高职院校工业机器人实训室建设初探

高职院校工业机器人实训室建设初探

作者：杨艳艳

来源：《职业·下旬》2019年第03期

摘 要：近年来，工业机器人在工业领域的应用越来越普遍，不仅可以大幅度地提升了工业生产效率，还可以降低人力成本，实现24小时不间断作业。尤其是在一些高精端领域，工业机器人起到了非常重要的作用。工业机器人的应用，对于相应的技术人才素质提出了更高的要求，为了满足就业需求，职业院校必须做好工业机器人应用人才的培养工作，工业机器人实训基地是开展工业机器人教育、提升学生动手和实践能力的场所。本文主要研究高职院校如何建设工业机器人实训基地，以供相关单位参考借鉴。 关键词：工业机器人 实训室 建设

现阶段，工业机器人的应用领域十分广泛，尤其是在工业领域可以说是大放异彩，已经成为工业自动化的重要支柱。从国内的工业发展情况来看，无人工厂以及熄灯工厂开始被人们知晓，工业机器人的技术发展步入快车道。为了适应工业生产以及技术发展的需要，培养工业机器人应用人才成为迫切需要解决的问题。由于工业机器人涉及许多学科，既要求理论知识，也要求实践和应用能力，因此开展工业机器人应用人才培养，需要采取校企合作、产教融合的方式，依靠建设工业机器人实训室，为学生提供更好的学习和实践机会。高职院校建设工业机器人实训室，可以从以下几个方面入手。 一、实训室硬件方面

硬件建设是实训室的基础条件，只有完善相应的硬件设备，才能促进实训活动的顺利进行。工业机器人作为自动化技术的代表，在工业生产操作中的应用十分广泛，例如，常见的焊接工作、喷涂工作、打磨和组装工作、分拣工作、产品测试以及检测等。以机器人代替人工的方式，既可以保证生产的标准化，又可以保证生产的效率。工业机器人实训室的建设，结合工业企业的生产应用实际，配备3个工业机器人实训室，分别是柔性制造系统实训室、Foxbot工业机器人应用实训室、Nachi工业机器人应用实训室，其中包括机械手、富士康工业机器人以及多个型号的多关节机器人，可以很好地满足机器人的实训课程。实训室建设方面，场地面积达到300平方米，空间丰富，方便教学活动和实验活动的开展。这些丰富的实训室资源，为高职院校开展工业机器人实训课程提供了硬件基础。

实训活动的开展，可以采取项目式教学模式，以某个项目任务为导向，让学生划分为小组，每3～5名学生为一个小组，并配备相应的实训设备。例如，配备多媒体教学设备以及高清摄像机等，可以更好地进行实训操作的演示工作，同时可以让学生多个视角地进行学习和训练。笔者所在学校在工业机器人实训室建设方面，并没有采取综合实训台的方式，为了更加有效地开展实训活动，只有进一步加大硬件建设，才能更好地满足实训教学的需求。笔者认为，现阶段，需要添加的外围设备有以下几种。

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1.末端执行装置

所谓的末端执行装置，主要是那些安装在机器人末端的装置，一般情况下，该装置是结合工业生产的实际要求而专门设计的。气动手爪、真空吸盘是机器人实训教学中最为常见的末端执行装置。为了保证实训教学的效果，可以结合工业机器人在工业生产中的实例，设计出几款通用的机器手爪，以便完成一系列的机器操作。例如，借助真空吸盘进行搬运、开展模拟弧焊、使用气动式机械手爪进行搬运、机盖打磨等。 2.外围的电气设备

外围电气也是实训室必不可少的内容，通过机器人I/O和电气控制装置配合，拓展外围电气设备，进而实现一系列的机器操作动作。经常使用到的电气控制装置元件有以下几种。 （1）控制元件、执行元件。包括继电器、电磁阀、接触器、真空发生器、急停开关、常闭按钮、常开按钮、蜂鸣器等控制元件;真空吸盘、气缸、调速阀、弹性吸盘等执行元件。 （2）传感器。传感器的用途在于信号检测，其中红外传感器的最为常见。

（3）电缆。使用电缆连接外围电气设备，可以根据需求，选择恰当的电线规格进行设备连接。

（4）控制器。使用西门子品牌的PLC控制器，将控制器安装到总控制柜。 二、工业机器人实训室的软件建设

在工业机器人实训室的软件建设方面，分别建设了CAD和CAM实训室;机位设置方面，共設置180多个机位。实训的软件方面，常用的实训软件有：ABBRobot-Studio、

