《工业机器人虚拟仿真》课程标准.docx
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《工业机器人虚拟仿真》课程标准
《工业机器人虚拟仿真》课程标准
一、课程性质
本课程在人才培养过程中意义重大，具有综合性、先进性、实
用性等特点。
本书可作为应用型本科院校和高职院校工业机器人相
关专业学生的教材，也可作为企业的培训、自学用书。
二、课程任务
本课程有四个项目，项目1工业机器人虚拟仿真软件，项目2
RobotStudio虚拟仿真软件的操作，项目3通用型虚拟仿真软件的操
作，项目4不同行业工作站的仿真案例。
项目中每个任务教学内容
包括任务描述、知识准备和任务实训。
本书案例新颖，内容全面丰
富，针对应用型普通高等教育的特点，突出学生学习和教师教学的
适用性。
本书在个每项目开头都有引言，引发学生思考，并且把案
例中存在的问题带入新内容的学习，让学生明确新内容的学习要求
及重点。
在文中穿插有“小提示”和“加油站”模块，增强学生学习的
趣味性、开拓读者视野；在每个项目后还附有项目检测习题，方便
学生巩固所学知识、考查学生对知识的掌握程度。
三、学时分配
《工业机器人虚拟仿真》知识模块与课时设置如下：
理论学时
为22学时。
课程框架及学时分配如下表所示：
序号
项目名
学时
项目1
工业机器人虚拟仿真软件
4
项目2
RobotStudio虚拟仿真软件的操作
6
项目3
通用型虚拟仿真软件的操作
6
项目4
不同行业工作站的仿真案例
6
合计
22
链上送走，这样循环往复，注意机床、车床、机器人之间的相互配
合。
课时安排
本章安排理论6学时
主要教学内容
任务1物料码垛和拆垛
任务实施
一、工作站搭建
二、工作站编程
三、工作站仿真
任务实训
按如图3-21所示码垛布局，完成单层物料的三花垛码垛和拆
垛。
任务2纸箱码垛工作站
知识准备
一、PlaneSensor
二、LinearMover
三、SimulationEvents
四、Source
任务实施
一、工作站搭建
二、工作站编程
三、工作站仿真
任务3机床加工工作站
任务实施
一、工作站搭建
二、工作站编程
三、工作站仿真
四、本课程主要教学内容
项目1工业机器人虚拟仿真软件
学习目标
任务1工业机器人虚拟仿真的概述
通过本任务，同学们可以了解虚拟仿真技术的概念、作用和发
展历史，认识常用工业机器人虚拟仿真软件，并学会安装
RobotStudio软件和RobotArt软件。
任务2工业机器人虚拟仿真的应用领域
通过本任务，同学们可以了解虚拟仿真技术在打磨、码垛、涂
胶和焊接等工业领域的应用情况。
课时安排
本章安排理论4学时
主要教学内容
任务1工业机器人虚拟仿真的概述
知识准备
一、虚拟仿真技术概念
二、虚拟仿真技术发展历程
三、虚拟仿真技术作用
四、常用工业机器人虚拟仿真软件的介绍
任务实施
—*、RobotStudio的安装
二、RobotArt的安装
任务2工业机器人虚拟仿真的应用领域
知识准备
、工业机器人打磨应用领域介绍
二、工业机器人码垛应用领域介绍
三、工业机器人焊接应用领域介绍
四、工业机器人涂胶应用领域介绍
任务实施
结合图1-20至图1-27,了解工业机器人虚拟仿真技术在打磨、
码垛、涂胶和焊接等工业领域的应用情况。
项目2RobotStudio虚拟仿真软件的操作
学习目标
任务1模型的导入及定位
通过本任务的学习，同学们应该掌握在RobotStudio虚拟仿真软
件中导入及定位模型的方法；学会创建不同的坐标系。
任务2创建机械装置及工具
考虑到在实际工作中RobotStudio内提供的工具和设备可能无法
满足用户需求，所以除了ABB模型库里提供的工具设备外，
RobotStudio还支持将CAD模型创建为带工具数据的库文件。
通过
本节课的学习，同学们可以掌握如何在RobotStudio创建机械装置及
工具。
任务3目标点的创建及轨迹生成仿真
使用RobotStudio,用户可以最终生成机器人的运动轨迹并对轨
迹进行仿真。
如果生成的轨迹不满足要求，用户还可以对轨迹进行
修改和优化。
任务4碰撞监控
碰撞监控可以检查机器人或工具是否与周围的设备或固定装置
发生碰撞。
如果发生碰撞，需要对一些设置或者配置进行修改，直
到能够安全运行为止。
任务5RAPID编程
RAPID编辑器允许用户查看和编辑加载到（真实和虚拟）控制
器中的程序。
集成的RAPID编辑器可用于编辑除机器人运动之外的
其他所有机器人任务。
借助RAPID编辑器，我们可以编辑程序模块
和系统模块的RAPID代码。
用户打开的每个模块都将显示在编辑器
窗口中，在其中可以添加或编辑RAPID代码。
任务6创建事件管理器及Smart组件
Smart组件可以仿真出机器人夹取产品、产品运动等功能，让设
计直观展示出来。
Smart组件中包含众多内容，本书只对部分组件进
行简单介绍。
根据课程标准规定，本部分为选修内容，但如果熟练
掌握Smart组件的应用技巧，便可以游刃有余地对单机和生产线进
行仿真。
任务7RobotStudio的在线操作
使用网线将机器人与电脑连接，配置好网络后，通过
