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高职院校工业机器人虚拟仿真实验课程建设

发布时间:2023-04-13

编辑人:灵图互动

阅读量:318

高职院校工业机器人虚拟仿真实验教学是一种将虚拟现实技术应用于高职院校工业机器人技能培训的教育方法。它利用虚拟现实技术和计算机仿真技术,创建一个逼真的三维工业环境,使学生能够亲身体验到操作工业机器人的过程,以便在不使用实际设备的情况下进行实际操作练习。同时,结合头戴式显示器、数据手套等设备,学生可以在虚拟环境中实时观察和控制工业机器人的运动。这种教学方式可以提高学生的实践能力和操作技能,同时节省训练成本和提高安全性。

工业机器人虚拟仿真实训课程资源建设是为了更好地实施虚拟仿真实训,提供丰富的教学资源,以提高学生的实践能力和操作技能。高职院校工业机器人虚拟仿真实验课程建设内容主要包含:基本虚拟仿真工作站、焊接机器人虚拟仿真工作站、搬运机器人虚拟仿真工作站、码垛机器人虚拟仿真工作站、机床上下料虚拟仿真工作站、输送链跟踪虚拟仿真工作站等7大模块。

1. 基本虚拟仿真工作站

基本虚拟仿真工作站为最简单的工作站,初学者往往用此工作站开始学习虚拟仿真技术,学生可以在工作站中导入机器人模型,但是要注意机器人的工作区域必须覆盖作业范围。该工作站实训的内容有:加载工业机器人及系统,周边模型的摆放,手动关节、手动线性和手动重定位操作机器人,创建工件坐标,创建机器人运动轨迹程序,MoveL和 MoveJ 的使用方法,模拟仿真机器人运动轨迹,录制视频,制作独立播放的文件。

基本虚拟仿真工作站

2. 焊接机器人虚拟仿真工作站

焊接加工要求焊工具备熟练的技能,但焊接工作的劳动环境一般较差。焊接机器人的出现不但可以减轻焊工的劳动强度,而且可以保证焊接的质量。据不完全统计,全世界的工业机器人大约有一半是进行焊接加工而成,因此学生必须掌握焊接机器人的分类、特点、基本系统组成以及虚拟示教的基本方法。焊接机器人选择的型号是 IRB2600,机器人和变位机相互配合完成焊接作业,焊接机器人虚拟仿真工作站实训的内容具有基本虚拟仿真工作站的所有内容外,还增加了创建带变位机的系统,矩形体的建模及摆放,MoveC 指令的使用,变位机的激活与失效。

3. 搬运机器人虚拟仿真工作站

搬运机器人可以减轻工人的劳动强度,提高生产效率。通过搬运机器人虚拟仿真工作站创建一个圆柱体模拟真空式吸盘,搬运机器人把方形的工件从桌面的一端搬运到另一端。本实训采用事件管理器的方法实现物料的搬运,该方法相对于 Smart 组件简单一些。工作站实训的内容具有基本虚拟仿真工作站的所有内容外,还增加了圆柱体的建模,创建工具坐标,创建标准 I/O 板及信号,事件管理器其信号关联。

 

搬运机器人虚拟仿真工作站

4. 码垛机器人虚拟仿真工作站

码垛机器人和搬运机器人类似,也是用来替代人工码垛的设备。学生一定要先掌握好搬运机器人仿真的实训内容,码垛机器人仿真实训才容易掌握。码垛机器人虚拟仿真工作站,工件随着输送链一端向前运动,到达输送链末端之后停止运动,然后码垛机器人在末端拾取工件,最后放置在左侧或者右侧的托盘上,垛型可以为“3+2”的形式,托盘摆放 2 层,即 10 个工件,仿真结束。学生在实训过程中也可以当一侧托盘摆满后,再摆放另外一侧托盘,即完成 20 个工件的摆放,仿真结束。该工作站实训的内容具有基本虚拟仿真工作站的所有内容外,还增加了组合体创建,设定工具本地原点,设定工具坐标系框架,Smart 组件创建动态工具,Smart 组件创建动态输送链,工作站 IO 配置,工作站逻辑设定。

5. 喷涂机器人虚拟仿真工作站

目前,机器人已经广泛应用于喷涂领域。它们编程的两种方式:在线编程和离线编程。在线编程虽然操作简单,但是难度大而且涂层的质量难以保证,尤其是一些复杂的工件。不仅如此,操作人员既要保证涂装质量,同时也可以应对有害的喷雾操作环境,如高温、噪声、有毒气体等。可以设计一个箱体的喷涂虚拟仿真工作站,采用 IRB5400 工业机器人,对箱体的内壁进行喷涂。该工作站新增的实训内容有:箱体的三维设计,喷涂 Smart 组件创建及设置,喷涂工作站逻辑设计,喷涂编程及调试。

6. 机床上下料虚拟仿真工作站

数控机床已经普及多年,如今很多企业将工业机器人与数控机床组合,从而节约人力成本,提高生产效率。可以设计实现一台机器人完成四台数控机床的上下料,由于单台机器人工作范围有限,配备行走轴,以扩大机器人的工作范围。该工作站新增的实训内容有机械装置的创建,机床运动创建,程序创建,工艺节拍验证。

 

机床上下料虚拟仿真工作站

7. 输送链跟踪虚拟仿真工作站

输送链跟踪就是协调机器人与输送链之间的协调关系,常常用于装配、喷涂和焊接生产领域。机器人工具中心点TCP 和输送链上的产品同步化,输送链上的产品只要在机器人的工作范围,输送链即使向后运行,变速运动都不会影响实际效果。这样的话,按照生产计划控制输送链的速度,可以改变生产线的生产效率,从而达到柔性化生产的目的。该工作站新增的实训内容有输送链创建、创建连接、工具姿态的调整、插入逻辑指令。

通过工业机器人虚拟仿真实训室的建设,在虚拟环境中,学生可以进行实际操作练习,如机器人的安装、调试、编程、故障诊断等。这有助于提高学生的实践能力和安全意识,同时减少了实际设备的损耗和维修成本。同时在实训过程中,教师可以通过虚拟仿真平台对学生的操作技能、知识掌握情况进行定期评估,提供及时反馈,帮助学生找出自己的不足之处,及时进行改进。

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