高職工業(yè)機器人技術專業(yè)在焊接機器人實訓的探索

摘 要：隨著科學技術的發(fā)展，智能制造的大力推進，促使機器人及其智能設備的飛速發(fā)展，其在焊接自動化生產領域應用廣泛。為滿足企業(yè)對工業(yè)機器人技術專業(yè)的人才需求，安排了焊接機器人實訓。對該專業(yè)的焊接機器人實訓進行了探索，通過對專業(yè)人才培養(yǎng)目標的分析，提出了實訓的總體思路，確定了具體的實施過程。

關鍵詞：高職，工業(yè)機器人技術，焊接機器人實訓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.199

《中國制造2025》將“高檔數控機床和機器人”作為大力推動的重點領域之一，工業(yè)機器人的應用程度是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志[1]。提升制造業(yè)智能自動化水平，是國家制造業(yè)發(fā)展的重要方向。工業(yè)機器人技術提高了焊接、裝配、噴涂、點膠、搬運等領域的智能自動化水平。焊接機器人集成系統(tǒng)推動了焊接智能自動化生產，改善了勞動條件，保證了質量，降低了勞動成本，提高了生產效率，在汽車、船舶、工程機械等領域得到了廣泛應用[2]。為滿足我國制造業(yè)轉型升級的迫切需求，近幾年不少高職院校與時俱進，開設了工業(yè)機器人技術專業(yè)。本文針對高職工業(yè)機器人技術專業(yè)的培養(yǎng)目標，對該專業(yè)的焊接機器人實訓進行了探索，依據實訓條件和企業(yè)應用確定了教學內容，明確了教學目標，探討了教學方法和考核方式。

1 高職工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)目標

我院通過多方面的網絡調研、走訪企業(yè)、兄弟院校等調查，制定出工業(yè)機器人技術專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，即面向工業(yè)機器人制造、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成及其應用企業(yè)，在生產第一線從事工業(yè)機器人的安裝調試、現場編程、保養(yǎng)維修、運行和管理，以及銷售和售后服務工作，具有專業(yè)技術理論基礎、技術應用能力、較強綜合素質能力的技術技能型人才。工業(yè)機器人技術專業(yè)的典型工作崗位有工業(yè)機器人現場編程、自動化生產線設計、工業(yè)機器人系統(tǒng)維護，要求學生在工業(yè)機器人的現場操作編程、安裝調試、運行維護、日常保養(yǎng)等方面有一定能力。調查發(fā)現，企業(yè)更青睞能結合實際生產工藝，使用機器人及其輔助設備完成特定工作任務的技術技能型人才。為滿足企業(yè)對人才的需求，工業(yè)機器人技術專業(yè)要依據專業(yè)人才培養(yǎng)目標制定課程體系，安排教學內容。

2 工業(yè)機器人技術專業(yè)在焊接機器人實訓的總體思路

分析高職工業(yè)機器人技術專業(yè)的培養(yǎng)目標，該專業(yè)在焊接機器人實訓的教學應著眼于焊接機器人工作站集成系統(tǒng)，讓學生了解焊接及其應用，了解工業(yè)機器人、焊接電源、傳感技術、液壓驅動技術在集成系統(tǒng)中的應用，而不僅僅局限于工業(yè)機器人本身的操作；注重培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德素養(yǎng)和綜合素質能力。對于高職的學生，其理論基礎較弱，對于理論性太強的知識缺乏興趣，實訓設計應該堅持理論與實踐相結合，符合學生的認知規(guī)律。實訓要求學生了解焊接的工作原理，熟悉人機交互系統(tǒng)，掌握焊接機器人編程的特點，包括PLC的編程、焊接參數的設置。在技能實訓的基礎上，進一步認識焊接機器人系統(tǒng)的工作原理和各組成部分的邏輯關系。

3 焊接機器人實訓的實施

3.1 實訓教學內容

工業(yè)機器人技術專業(yè)在進行焊接機器人實訓操作前必須做好安全教育工作。焊接作業(yè)是特殊作業(yè)，容易發(fā)生人員傷亡事故，對操作者本人、他人及周圍設施的安全可能造成重大危害。實訓過程中必須嚴抓安全，預防用電、機械砸傷、弧光輻射等安全隱患。

在生產中應用較多的是弧焊機器人集成系統(tǒng)和點焊機器人集成系統(tǒng)。我院焊接技術實訓中心的弧焊機器人集成系統(tǒng)由FANUC機器人和數字化弧焊電源組成，點焊機器人系統(tǒng)由KUKA機器人和電阻焊機組成。故將實訓場地安排在焊接實訓中心，將工業(yè)機器人技術專業(yè)的焊接機器人實訓分為兩個項目：弧焊機器人集成系統(tǒng)和點焊機器人集成系統(tǒng)，如表1所示。弧焊機器人編程操作要求在薄板上堆焊圖案，點焊機器人編程操作要求完成薄板兩個焊點的焊接，其中涉及的焊接參數由教師給出。

