工業機器人實訓基地的建設與研究

王照信

隨著“中國制造2025”國家戰略的深入推進，以工業機器人為主導的智能制造成為企業新舊動能轉換的必然趨勢。當前無論是智能制造單元的系統集成商，還是利用智能制造進行技術升級轉型的企業，都需要大量的懂工業機器人技術的高技能人才。因此，職業院校培養工業機器人技能人才并進行工業機器人實訓基地建設是十分必要的。本文就工業機器人實訓基地建設進行探討和研究。

一、工業機器人實訓基地建設的目的

工業機器人實訓基地建設的目的是培養與智能制造技術相關的工業機器人技能人才。因此，基地建設應以智能制造技術為主題進行工業機器人相關實訓室的建設。基地建設一方面應滿足智能制造系統集成企業對工業機器人高技能人才的需求，并力求實訓設備的先進性、創新性；另一方面又要滿足國家工業機器人技能大賽和智能制造技術應用、編程、調試大賽的需求。

二、工業機器人實訓基地的硬件建設

根據智能制造技術對工業機器人實訓基地的要求，工業機器人實訓基地的硬件建設不單純是工業機器人實訓室的建設，還包括機械加工裝配基本技能、電工電子基本技能、數控加工專業技能、可編程控制器專業技能、單片機ARM嵌入系統專業技能、工業網絡控制及智能傳感專業技能、智能制造單元綜合技能實訓室的建設。

1.工業機器人基本技能實訓室建設

機械加工裝配基本技能實訓室主要配備普通車床、銑床、機械裝配實訓平臺，主要完成機械零件的普通加工，學習機械加工的基本知識和技能，學會讀圖、識圖，學會工、夾、量具的使用，為機器人手爪、工具、工件裝具制作打下基礎。同時，進行機械零部件的裝配技能練習，為工業機器人本體的裝配與調整、智能制造單元零部件的裝配打下基礎。

電工電子基本技能實訓室主要配備電工電子的基本使用工具、儀器儀表、電氣基本的控制線路、典型機床的控制線路、電子基本元器件，主要訓練學生對各種電工電子工具儀器儀表的使用、電氣基本控制線路、機床電氣控制線路、各種電子元器件的識別、實用電子電路的焊接。

2.工業機器人專業技能實訓室建設

數控加工專業技能實訓室主要配備數控車床、加工中心及數控機床所需的各種刀具、量具，工裝夾具，主要訓練學生數控車床和加工中心的加工工藝制定，刀具及切削用量的選擇，機床的操作、編程、加工、調整、調試及維護等專業技能，為智能制造單元的數控加工設備的使用打下堅實的基礎。

可編程控制器專業技能實訓室主要配備具有工業以太網接口的PLC、基于工業以太網總線的觸摸屏及各種外設控制的實訓平臺，主要用于完成學生可編程控制器的基本工作原理認知、可編程控制器指令系統的運用、可編程控制器控制系統的設計和程序調試，以及觸摸屏組態控制、各控制組件間的通訊和人機交互界面的編程、運行、監控等技能訓練。

單片機、ARM嵌入系統專業技能實訓室主要配備單片機實訓套件，ARM嵌入系統開發平臺。單片機實訓套件主要訓練學生單片機控制電路板的焊接、單片機C程序的編制和調試運行。ARM嵌入系統主要訓練Windows CE開發平臺的構建、ARM系統的GPIP輸出控制、PWM直流電機調速控制、CAN總線通信控制。

工業網絡控制及智能傳感專業技能實訓室主要配備具有工業以太網總線結構的PLC控制器、觸摸屏、CCD工業視覺識別系統、RFID智能物料管理系統、自適應力傳感器以及以DeviceNet、MODBUS為代表的工業以太網總線通信設備。實訓室主要承擔著智能制造系統的網絡化、智能化技術的運用訓練，完成學生工業以太網的組網通訊、CCD工業視覺的物料識別、自適應力傳感器的調整等技能訓練。該項技能訓練是智能控制技能的關鍵環節。

3.工業機器人核心技能實訓室建設

工業機器人基本操作編程實訓室是工業機器人核心實訓室中的基礎實訓室，要以當前智能制造企業在用的主流機器人為主，同時兼顧技能訓練的多樣性、多層面，選用KUKA、FANUC、EFFORT等品牌的機器人。工業機器人技能訓練的主要項目有工業機器人碼垛包裝、工業機器人拋光打磨、工業機器人裝配。該實訓室主要訓練學生工業機器人的操作與編程，機器人的I/O量的配置與使用，工業機器人的各種工作站調試、運行和維護。

工業機器人技能大賽實訓室主要以國賽及省賽的軟硬件技術要求為標準進行建設。平臺主要由配有雙吸盤和雙氣手指夾具的四軸工業機器人，放置零件的兩個料盤，用于裝配檢測的環形裝配檢測機構，用于異型零件定位的轉盤機構，含有雙氣手指夾具、雙吸盤夾具和畫筆夾具的六軸工業機器人裝配分揀單元，零部件的視覺檢測裝置，各類夾具庫、控制系統，以及用于系統控制的PLC編程軟件、機器人離線編程的虛擬仿真軟件、伺服配置軟件、觸摸屏編程調試軟件等組成。實訓室主要擔負工業機器人技能大賽參賽人員的訓練任務，同時又是與兄弟院校進行教學交流的平臺。

工業機器人智能制造應用技術實訓系統主要包括1臺全功能數控車床、1臺全功能數控加工中心、1臺帶第七軸行走軸及裝卸工件手爪的六關節工業機器人、1套基于RFID技術的倉庫管理系統、1套機床工件自動檢測系統、1套工件加工狀態檢測視頻系統、1套基于工業以太網的主控PLC及觸摸屏、1套智能制造執行系統軟件和2臺用于主控及CAM加工的計算機。整套系統利用工業以太網組網通訊，實現制造系統的智能化管理運行。該系統為整個工業機器人實訓基地建設的核心，主要訓練學員智能制造系統的管控及智能制造單元的安裝、調試、運行、維護技能。

三、工業機器人實訓基地的軟件建設

工業機器人實訓基地的建設離不開軟件的支撐。根據當前企業對技能人才的需求，以及智能制造技術軟件應用的發展趨勢，基地主要進行CAD三維設計、零件CAM自動加工、工業機器人虛擬仿真離線編程三大類軟件的建設。CAD三維設計軟件是工業機器人實訓基地的基礎設計軟件，兼顧系統集成的需求，主要配置SolidWorks軟件和AutoCAD軟件。CAM自動加工軟件選用嵌入RobotMaster的MasterCAM軟件。機器人虛擬仿真離線編程軟件參考ABB公司的RobotStudio軟件、FANUC公司的Roboguide軟件、Yaskawa公司的robot motosimEG軟件、KUKA公司的KUKA.Sim Pro3.0軟件，具體以所購置的機器人品牌確定軟件類型。通用機器人系統設計仿真離線編程軟件以國內華航唯實RobotArt軟件為主，根據實訓基地的側重點輔助一款國外軟件進行配置。

總之，工業機器人實訓基地的建設立足于智能制造對技能人才的需求，結合工業機器人技術發展趨勢，兼顧了高技能人才培養的特點。建成后的實訓基地必將為中國智能制造業培養更多的高素質技能人才。

（作者單位：濟南市技師學院）endprint