工业机器人应用虚拟仿真技术电子教案 1.1 概述

教案课程名称工业机器人应用虚拟仿真技术教师姓名教学班级上课时间课题名称1.1.1概述课程总学时课题学时0.5课程标准名称是否获得课程标准是课程内容是否与课程标准要求一致教学目标知识目标：(重点用*标注)：1.了解机器人仿真软件，了解机器人仿真软件的应用；*2.掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法；*3.熟悉机器人工作站离线仿真环境的软件架构及其主要功能；*4.掌握ABB工业机器人示教器的基本结构及操作；*5.掌握手动操作ABB机器人运动的具体步骤。技能（方法）目标：1.能自主下载安装授权RobotStudio软件；2.能掌握RobotStudio仿真软件菜单栏的基本操作；3.能掌握ABB工业机器人示教器的基本操作；4.能手动操作ABB机器人运动。教育目标：(情感态度价值观)1.培养学生树立科学、严谨、勤奋的学风。2.培养学生养成规范操作的习惯。课程内容与思想政治教育的结合点通过学习工业机器人的相关知识，让学生了解到现今社会科技的发展，为学生树立正确的社会价值观，形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风。课程内容与行业产业企业的结合点通过本课程的学习，使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能，初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力。教学方法讲授法、实操演示法教学资源1.教学设施设备：多媒体教学平台2.教案：多媒体课件、纸质教案教研室主任审核（签字）：系主任审核（签字）：教学过程风险与机遇及应对措施在本课程的教学过程中，应注意训练学生的操作动手能力，引导学生理论联系实际，应用课本中的理论知识来解决实际操作问题，当发现学生操作失败或操作不规范时，应及时指导纠正。教学过程设计教与学活动备注教学内容及组织方式：内容一：概述1、工业机器人应用仿真的意义工业机器人应用仿真：指利用计算机软件，在虚拟环境中实现工业机器人工作单元功能的辅助设计技术。包括工业机器人工作站和工业机器人智能产线的设备选型、硬件系统搭建、软件编程、仿真调试与运行等，能够初步验证设计模型的运行效果是否满足设计目标的要求。意义：通过对机器人工作站和智能产线的离线示教编程和调试，通过可视化及可确认的解决方案、布局和节拍来降低风险，并通过创建更加精确的路径来获得较高的部件质量。还可将编写和调试好的程序移植到实际工业机器人的控制器中，以实现仿真设计与工程施工现场的衔接。本课程采用的两种编程软件：RobotStudio和VisualComponents4.0。2、在RobotStudio中可以实现的功能CAD导入以CAD格式导入数据，包括IGES、IGES、VRML、VDAFS、ACIS和CATIA。通过使用此类非常精确的3D模型数据，机器人程序设计员可以生成更为精确的机器人程序，提高产品质量。自动路径生成通过使用待加工部件的CAD模型，可在短短几分钟内自动生成跟踪曲线所需的机器人位置。自动分析伸展能力此便捷功能可让操作者灵活移动机器人或工件，直至所有位置均可到达。可在短短几分钟内验证和优化工作单元布局。碰撞检测对机器人在运动过程中是否可能与周边设备发生碰撞进行一个验证和确认，以确保机器人离线编程得出的程序的可用性。在线作业使用RobotStudio与真实的机器人进行连接通信，对机器人进行便捷的监控、程序修改、参数设定、文件传送及备份恢复的操作，使调试与维护工作更轻松。模拟仿真根据设计，在RobotStudio中进行工业机器人工作站的动作模拟仿真以及周期节拍，为工程的实施提供真实的验证。应用功能包针对不同的应用推出功能强大的工艺功能包，将机器人更好地与工艺应用进行有效的融合。二次开发提供功能强大的二次开发平台，使机器人应用实现更多的可能，满足机器人的科研需要。