RobotStudio软件，可以在线实现机器人系统的备份和恢复，RAPID
程序的在线编辑等功能。
本任务的实施除需要RobotStudio软件外，
还需用到ABB机器人真机。
课时安排
本章安排理论4学时
主要教学内容
任务1模型的导入及定位
知识准备
一、导入模型与变更属性
二、创建坐标系
任务实施
一、导入装配练习几何体
二、工作站搭建
任务2创建机械装置及工具
任务实施
一、创建工具
二、创建机械装置
任务实训
1.根据上文所述内容，创建夹爪和吸盘工具。
2.参照文中所讲述的方法，创建夹爪和吸盘工具的机械装置。
3.参照文中所讲述的方法，创建汽缸设备机械装置。
任务3目标点的创建及轨迹生成仿真
任务实施
一、生成工业机器人系统
二、创建工件坐标系和工具数据
三、创建目标点和路径
四、离线轨迹编程
五、轨迹优化
六、仿真设定和运行
任务实训
参照文中所讲述的方法，按照图2-65所示的环境，对工业机器
人和外围设备进行布局并进行仿真。
任务4碰撞监控
任务实施
一、碰撞监控
二、监控和记录仿真过程
任务实训
通过操作验证，在图2-74中，如果改变碰撞集包含的ObjectsA
和ObjectsB中对象，对结构是否有影响？
任务5RAPID编程
知识准备
一、RAPID基本功能的介绍
二、模块与程序
任务实施
一、新建模块
二、新建程序
三、加载模块和程序
四、保存模块
五、应用和验证程序代码
任务实训
参照文中所讲述的方法，建立若干模块和例行程序，使机器人
描绘出图2-85所示的轨迹。
任务6创建事件管理器及Smart组件
任务实施
一、添加I/O信号
二、创建事件
三、创建Smart组件
四、创建机器人路径及程序
任务7RobotStudio的在线操作
任务实施
、与机器人连接并获取控制权限
二、请求写权限
三、在线备份与恢复
四、设定示教器用户操作权限
任务实训
使用网线将机器人与电脑连接，并配置好网络，之后获取控制
权限，对系统进行备份和恢复操作。
项目3通用型虚拟仿真软件的操作
学习目标
任务1工作站的搭建
RobotStudio是一款功能强大的工业机器人虚拟仿真软件，但是
目前该软件只支持ABB品牌的机器人。
RobotArt是一款中国人自己
掌握核心技术的机器人离线编程软件，该软件支持多个品牌的机器
人，是通用型虚拟仿真软件的代表。
任务2轨迹的生成
在本任务中，通过学习三维球，最终掌握轨迹的生产方法。
三
维球是一个强大而灵活的三维空间定位工具，它可以通过平移、旋
转和其他复杂的三维空间变换精确定位任何一个三维物体。
针对各
式各样的零件或工件模型，需要选择合适的轨迹生成方式。
RobotArt目前拥有6种轨迹类型（生成方式），用以生成机器人的运
动路径，这些类型可应用于各种场景。
任务3仿真后置
仿真可以形象逼真地模拟机器人在真实环境中的运动路径和状
态，用户可以借助于仿真功能查看机器人是否以正确的姿态工作。
“后置”功能将在软件中生成的轨迹、坐标系等一系列信息生成机器
人可执行的代码语言，可以拷贝到示教器控制真机运行。
课时安排
本章安排理论6学时
主要教学内容
任务1工作站的搭建
知识准备
一、导入机器人
二、导入工具
三、导入工件
任务实训
1.按照图3-21所示的布局，导入IRB120机器人和夹爪工具，
按照CHL-DS-01工作站工作台上机器人与零件的实际相对位置，对
工件进行校准。
2.根据实际需要，适当插入POS点。
3.安装和卸载夹爪工具。
任务2轨迹的生成
知识准备
一、三维球介绍
二、三维球操作
任务实施
一、生成轨迹的方式
二、轨迹优化
任务实训
1.使用三维球对图3-30至图3-36所示的零件进行平移和选择
等操作。
2.以油盘和汽缸为例，尝试多种轨迹的生成方法。
3.使用“点云打孔”功能，对图3-64所示的零件进行打孔操作。
任务3仿真后置
任务实施
一、轨迹仿真
二、后置运行
任务实训
对图3-77所示的环境进行布局，之后导入机器人、零件和工
件，生成轨迹，最后仿真运行并后置出仿真代码。
项目4不同行业工作站的仿真案例
学习目标
任务1物料码垛和拆垛
本任务以全国职业院校技能大赛中职组机器人技术应用项目所
采用的CHL-DS-01设备为例，介绍利用RobotArt软件进行物料码
垛和拆垛的仿真方法。
任务2纸箱码垛工作站
利用给定的三维模型以及RobotStudio模型库文件完成离线编程
任务。
两个传送带末端都设有传感器，当传感器检测到纸箱到位，
发送到位信号给IRB460机器人，机器人可以将物料拾取并在托盘
上面进行码垛；当物料从传送带末端被取走，传感器到位信号消失
将会触发Smart组件在传送带前端产生新的物料，并重新向传送带
末端传送，直到两边的托盘上面各码垛4层五花垛的垛型。
任务3机床加工工作站
本任务要求通过IRB4400将原材料从输送链上拾起，并将其放
置在压床上面，当压床工作结束通知IRB4600将压床内的物料拾
起，并将其放到车床内部加工，当车床加工完毕后将成品放到输送
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