工业机器人技术课程实践教学方法

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摘要《工业机器人技术》课程已成为新工科建设的新热点。针对该问题，结合工业机器人技术的课程特征，以六自由度工业机器人本体、末端执行器、示教器等关键部件作为理论讲授主体，以OTC焊接机器人集成与应用为例，探究了一种教学实践方案。

关键词工业机器人技术；新工科；教学实践方案

1引言

“2015智能制造国际会议”主旨报告指出，我国虽已成为全球制造大国，但仍处于价值链的低中段，与先进国家相比仍有较大差距[1]。为此，包括新工科建设在内的一系列国家战略方针出台，用以应对国家规划，适应科技及产业变革，实现制造业升级，支撑服务创新驱动的发展[2]。新工科以新经济、新产业为背景，一方面要设置和发展一批新兴工科专业，另一方面要推动现有工科专业的改革创新。其首先是指针对新兴产业的专业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，也包括传统工科专业的升级改造[3-4]。那么，如何在传统工科教学中探索一种适应新工科建设主旨的学生培养模式，将成为新工科建设顺利实施的难点。工业机器人技术作为新工科中的智能科学与技术类学科，渗透到制造业的各个领域，该课程的学习毋庸置疑地对工科学生的就业乃至适应未来社会的发展起着举足轻重的作用[5]。因此，如何在课堂上让学生快速掌握工业机器人技术的同时，又能让其亲身体验工业机器人在工科领域中的作用，将成为新工科背景下工业机器人技术课程教育面临的一道难题。综上，本人凭借多年从事工业机器人相关技术的研究，以教学经历为基础，将工业机器人技术内容分为以六自由度工业机器人本体、末端执行器、示教器等为主的关键部件，并以OTC焊接机器人集成与应用为例，探究了一种教学实践方案。旨在提高学生对工业机器人技术理解的基础上，为工业机器人技术乃至相关课程的教学提供一种详实的探索模式。

2实验平台简介

实验平台包含理论平台和实操平台。理论平台为具有六自由度的型号为IRB1410的ABB工业机器人，主要用于工业机器人基本结构、理论知识及预备实操的讲解。理论讲解如下所述：先对机器人本体的结构进行讲解，使学生明确各个轴的位置、轴的转向功能、轴间臂的名称、轴原点位置及调轴回零点的方式。然后，讲解示教器的使用方法，为学生讲解示教控制机器人的方法。明确示教器中按键的功能，以分类讲解按键的方法，讲解示教器的操作，用以让学生可以通过学习ABB示教器操作的同时，还可推导其他机器人示教器的使用。最后，通过示教器在线编程，编写的工件码垛程序，使得机器人可以自动完成该码垛任务。为使学生进一步理解工业机器人的基本结构、关键部件的作用，达到灵活应用工业机器人的目的，在讲解了上述理论平台的基础上，变换工业机器人本体，以同样具有6自由度的OTC焊接机器人为例，建立实操平台，组织学生完成教学实践活动，按要求完成以下任务：探索OTC焊接机器人示教器的使用；探索完成焊接机器人的启弧、灭弧；分组完成焊接机器人在铁板上写字的任务。（1）OTC焊接机器人概述：该机器人本体与理论讲解中的ABB机器人本体类似，具有6个自由度，承载6kg，示教器与控制柜。在第6轴的法兰盘上安装焊枪末端执行器。该焊接系统为日本OTC公司的焊接系统，包括DM-500焊接电源、送丝机构、机器人水冷焊枪系统、丝盘架、电缆、气管等。（2）字体的焊接：设计需要焊接的文字，以“田”字为例。根据文字规划路径，路径先竖（路径1）后横（路径2）。示教器编写程序如下：程序编写完成后，点击“工位分配”，输入程序名，点击写入。然后将示教器的开关扭到自动，控制器扭到自动，按下启动按钮移动到安全位置等待机器人焊接完成。

3小结

工业机器人技术是新工科建设的热点内容，探究工业机器人技术课程的教学实践方案与培养学生对其知识点的掌握具有重要的教学意义。为此，本文在剖析了工业机器人关键结构的基础上，以OTC焊接机器人为例，设计了一种教学实践方案，旨在为工业机器人的教学提供详实的探索模式。

作者：王成琳 谷明信 罗天洪 吴光永 单位：重庆文理学院机电工程学院