SolidWorks、FD On Desklight。其中，ABBRobot-Studio的软件用途在于实现ABB机器人的离线仿真操作与编程操作;FD On Desklight的软件用途在于实现Nachi机器人的离线仿真操作与编程操作;SolidWorks软件的主要用途在于训练学生进行三维建模，配合仿真软件开展造型。ABBRobot-Studio软件和FD On Desklight软件，进行机器人仿真，要具备的功能有以下几种。 首先，离线编辑。工业机器人存在两种编程模式，包括离线编程模式、在线编程模式，在线编程模式存在诸多局限，而且编程效率比较低，无法实现复杂曲线的检视工作和编程工作。离线编程模式是借助计算机模拟机器人真实的运行环境，进而编写程序，通过虚拟示教器进行演示。一般情况下，虚拟示教器和真实示教器在功能方面具有一致性，都可以进行I/O、参数、编程和调试等功能的设置，通过虚拟的环境，让机器人按照编制的程序自动或者手动运行。从当前的机器人应用软件来看，离线编程软件缺乏通用软件，一般情况下，企业由于生产模式的不同，工业机器人各有其特点，因此，离线编程模式更具有竞争力。

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其次，仿真功能。借助软件实现机器人模拟仿真，在虚拟的环境中，演示相关指令带来的机器人动作，可以用于检测机器人编程工作是否存在错误，进而完善编程程序。软件的仿真功能十分重要，既可以实现计算机的模拟运行和演示，又可以大幅度地提升学生对于机器人的学习兴趣。

最后，在线功能。借助数据线，将工业机器人和计算机进行连接，使用计算机控制机器人完成生产操作。可以借助仿真软件上传工程应用项目，配置工业机器人的参数，在线编辑和修改，完成机器人操作。

三、工业机器人实训室的配套设施建设

现阶段，高职院校共存在三种实训室模式：一种是虚拟实训室。建设虚拟实训室，开展机器人离线软件教学，实训之前，让学生学习相关离线编程技术，开展实训任务。另一种是综合实训台。借助工业机器人，开展实训教学活动，完成实训项目，这种模式的应用比较广泛，但是需要较高的成本，而且柔性不足。第三种是典型工作站模式。模拟工业典型应用建立实训系统，可以很好地培养学生的专业应用，但是存在着成本高、缺乏柔性的不足。

笔者所在学校在实训室建设方面的实训资源相对丰富，但是配套设施不足，限制了实训课程的开展。为了充分发挥笔者所在学校在实训资源方面的优势，需要加强工业机器人末端工具的开发，同时做好配套设备的准备，例如，传感器、电气、控制设备等。对于一些专业实训室，可将其用于训练机器人的相关技能，例如，借助单片机实训室进行自动巡线小车的训练，开展AGV巡线小车的操作。借助传感器实训室和电气控制实训室开展机器人电气控制的实训操作，利用现有的资源，打破各专业的限制。 四、工业机器人的实训项目设置

工业机器人的实训项目也是建设实训室的重点内容，利用现有的设备资源，精心设置实训的内容。根据笔者所在学校教学实际，将实训项目内容分为综合性实训项目、基础性实训项目。基础性的实训项目，主要在于传授基础的操作以及编程方法。综合性的实训项目，让学生的动手能力和实践能力得到进一步巩固和提升。基础性的实训项目有：手动示教、数控操作、建立坐标系、设置安全区域、远点校正、项目操作及I/O控制编程、堆叠应用、多任务编程等。综合性的实训项目有：视觉识别与分拣、机器人与数控机床联调、柔性线机床上下料、动态追踪与码垛等。这样通过实训项目的设置，锻炼学生的实操能力。 五、小结

综上所述，随着工业机器人的广泛应用，工业机器人应用人才培养显得越来越重要。高职院校在培养工业机器人应用人才的时候，建设工业机器人实训室，更好地为学生提供实践的机会。一方面可以让学生更好地理解、学习和巩固机器人的相关知识;另一方面可以让学生在实践过程中提升自己的实操能力。高职院校工业机器人实训室的建设，需要从以下几个方面入

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手：实训室的硬件建设、实训室的软件建设、实训室配套设施建设、实训课程建设等四方面，只有这样才能充分发挥实训室的作用，提升实训效果。 参考文献：

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