指定的图形绘制。第九项是机器人与PLC通信实训，这项实训项目的教学内容是实现ABB与s7—200间的数据读取。第十项实训项目是机器人分拣实训，实训项目教学内容是机器人与相机通信，按照形状、颜色来完成机器人的分拣工作。

四、结语

在ABB工业机器人示教系统的教学项目设计策略研究当中，需要让学生进行基础知识的学习，将基础的编程操作和理论知识进行熟练的掌握。其次还需要学生对机器人示教技术有一定深厚的兴趣，能够进行创新的研究。随着国家对机器人事业的重视度不断提高，工业机器人的教学质量也应当进行一定的提高，使机器人事业得到更好的发展。

【参考文献】

[1]潘洪坤.基于ABB工業机器人示教系统的教学项目设计[J].山东工业技术，2017 （08） ：244-245.

[2]潘俊浩，卓勇，侯亮，等.面向ABB IRB4600机器人的虚拟示教系统研究[J].机电工程，2017（12） ：1392-1396.

[3]潘俊浩，卓勇，侯亮，等.一种基于Unity3d的工业机器人示教系统设计方法[J].组合机床与自动化加工技术，2017 （07） ：110-115 .

[4]隋欣.《ABB工业机器人仿真》教学设计——基于RobotStudio[J].现代商贸工业，2016 （31） ：167-168 .

[5]朱洪雷，代慧，题园园.基于ABB IRB120工业机器人的多功能工作站设计与实现[J].现代制造，2016 （36） ：126-127.