工业机器人技术基础及应用教案.docx

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课题

工业机器人概述

目的与要求

知识目标：

掌握工业机器人发展、应用、分类等基本内容。

能力目标：

能进行机器人及示教器配置。

素质目标：

养成遵守工业机器人操作规范的良好品德；培养团队合作、与人交流、善于沟通的品质。

重点

工业机器人的分类机器人示教器配置

难点

ABB工业机器人示教器配置

教具

工业机器人相关应用视频工业机器人仿真软件

复习提问

你所认为的工业机器人样子？

新知识考查点

工业机器人技术及前景

布置作业

任务书

课后回忆

备注

教员

教研室主任批阅

二级院长

复习提问：

你所认为的工业机器人样子？

项目名称：

工业机器人概述

课题引入：

通过观看工业机器人应用视频，提出工业机器人发展、组成、应用、特点等知识。

本节重点：

了解机器人发展，掌握机器人分类及组成，学会机器人示教器配置，按照小组（2人）方式进行，布置任务，完成任务后在课程平台提交本单元的相关任务。

第一步：

提出问题：

1、工业机器人应用的领域非常的广泛，对于工业机器人大家了解吗？

提出工业机器人发展、组成、应用领域、特点等基本内容。

第二步：

自主学习

学生根据教材的内容和视频资料等资料，进行自主学习，

记录在学习过程中存在的问题,并进行小组和老师的讨论。

（对媒体辅助法、讨论法）

（1）工业机器人发展

起源于美国——发展在日本（安川、发那科）——应用在中国常见的2种应用机器人工作站、机器人生产线。

（2）工业机器人组成

本体、驱动器、控制器、末端执行器

（3）工业机器人应用

现阶段工业机器人应用领域大致可以分为抛光打磨、清洗、装配、切割、喷涂/涂胶、机床上下料、码垛/搬运、焊接、铸造业、橡胶/塑料、分拣、整车厂等。

工业机器人在汽车行业应用时可以细致的划分为冲压、焊装、涂装、总装四大领域；

（4）工业机器人分类

从最直观的关节数与结构为例对工业机器人分为：

串联六关节机器人、并联三/四关节机器人（Delta）、水平四关节机器人（SCARA）、七关节机器人（喷涂、协作）。

（5）工业机器人特点

优点：

机器人和自动化技术在多数情况下可以提高生产率，安全性，效率，产品质量和产品的一性；

机器人可以在危险的环境下工作，而无需考虑生命保障或安全的需要；机器人无需舒适的环境，例如考虑照明，空调，通风以及噪音隔离等。

机器人能不知疲倦，不知厌烦地持续工作，他们不会有心理问题，做事不拖沓，不需要医疗保险或假期；

机器人除了发生故障或磨损外，将始终如一地保持精确度；机器人具有比人高得多的精确度。

机器人和其附属设备及传感器具有某些人类所不具备的能力；

机器人可以同时响应多个激励或处理多项任务，而人类只能响应一个现行激励。

缺点：

机器人替代了工人，由此带来经济和社会问题；机器人缺乏应急能能力，除非该紧急情况能够预知并已在系统中设置了应对方案，否则不能很好地处理紧急情况。

需要有安全措施来确保机器人不会伤害操作人员以及与他一起工作的机器（设备）。

机器人尽管在一定情况下非常出众，但其能力在自由度、灵巧度、传感器能力视觉系统、实时响应

（6）示教器配置

第三、四步：

任务设计与实施（多媒体辅助法，讨论法）

（1）在网上下载robotstudio软件

（2）安装软件；

（3）配置示教器；

（4）把示教器页面变为中文格式。

第五步：

反馈评价

各组上交任务书，并进行小组汇报（由老师随即进行抽查），最后老师进行总结，提出本次任务在执行中的优点和存在的共性问题，提醒大家注意，同时布置下节课内容，要求学生自己观看视频资料。

课题

工业机器人工件坐标系建立

目的与要求

知识目标：

掌握机器人工件数据的意义及建立步骤。

能力目标：

能利用机器人进行示教板工件数据的建立，并进行验证

素质目标：

养成遵守工业机器人操作规范的良好品德；培养团队合作、与人交流、善于沟通的品质。

重点

工件数据的建立工具数据的含义

难点

工件坐标系建立

教具

工业机器人视频教程 工业机器人仿真软件

复习提问

焊枪工具数据建立几点法？

新知识考查点

工业机器人工件坐标系建立

布置作业

任务书

课后回忆

备注

教员

教研室主任批阅

二级院长

复习提问：

焊枪工具数据建立几点法？

项目名称：

工业机器人工件坐标系建立

课题引入：

通过观看示教板零件编程的视频，提出当把工件移动后，不需要改变程序，能否继续完成示教板图形的编程，提出工件数据建立的重要性。

本节重点：

掌握工件数据的含义，学会采用机器人对示教板进行工件数据的建立，并编写示教板零件程序，进行工件数据的验证，按照小组（2人）方式进行，布置任务，完成任务后在课程平台提交本单元的相关任务。

第一步：

提出问题：

1、如果示教板上编写的程序在不变的情况下，移动示教板零件，图形是否会不变，提出为什么要建立工件坐标系，怎么建立。

第二步：

自主学习

学生根据教材的内容和视频资料等资料，进行自主学习，

记录在学习过程中存在的问题,并进行小组和老师的讨论。

（对媒体辅助法、讨论法）

（1）工件坐标wobjdata的含义

工件坐标wobjdata是工件相对于大地坐标或其他坐标的位置。

工业机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

工业机器人进行编程时就是在工件坐标中创建目标和路径。

利用工件坐标系进行编程序，重新定位工作站中的工件时，只需要更改工件坐标的位置，所有路径将即刻随之更新；允许操作以外轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动。

