个人介绍
工业机器人工作站系统集成(ABB)
内容提要
本课程是国家职业教育专业教学资源库工业机器人技术专业建设项目的主要成果之一。全课程分为6个项目,采用任务驱动教学法,内容包括工业机器人工作站系统认识、基于工业机器人控制器的系统集成、基于外部控制器的机器人工作站系统集成、搬运压铸检测入库工作站系统集成、钢琴弹奏工作站系统集成、智能取餐工作站系统集成等。根据不同院校教学实训条件的差异性,选取能轻松搭建的工业机器人工作站作为典型案例,以读者能自主搭建并调试成功典型案例为最终目标来精心编排。项目4至项目6的3个工作站都是实际的工作站,同时配有与实际工作站1:1的仿真工作站。每个案例都配有详细的硬件设计及连接、人机界面设计、PLC程序设计、机器人程序设计、视觉相机应用等微课讲解。其中最多的一个知识点讲解-机器人程序,就配有多达9个微课视频,强烈建议读者学习项目4至项目6。以“纸质+数字课程”的方式,配有数字化课程网站与教、学、做一体化设计的专业教学资源库,内容丰富,功能完善。课程中的知识点与相应学习资源直接对应,扫描二维码即可观看,激发学生主动学习,不受时间、空间限制,提高学习效率。线上学习资源大幅扩展书中容量,并可根据实际需要及时更新,体现新技术、新方法,巩固书中内容的时效性。本课程适合高职院校和应用型本科院校的工业机器人技术专业、机电一体化专业、电气自动化专业等装备制造大类相关专业的学生使用,也可作为工程技术人员的培训。
课程介绍
一、起因
随着工业自动化技术的发展,数字化与智能制造是制造业发展的必然趋势,工业机器人作为智能工厂的关键一环将迎来新一轮的发展机遇。ABB、FANUC、KUKA、安川等工业机器人工作站能够在无人监督的情况下连续工作长达数周,极大地提高劳动生产率。工业机器人作为一种高新技术产业在这样一种发展趋势中得到了蓬勃发展,在科学技术和社会生产中占据了越来越重要的地位。我国顺应国际发展趋势和国情,提出了“中国制造2025”,指出了我国加工制造业的转型方向,将大力发展包括工业机器人在内的先进制造业,这些产业的发展对生产现场的技术人员提出了更高的要求。
考虑到绝大多数院校的教学实训条件都不同,不能以某一个学校的实训台或者某一条实际的生产线为对象,而应以较容易搭建的工作站并配以虚拟工作站为共同的学习实训对象。本课程力求简单和实用,以作者五年“工业机器人工作站系统集成”课程教学实际为出发点,以“不依赖任何实验平台”为理念,以“能学辅教”为宗旨,以工作站系统集成的全局为视角,采取任务驱动、项目教学的编写形式,介绍工业机器人工作站系统集成技术。为了使读者能更好地掌握相关知识,我们在总结长期教学经验和工程实践的基础上,编写了这本新形态一体化教材,力争使读者边学边做,初步掌握工业机器人工作站系统集成技术。
二、本课程的结构
本课程根据不同院校教学实训条件的差异性,选取能轻松搭建的工业机器人工作站作为典型案例,以读者能自主搭建并调试成功典型案例为最终目标来精心编排。全书共有6个项目,包括工业机器人工作站系统认识、基于工业机器人控制器的系统集成、基于外部控制器的机器人工作站系统集成、搬运压铸检测入库工作站系统集成、钢琴弹奏工作站系统集成、智能取餐工作站系统集成。
前3个项目是工作站系统集成的基础,主要涉及基于工业机器人自身的控制器和基于外部控制器的系统集成的关键知识技能要素。后3个项目为3个系统集成案例,主要涉及其硬件设计及连接、人机界面设计、PLC程序设计、机器人程序设计等。全书6个项目的内容都是在教、学、做相结合的情况下实现的。
三、内容特点
1.本课程遵循“任务驱动、项目导向”,以“从完成简单工作任务到完成复杂工作任务”的能力发展过程为主线,按照工作复杂度“由浅入深”的原则设置一系列学习任务,引领技术知识、实践,并嵌入职业核心能力知识点,改变理论与实践相剥离的传统教材组织方式,为读者提供在完成工作任务的过程中学习相关知识、发展综合职业能力的学习工具。
2. 本课程充分考虑了各个院校的教学实训条件的差异性,不以某一个学校的实训台或者某一条实际的生产线为对象。而是配以虚拟工作站,让读者自己一边学,一边根据虚拟工作站来一步一步搭建实际的工作站,最终完成整个工作站的学习与实施。
3.以能力培养为导向,在每一个项目中均安排有硬件设计及连接、人机界面设计、PLC程序设计、机器人程序设计等实训,充分体现了“教—学—做”一体化的项目式教学特色。
四、教学建议
本课程适合高职院校和应用型本科院校的工业机器人技术专业、机电一体化专业、电气自动化专业等装备制造大类相关专业的学生使用,也可作为工程技术人员的参考资料和培训用书。对象需具备初步的现场编程和离线编程能力。
一般情况下,教师可用29学时来讲解本课程各个项目的内容,学生可用44学时完成课程实训,一共需要73学时。具体课时分配建议见下表。
序号	内容	分配建议/学时   理论   实践
1	项目1 工业机器人工作站系统认识	3	0
2	项目2 基于工业机器人控制器的系统集成	4	8
3	项目3 基于外部控制器的ABB机器人工作站系统集成	4	4
4	项目4 搬运压铸检测入库工作站系统集成	8	12
5	项目5 钢琴弹奏工作站系统集成	5	10
6	项目6 智能取餐工作站系统集成	5	10
其中,特别推荐读者学习项目4,项目5,项目6,这是3个工作站系统集成案例,每个案例都配有与实际工作站1:1的仿真工作站,每个工作站都配有详细的硬件设计及连接、人机界面设计、PLC程序设计、机器人程序设计、视觉相机应用等微课讲解,便于读者轻松掌握所需知识。

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 工业机器人认知
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1.1.1 工业机器人系统结构
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1.1.2 工业机器人技术参数
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1.1.3 工业机器人的类型
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1.1.4 工业机器人坐标
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1.1.5 工业机器人典型应用
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1.2 典型机器人工作站结构认知
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1.3 机器人传感系统认知
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1.4 机器人工作站典型外围设备
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1.4.2 变频器
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2.1 控制器功能和结构
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2.2 ABB机器人控制器IO接口
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2.3 ABB机器人IO接口扩展
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2.4 ABB机器人之间DeviceNet总线通信实验
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2.5 ABB机器人弓形工件打磨工作站系统集成
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3.1 ABB机器人和PLC的通信
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3.1.1 ABB机器人和PLC通信的IO接口电路设计
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3.1.2 西门子PLC和传感器的接口电路设计
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3.1.3 ABB机器人和PLC的Profibus总线通信
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3.2 单片机和机器人通信接口电路设计
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3.3 ABB机器人滚筒表面刻字工作站
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3.4 Modbus通信协议
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4.1 项目分析
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4.2 仿真工作站建模和运动机构设计
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4.3 信捷视觉系统应用
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4.4 电路连接
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4.5 人机界面设计
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4.6 PLC程序设计
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4.7 机器人程序设计
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5.1 项目分析
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5.2 电路连接
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5.3 人机界面设计
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5.4 PLC程序设计
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5.5 机器人程序设计
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6.1 项目分析
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6.2 信号传输流程与电路连接
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6.3 人机界面设计
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6.4 智能相机应用
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6.5 PLC程序设计
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6.6 机器人程序设计
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