随着机器人在工业中的普遍应用，各地职业院校工业机器人专业的开设如火如荼，增长迅速。但工业机器人品牌繁多，各家的控制系统不一致，对开设的专业也没有一个统一的标准，各院校只能根据自己的教学设备和计划实施教学。笔者主要针对ABB工业机器人IRB120系列对码垛教学模块进行初探。

一、学生需要理解的相关知识

1.码垛的概念

码垛又称堆垛，就是把产品按照一定的摆放顺序和层次，整齐地堆叠好。可以是1*1，1*2，2*2，2*3，3*3，4*4。

2.码垛机器人概念

码垛机器人是机、电一体化高新技术产品。中低位码垛机即可满足中低产量的生产需要，其可以按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体、玻璃等各种产品的码垛。优化的设计使得垛形紧密、整齐。码垛机器人通常有龙门式码垛机器人、悬臂式机器人及关节式机器人。

二、学生应具备的操作能力

在本模块练习前，需要学生能够对机器人RAPID程序和系统参数进行备份操作，熟练机器人手动操纵三种运动模式；使用“增量”模式来控制机器人的运动，能够运用手动操纵模式的快捷操作；熟悉并运用I/O信号监控和操作，熟悉机器人程序数据的定义及类型；掌握工业机器人程序数据的建立方法，熟悉三个关键程序数据的设定操作步骤；掌握绝对运动、关节运动、线性运动、圆弧运动指令的添加以及各字母所代表的含义。掌握固定位置搬运程序的编程方法。掌握以上基本操作能力之后，才能进行码垛模块的练习，因此码垛教学应放在后半学期。

三、码垛的应用

任何教学模块都是由浅入深，由易转难，若一上来就进行复杂程序，学生可能接受不了。

如将9块200×60×5的长方体工件搬运至200×200的平台上(图a)，若给学生直接按照3×3的要求(图c)或2×2的井字形(图d)排列，学生一下子很难做出来。那么可以通过循序渐进的方法，逐步提升难度，同时培养学生探索问题，解决问题的能力。

码垛的关键在于寻找物料的规律及吸取点和放置点的相关计算。根据工件尺寸每取一块吸取点就要降低5，而放置点，如图b所示，每放置一块，放置点就上升5；如图c所示第一层放置时高度不变，但X方向需偏移60(工件宽度)，第二、第三层各上升5；如图d所示，在放置第三块时除了考虑第二层的问题还是需转过90°。根据以上分析，教学安排见下图。

1.引用常量reg1进行图b教学

此处只需解决两个问题，一个是吸取点，一个是放置点。而吸取点是X、Y轴不变，Z轴每吸取一个下降工件的厚度5mm。放置点X、Y轴不变，每放置一个工件Z轴上升5mm。

根据该规律，教师需介绍一个常量reg1来记录次数，要求学生思考，充分开动大脑。

教师需介绍一个常量reg1来记录次数，本次关键点如下。

吸取点：MoveLOffs(p150，0，0，-5 * reg1)， v1000， fine， tool0；

放置点：MoveLOffs(p190，0，0，5 * reg1)， v1000， fine， tool0；

2.图c教学应用

此处需要学生对本要求的堆垛进行分析，寻找规律，运用合理的计算进行程序编写。作为初次接触的学生，如果让他们自主学习，讨论得出合理方案可能过于困难。因此这部分解题需教师引导，导入reg2、reg3来供学生使用，见下表。

教师给出以上信息后，吸取点不变，只要解决放置点的规律即可。此时充分调动学生思维，分组讨论，进行自主探究，自主学习。必然有部分学生能成功解答。

关键放置点：MoveLOffs(p190，60*reg2，0，5 * reg3)， v1000， fine， tool0；

总结：解决该问题的方法不止一个，也没有标准答案，同学之间可以相互探讨，分析一下，谁的程序更合理，简便，取长补短，拓宽知识面。

3.图d拓展教学

在以上两个模块的教学之后，部分学生完全有能力解决图d任务，可以放手让他们自主探索。

学生必须明白，码垛的形式多样化，末端有卡爪、吸盘等，在工业生产过程中处理大批量工件，主要用在烟酒行业、食品行业、塑料制品、包装业、化工药品业等。因此我们要适应变化，学校的教学不可能这么复杂，需要活学活用，在以后就业中尽快适应。

四、该应用带来的效果

此教学由浅入深、由易到难、由简到繁，符合职业学校学生思维规律。在整个教学过程中，教师处于引领地位，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，充分调动学生思维，o予学生大量操作时间，充分发挥学生的主体效果。大大提高了学习的效率和兴趣，培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

五、码垛的后续探索

过去的人工码垛劳动强度大、工作环境差、码垛质量低、产品破损严重浪费多。而今出现的码垛机器人可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛，优化的设计使得垛型紧密、整齐。因此，必将更为广泛地应用，为了满足不同产品类型的码垛，各大机器人企业也在不断创新，推进了自动化、智能化、无人化码垛机器人的发展。

我们给学生的可能只是本行业的皮毛，但我们重在方法及应用，打好基础。因此，教学要求和相关企业紧密联系，一方面不断地跟进技术，开发新的应用，能够更多地应用码垛形式。另一方面通过企业，引入实例，丰富教学，使学校培养的人才与就业需要距离越来越接近。再以2017年全国中等职业学校职业能力大赛机器人技术应用赛项中，出现了五花垛的码垛形式，配以离线编程软件。通过离线编程，导入码垛软件包，平台示教的方式完成相应的码垛任务，这些都是很好的教学资源，也符合实际的工作需要，值得从事相关教学的老师们学习应用，甚至于开发出更丰富的教学资源。

总之，教学资源需要结合现有资源不断变化，不断开发，充实教学内容，丰富学生的训练项目，更好地服务学生，使学生毕业后更快地加入到经济建设中。

(作者单位：嘉兴技师学院)