工業機器人技術課程實踐教學方法

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摘要《工業機器人技術》課程已成為新工科建設的新熱點。針對該問題，結合工業機器人技術的課程特征，以六自由度工業機器人本體、末端執行器、示教器等關鍵部件作為理論講授主體，以OTC焊接機器人集成與應用為例，探究了一種教學實踐方案。

關鍵詞工業機器人技術；新工科；教學實踐方案

1引言

“2015智能制造國際會議”主旨報告指出，我國雖已成為全球制造大國，但仍處于價值鏈的低中段，與先進國家相比仍有較大差距[1]。為此，包括新工科建設在內的一系列國家戰略方針出臺，用以應對國家規劃，適應科技及產業變革，實現制造業升級，支撐服務創新驅動的發展[2]。新工科以新經濟、新產業為背景，一方面要設置和發展一批新興工科專業，另一方面要推動現有工科專業的改革創新。其首先是指針對新興產業的專業，如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，也包括傳統工科專業的升級改造[3-4]。那么，如何在傳統工科教學中探索一種適應新工科建設主旨的學生培養模式，將成為新工科建設順利實施的難點。工業機器人技術作為新工科中的智能科學與技術類學科，滲透到制造業的各個領域，該課程的學習毋庸置疑地對工科學生的就業乃至適應未來社會的發展起著舉足輕重的作用[5]。因此，如何在課堂上讓學生快速掌握工業機器人技術的同時，又能讓其親身體驗工業機器人在工科領域中的作用，將成為新工科背景下工業機器人技術課程教育面臨的一道難題。綜上，本人憑借多年從事工業機器人相關技術的研究，以教學經歷為基礎，將工業機器人技術內容分為以六自由度工業機器人本體、末端執行器、示教器等為主的關鍵部件，并以OTC焊接機器人集成與應用為例，探究了一種教學實踐方案。旨在提高學生對工業機器人技術理解的基礎上，為工業機器人技術乃至相關課程的教學提供一種詳實的探索模式。

2實驗平臺簡介

實驗平臺包含理論平臺和實操平臺。理論平臺為具有六自由度的型號為IRB1410的ABB工業機器人，主要用于工業機器人基本結構、理論知識及預備實操的講解。理論講解如下所述：先對機器人本體的結構進行講解，使學生明確各個軸的位置、軸的轉向功能、軸間臂的名稱、軸原點位置及調軸回零點的方式。然后，講解示教器的使用方法，為學生講解示教控制機器人的方法。明確示教器中按鍵的功能，以分類講解按鍵的方法，講解示教器的操作，用以讓學生可以通過學習ABB示教器操作的同時，還可推導其他機器人示教器的使用。最后，通過示教器在線編程，編寫的工件碼垛程序，使得機器人可以自動完成該碼垛任務。為使學生進一步理解工業機器人的基本結構、關鍵部件的作用，達到靈活應用工業機器人的目的，在講解了上述理論平臺的基礎上，變換工業機器人本體，以同樣具有6自由度的OTC焊接機器人為例，建立實操平臺，組織學生完成教學實踐活動，按要求完成以下任務：探索OTC焊接機器人示教器的使用；探索完成焊接機器人的啟弧、滅弧；分組完成焊接機器人在鐵板上寫字的任務。（1）OTC焊接機器人概述：該機器人本體與理論講解中的ABB機器人本體類似，具有6個自由度，承載6kg，示教器與控制柜。在第6軸的法蘭盤上安裝焊槍末端執行器。該焊接系統為日本OTC公司的焊接系統，包括DM-500焊接電源、送絲機構、機器人水冷焊槍系統、絲盤架、電纜、氣管等。（2）字體的焊接：設計需要焊接的文字，以“田”字為例。根據文字規劃路徑，路徑先豎（路徑1）后橫（路徑2）。示教器編寫程序如下：程序編寫完成后，點擊“工位分配”，輸入程序名，點擊寫入。然后將示教器的開關扭到自動，控制器扭到自動，按下啟動按鈕移動到安全位置等待機器人焊接完成。

3小結

工業機器人技術是新工科建設的熱點內容，探究工業機器人技術課程的教學實踐方案與培養學生對其知識點的掌握具有重要的教學意義。為此，本文在剖析了工業機器人關鍵結構的基礎上，以OTC焊接機器人為例，設計了一種教學實踐方案，旨在為工業機器人的教學提供詳實的探索模式。

作者：王成琳 谷明信 羅天洪 吳光永 單位：重慶文理學院機電工程學院