如图4-10所示，A是机器人的大地坐标，为了方便编程，给第一个工件建立了一个工件坐标B，并在这个工件坐标B中进行轨迹编程。

如果在工作台 上还有一个相同的工件需

要相同轨迹， 只需建立工件坐标C，将工

件坐标B中的 程序复制一份，然后将工

件坐标从B更 新为C，无需重复轨迹编程。

如果在工件坐标B中对A对象进行了轨迹编程，当工件坐标的位置变化成工件坐标D后，只需在机器人系统重新定义工件坐标D，则工业机器人的轨迹就自动更新到C了，不需要再次轨迹编程了，如图4-11所示。

在对象的平面上，只需要定义三个点，就可以建立一个工件坐标，如图4-12

所示。

X1点确定工件坐标的原点；X1、X2点确定工件坐标X正方向Y1确定工件坐标Y正方向。

建立的工件坐标符合图4-13所示右手定则。

（第三、四步：

任务设计与实施（多媒体辅助法，讨论法）

（1）第1步：

在手动操纵画面中，选择“工件坐标”（工具坐标需要选择当前使用工具的坐标系）。

（2）第2步：

单击左下角“新建”按钮。

（3）第3步：

对工件坐标数据属性进行设定后，单击“确定”

（4）第4步：

通过抓取示教板三个点进行工件数据的设置。

第五步：

反馈评价

各组上交任务书，并进行小组汇报（由老师随即进行抽查），最后老师进行总结，提出本次任务在执行中的优点和存在的共性问题，提醒大家注意，同时布置下节课内容，要求学生自己观看视频资料。

课题

RAPID程序及基本指令

目的与要求

知识目标：

掌握RAPID程序结构，掌握程序的调试过程及最基本指令的应用。

能力目标：

能进行机器人编程及运行。

素质目标：

养成遵守工业机器人操作规范的良好品德；培养团队合作、与人交流、善于沟通的品质。

重点

掌握RAPID程序的结构

掌握程序的调试

难点

RAPID程序的结构

教具

工业机器人视频教程 工业机器人仿真软件

复习提问

转数计数器更新的步骤？

新知识考查点

RAPID程序及基本指令

布置作业

任务书

课后回忆

备注

教员

教研室主任批阅

二级院长

复习提问：

转数计数器更新的步骤？

项目名称：

RAPID程序及基本指令

课题引入：

通过观看机器人运动路径，提出工业机器人编程采用的语言，提出常见的指令。

本节重点：

掌握RAPID程序的基本结构，学会使用常用的指令，按照小组（2人）方式进行，布置任务，完成任务后在课程平台提交本单元的相关任务。

第一步：

提出问题：

工业机器人在运动过程中，是通过执行一些程序才可以的，这些程序就是指令，而指令是有要求，有格式的，这就是这节课要讲到的RAPID程序，他们工业机器人控制和运动的基础。

第二步：

自主学习

学生根据教材的内容和视频资料等资料，进行自主学习，记录在学习过程中存在的问题,并进行小组和老师的讨论。

（对媒体辅助法、讨论法）

RAPID程序中包含了一连串控制机器人的指令，执行这些指令可以实现对

ABB工业机器人的控制操作。

应用程序是使用称为RAPID编程语言的特定词汇和语法编写而成的。

RAPID是一种英文编程语言，所包含的指令可以移动机器人、设置输出、读取输入，还能实现决策、重复其他指令、构造程序、与系统操作员交流等功能。

RAPID程序的基本架构如图所示：

RAPID程序

程序模块1

程序模块2

程序模块3

程序模块4

程序数据主程序main例行程序中断程序功能

程序数据例行程序中断程序功能

…

…

…

…

程序数据例行程序中断程序功能

RAPID程序的架构说明：

1）RAPID程序是由程序模块与系统模块组成。

一般地，只通过新建程序模块来构建机器人的程序，而系统模块多用于系统方面的控制。

2）可以根据不同的用途创建多个程序模块，如专门用于主控制的程序模块，用于位置计算的程序模块，用于存放数据的程序模块，这样便于归类管理

不同用途的例行程序与数据。

3）每一个程序模块包含了程序数据、例行程序、中断程序和功能四种对象，但不一定在一个模块中都有这四种对象，程序模块之间的数据、例行程序、中断程序和功能是可以互相调用的，在RAPID程序中，只有一个主程序

main，并且存在于任意一个程序模块中，并且是作为整个RAPID程序执行的起点。

第三、四步：

任务设计与实施（多媒体辅助法，讨论法）

（1）RAPID程序建立步骤如下：

第1步：

单击“程序编辑器”，建立RAPID程序第2步：

单击“新建”或加载已有程序。

第3步：

单击“例行程序”，查看例行程序。

第4步：

单击“后退”或“模块”按钮查看模块。

第5步：

在“模块”和“例行程序”视图中，点击“文件”按钮，“新建”建立模块或例行程序。

（2）基本RAPID程序指令

ABB工业机器人提供了多种编程指令可以完成工业机器人在焊接、码垛、搬运等各种应用。

下面将从最常用的指令开始学习RAPID编程。

1）赋值指令

赋值指令是用于对编程时的程序数据进行赋值，符号“:

=”，赋值对象是常量或数学表达式。

2）I/O控制指令

I/O控制指令用于控制I/O信号，以达到与机器人周边设备进行通信的目的。

3）WaitDI数字输入信号判断指令

WaitDI数字输入信号判断指令用于判断数字输入信号的值是否与目标一致，

di1数字输入信号。

4）WaitDO数字输出信号判断指令

WaitDO数字输出信号判断指令用于判断数字输出信号的值是否与目标一致。

5）WaitUntil信号判断指令

WaitUn