3、VisualComponents软件介绍VisualComponents软件是全方位的数字规划工具。从制程规划、生产到营销都能够整合在同一个平台上作业，有助于内部的技术沟通及外部营销；整合了物流及机器人模拟功能，帮助企业在研发前期即可进行产能确认，减少不必要的成本支出和浪费，成功提升企业竞争力。集三大功能于一个平台：离散物流仿真模拟，机器人离线编程，PLC虚拟调试。1)VisualComponents软件平台开放，操作简单。VC4.0在运用上平台更为开放和简单操作，不限制组件厂家品牌，不局限导入文件格式，并有开放的二次开发端口，满足各种行业的需求。2)VC4.0的海纳百川，兼容并蓄。VC4.0自带的ecat组件库（网络组件库）中，有超过2000多种的成熟组件（还在不断更新中），这些组件以轻量化处理，可大大减轻用户电脑的负担，并且大部分组件都是参数化的组件，可根据布局的不同，通过参数设置可调整组件的尺寸或其他特性。VC4.0将离散事件模拟仿真、人机协作仿真、机器人离线编程开发和虚拟调试(PLC)集于一个平台上。离散事件模拟仿真机器人离线编程虚拟调试人机协作仿真4)软件仿真数据统计及分析VC4.0在模拟仿真时，可实时采集仿真数据生成数据图表。在模拟仿真中，让用户了解整线的效率，产出率，寻找自动化产线瓶颈，查看各工位的实际效率，对各个设备的实际使用率了如指掌，对成本控制相当的有帮助。还可通过API，导出excel表格，做数据分析，工艺排程等使用。5)软件界面及操作VC4.0的界面语言及帮助说明是支持中文的，这大大降低了软件的学习成本，同样的软件界面也非常的人性化，采用了市面上主流软件的UI方案，使操作更得心应手。VC4.0独创的PnP即插即用功能，使软件中各组件间的连接更便捷，搭建布局犹如搭建乐高积木一般，非常的实用及便捷，同样的软件的开发者还提供了两套搭建布局的解决方案（WorksLibrary、MachineTending），可快速进行复杂方案的搭建,这也是优于同类型的仿真软件一个强大功能。6)更智能化的模拟仿真更新并重建了VisualComponents4.0操作行为使得定义组件行为变得更容易操作。更增加了基于NVIDIA引擎支持的新的物理仿真行为，可以仿真和可视化物理重量的效果，如碰撞、重力及材料属性等。7)开放式体系结构VC4.0的新构架是开放度和模块化更高，让定制化平台更容易。VC4.0建立在.NET的技术上，为许多开发者者提供熟悉的开发界面。在所有VC4.0系列的产品中，同样提供PythonAPI接口便于用户定制自己的UI界面和组件的仿真行为。8)软件渲染VC4.0增加了新的渲染模式，它帮助用户看到更多的细节和外形并提供丰富和更身临其境的视觉享受。软件已经更新了光影模式并添加了能看清材料纹理的功能，这使得在3D世界里一切都更为真实，而输出的图片和视频都能达到专业市场水平（高清4K）。软件同样增加了一个X射线模块，这样当用户设计新的组件，配置布局和做碰撞分析时，就可以更容易地识别根本原因和问题。9)软件的导入和输出VC4.0为减少用户的重复工作，支持上面上绝大多数的CAD格式导入，支持的格式有Sketchupfile(*.skp);Autocad>=2013(*.dwg,*.dxf2,*.dgn);Packages(*.vcp);3DStudio(*.3ds);DXFFormat(*.dxf);ASCIIPointCloudFiles(*.xyz,*.pts,*.xyzrgb);BinaryPointCloudFiles(*.bxyz);Igrip/Quest/VNCgeometry(*.pdb,*.*);RobFacer4file(*.rf);ASCIIStereolithographyfile(*.stl);VRML1file(*.vrm,*.wrl);VRML2file(*.vrml,*.wrl)；IFC等等。这样用户可以不用在VC4.0中进行二次建模，只需将已有的模型导入软件中，