課程簡介

這是 2019 年在實踐大學開設的「機器手臂程式設計」課程，完整涵蓋從模擬規劃到實機操作的自動化專案流程。

課程設計理念

目的： 畢業 → 就業 → 創業 方法： 以實際專案進行的順序擬定大綱，依大綱依序學習必要技能

專案流程：

  1. 前期規劃：了解現況、如何以自動化替代人力、初步構想
  2. 初步模擬：流程設計、空間配置（避免干涉）
  3. 實機測試：硬體安裝、微調、軟體測試、重構
  4. 建置完整系統：周邊設備整合、整合測試、驗收

課程大綱

一、RobotSim 基礎（3/13）

千里之行 始於足下
一日之所需 百工斯為備

學習內容：

  1. 課程大綱說明
  2. 機器手臂基本介紹
  3. RobotSim 環境及基本操作
    • 下載、安裝、試用
    • 教點、編寫程式、模擬動作
    • 設定 Tool（工具坐標）、更新點位
    • 設定 Base（基座坐標）、匯出程式
  4. RobotSim 基礎程式
    • 變數 (Value)
    • 動作 (Motion)
    • 流程控制 (Flow)

參考影片：

二、RobotSim 專案制作（3/27）

昨日種種，皆成今我，切莫思量，更莫哀
從今往後，怎麼收穫，怎麼栽

學習內容：

  1. RobotSim 完整專案
    • 自訂函式：顯示訊息功能
    • RobotSim 程式設計擴充：夾娃娃機專案
  2. RobotSim 匯出並匯入 WorkVisual 專案
    • 從 Unity 模擬環境匯出 KUKA 程式
    • 在 WorkVisual 中編輯與調整
    • 準備實機測試

參考教學：

三、手臂操作訓練及 KRL 程式語言（4/10）

欲速則不達
慢慢來，比較快

學習內容：

  1. 手臂安全及基本操作
    • KUKA SmartPAD 教導器使用
    • 手動操作與安全規範
    • 急停與錯誤恢復
  2. WorkVisual KRL 程式語言
    • 變數宣告與使用
    • 常用函式
    • 動作指令（PTP、LIN、CIRC）
    • 流程控制（IF、FOR、WHILE、SWITCH）
  3. 實機測試
    • 將 RobotSim 匯出的程式載入手臂
    • 實機驗證與調整

四、WtFramework 開發框架（4/24）

工欲善其事 必先利其器

學習內容：

  1. WtFramework 開發框架介紹
    • Core：核心函式庫
    • Action：動作指令封裝
  2. 安裝與設定
  3. 網路通訊
    • EKI (Ethernet KRL Interface)：KUKA 網路通訊介面
    • Server 設定
    • TCP/IP 通訊協定
  4. 實作練習

五、自動化專案實作一（5/08）

滴水穿石，不是水多厲害，更不是石頭不厲害
而是時間太厲害

學習內容：

  1. 網路通訊手臂 EKI
    • Server 設定
    • EKI 通訊程式開發
  2. 程式匯入至手臂
  3. 通訊測試
    • 利用 CMD 進行測試
    • 利用 WinForm 程式進行測試

專案架構：

  • PC 端：主控端，C# WinForm + TcpClient
  • Robot 端：被控設備，KRL + TcpServer

六、自動化專案實作二（5/22）

種瓜得瓜 種豆得豆
種瓠仔 不會生菜瓜

學習內容：

  1. 整合專案開發
    • 整合 WtFramework
    • PC 端控制介面開發
    • Robot 端程式整合
  2. 夾娃娃機完整專案
    • 從 RobotSim 模擬到實機操作
    • PC 端遠端控制
    • 完整的自動化流程

課程特色

1. 完整的專案流程

從模擬規劃到實機操作，完整體驗自動化專案的開發流程：

RobotSim 模擬 → WorkVisual 程式開發 → 實機測試 → 網路整合 → 完整系統

2. 雙語言整合

  • Unity C#：RobotSim 模擬環境開發
  • KUKA KRL：機器手臂控制程式
  • C# WinForm：PC 端控制介面

學習如何整合不同語言與平台，實現完整的自動化系統。

3. 理論與實作並重

  • 理論基礎：運動學、座標系統、程式設計
  • 模擬驗證：在 RobotSim 中驗證可行性
  • 實機操作：在真實的 KUKA 機器手臂上測試
  • 網路整合：PC 與機器手臂的通訊控制

4. 專案導向學習

以夾娃娃機專案貫穿整個課程：

  1. RobotSim 中模擬夾娃娃機動作
  2. 匯出程式至 WorkVisual
  3. 實機測試與調整
  4. 整合 EKI 網路控制
  5. 完成 PC 端控制介面

學習成果

學生將學會：

  1. RobotSim 模擬系統
    • Unity 環境操作
    • RobotCommand 程式設計
    • 專案規劃與模擬驗證
  2. KUKA 機器手臂操作
    • SmartPAD 教導器使用
    • KRL 程式語言
    • 實機安全操作
  3. 工業通訊整合
    • EKI 網路通訊協定
    • TCP/IP Client/Server 架構
    • WtFramework 開發框架
  4. 完整專案開發能力
    • 從規劃到實機的完整流程
    • 多平台整合能力
    • 問題分析與解決能力

課程資源

完整教學網站（中文）： https://yazelin.github.io/usc2019-RobotSim/zh-tw/index

完整教學網站（English）： https://yazelin.github.io/usc2019-RobotSim/en/index

GitHub 開源專案： https://github.com/yazelin/usc2019-RobotSim

課程教材：

相關連結：

課程資訊

  • 學校：實踐大學
  • 課程名稱：機器手臂程式設計
  • 授課時間：2019 年 3 月 - 5 月（共 6 週）
  • 授課教師：Yaze Lin
  • 特色：中英文雙語教材、從模擬到實機的完整流程