RobotArt在机器人码垛仿真信息化教学中的应用探索

RobotArt在机器人码垛仿真信息化教学中的应用探索

作者：张晶

来源：《科学导报·学术》2018年第25期

摘要：机器人码垛是工业机器人应用的一个重要分类[1]。本文主要讲解了RobotArt在机器人码垛仿真教学中的应用[2]，结合信息化手段，发挥学生的主动性，最后将仿真与真机相结合，导入到实验室的机器人中验证。通过这个虚实相结合的教学方式[3]，快速提高教学效果，减少了实际操作中的安全隐患，最终使学生快速掌握教学重难点，从而体现仿真在信息化教学中的重要性。

关键字：信息化，RobotArt，机器人仿真

在“中国制造2025”规划中，机器人是十大重点发展方向之一，也是中国迈向制造强国的发展道路上最有利的助推剂。作为典型代表的机器人技术，广泛地应用到汽车生产、电子加工、金属加工、3C生产以及食品加工等很多行业。

在教学过程中，“学生多设备少”是大多数学校的现状，学生难以有充分的时间进行练习。而借助于仿真软件，可在不影响教学效果的前提下执行培训、编程和优化等任务，减少实际操作中的安全隐患，降低教学成本。所以，掌握离线编程软件的使用以辅助工业机器人的调试就变得尤为重要。

信息化教学[4]不只针对课堂教学，还包括课前准备和课后提升的阶段，在课前和课后学生主要通过自主学习进行知识和能力的掌握及提升。

一、教学分析

1.课程背景

机器人项目各个环节均需要大量的专业人才进行支撑，能够持续学习和动手技能，这对当前的职业教育提出了新的挑战。各学校陆续申请成立了工业机器人专业，着重培养机器人应用方面的专业学生。而机器人离线编程、机器人仿真验证成为了理实一体化体系中专业强化课程。通过本次课程的学习，学生能够使用RobotArt仿真软件，实现工业机器人码垛的仿真运动，同时培养学生与团队成员共同协作、沟通的能力，最终将仿真的后置文件导入到真机中去验证仿真的结果，培养学生的成就感，为今后进行工业机器人的应用奠定良好的理论和实践素质。

2.学情分析

15级的学生，思维活跃，喜欢新鲜事物，动手能力较强，且有一定的专业课基础，学过数控机床编程、CAD三维建模等课程，对仿真运动有较熟的认知，他们对机器人课程比较感兴趣，对信息化手段的教学，表现出积极的热情。

二、RobotArt在信息化教学中的应用

关于机器人离线编程软件有很多，如ABB的Robotstudio[5]，KUKA的Sim-Pro，FAUNC 的RoboGuide，它们的功能主要包括机器人选型、方案设计与验证、离线编程、程序优化、数据分析、联机调试以及二次开发。在本次课中，我们选用RobotArt进行仿真操作。RobotArt 是北京华航唯实机器人科技有限研制的一款机器人离线编程仿真软件。其仿真原理如图1所示，它通过对机器人发布指令让其安装或卸载工具，抓取或放开零件，中间示教一些过渡点，最终实现将零件放到指定位置，从而完成整个动作流程。

1、课前准备

本次课采用任务驱动的教学方式，空间环境布局如图2所示，机器人将物块从码垛架A上抓取放到码垛架B中是教学重点，将物块按照指定的形状摆放在码垛架B上是教学的难点。课前在教师的慕课平台空间，发布通知，让学生提前收集资料，做好预习工作。并将本次课的知识要点、课堂练习等先上传到空间，等上课的时候再发布。

2、课堂开展

任务分析：机器人首先到工具架上安装好工具，然后从码垛A上抓取物料将其放到码垛架B上，完成指定的码垛花型，最终将工具放回到工具架上，完成码垛全过程。

任务实施：根据实验室中机器人的空间布局，利用RobotArt中的校准工具，将仿真环境与实际环境相匹配。机器人安装好工具，从码垛架A上抓取物料时，要注意防止工具与架台的碰撞，因此在如图3所示的抓取位置之前，要设置沿Z轴方向偏移的过渡点。根据码垛架B 的大小和物块的形状，可以判断物料放置的方式有三种，即图4中ABC三种花型所示。采用慕课平台随机给各小组分配所要完成搭建的码垛块的花型。完成RobotArt仿真之后，将仿真软件的后置文件导入到真机中去，看机器人的实际动作，验证仿真结果。

3、课后提升

要求自行完成小组没有抽到的摆放物块的花样。

三、结束语

本文主要讲述了利用RobotArt仿真软件模拟机器人码垛[6]的一个教学设计过程。RobotArt仿真软件能够有效的降低教学成本，减少实际操作中的安全隐患。通过虚实相结合的教学方式，快速提高了教学效果，学生能够快速掌握教学重点，突破教学难点，争取为社会输出符合工业4.0要求的复合型高职人才。

参考文献

[1]叶晖，管小清.工业机器人实操与应用技巧[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]凌双明，黄有全.RobotArt 在工业机器人编程仿真教学中的应用研究[J].湖南工业职业技术學院学报，2016，16（4）：9-11.

[3]仇高贺.虚拟仿真在高职工业机器人教学中的应用研究[J].新课程研究，2015（9）：17-20.

[4]吕玉兰.RobotStudio在信息化教学中的应用探索.现代制造技术与装备.2018（3）：181-182.

[5]陈罗凤.浅谈ABB模拟与离线编程软件RobotStudio的使用技巧.机电信息，2017（15）：172-173.

[6]王功亮，王好臣，李振雨，李家鹏.基于RobotStudio的码垛机器人智能工作站仿真研究.机电工程，2017（11）：1359-1362.