在焊接機器人實訓前，學生已進行FANUC機器人碼垛實訓教學，已初步認識機器人系統(tǒng)的組成及其工作原理，學會了機器人TCP的校正，熟悉了機器人的各個坐標軸，學會了創(chuàng)建程序和編輯程序，能實現直線、圓弧、直線圓弧連接等軌跡的行走。學生有了一定的基礎，降低了機器人操作的難度，實訓的難點是焊接機器人編程操作及其集成系統(tǒng)的工作原理。

根據實訓內容編寫實訓任務書，讓學生明確實訓的目標和要求，不僅對學生有指導作用，還可以培養(yǎng)學生的自主學習能力，發(fā)散學生的思維，提高實訓的教學效果。實訓任務書包括焊接機器人集成系統(tǒng)的理論知識、相關的焊接編程操作說明、任務安排和一些引導式問題。

3.2 實訓教學目標

通過分析培養(yǎng)目標、學情，依據實訓總體思路，以項目為載體明確實訓教學目標。弧焊機器人集成系統(tǒng)項目的教學目標：了解熔化極氣體保護焊的原理，及其影響焊縫質量的主要參數；了解弧焊機器人控制柜、機器人、焊接電源、送絲機構、變位機、電弧傳感器、尋位傳感器、清槍機構等組成部分；了解焊接電源與機器人控制柜的通訊方式，了解焊接機器人集成系統(tǒng)中PLC在安全柵欄、清槍機構等外圍設備的應用，以及PLC與機器人控制柜的通訊，了解Device-net 總線和Profibus 總線通訊的特點及其在機器人集成系統(tǒng)中的應用；學會配置MAC地址、IO接口、比特率等參數的方法。了解焊接機器人編程的特點，掌握直線、圓弧、直線擺動、圓弧擺動等軌跡的編程；了解焊槍角度對焊縫質量的影響，編程時會按要求調整焊槍的角度；設置焊接電流、焊接電壓、焊接速度等主要弧焊參數，了解氣流量、干伸長對焊接質量的影響；學會在焊接程序中調用尋位系統(tǒng)、電弧跟蹤系統(tǒng)等傳感設備。

點焊機器人集成系統(tǒng)項目的教學目標：了解電阻點焊的工作原理，及其影響焊縫質量的主要參數；了解機器人控制柜、機器人本體、焊接電源、焊接電源控制柜、電極修磨器等組成部分；了解焊接電源與機器人控制柜的通訊方式，了解PLC與機器人控制柜的通訊，以及

PLC與焊鉗、安全柵欄、電極修磨器的邏輯關系。掌握KUKA機器人的搖桿操作和在線編程，熟悉KUKA機器人的人機交互系統(tǒng)；掌握焊接電流、焊接時間、焊接壓力等點焊工藝參數的設置。

3.3 實訓教學方法

在實訓教學過程中，將講授法、現場演示法、小組學習法、任務教學法等多種教學方法相結合，充分調動學生的積極性，提高教學效果。采用理實一體化教學，通過多媒體講授焊接的原理與應用、焊接機器人集成系統(tǒng)的工作原理等理論知識。 到實訓場地演示焊接機器人操作，分小組進行實訓，完成相應的任務。在實訓操作的過程中，要求學生根據所學知識，繪制出系統(tǒng)控制原理圖，理清各組成部分的邏輯關系。最后教師對學生繪制出的系統(tǒng)控制原理圖提問并點評，通過仿真軟件展示整個焊接機器人集成系統(tǒng)各組成部分的邏輯關系，讓學生有更直觀的認識。多種教學方法相結合，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的合作能力和系統(tǒng)分析問題的能力。

3.4 實訓考核方式

改變單一的考核方式，考核內容包括平時表現和技能掌握情況。平時表現主要考查學生是否符合安全操作規(guī)范，學習是否積極主動。平時表現分為組員的考核和階段性考核。學生采用小組成員互評，組長給成員考核的方式，促使組員相互交流，共同解決實訓中遇到的難題。教師進行階段性考核，及時發(fā)現學生存在的普遍問題，分析原因解決問題。對學生進行點評，營造既合作又競爭的學習氛圍，充分調動學生的積極性。總成績由“任務考核+組員考核+階段性考核”三部分組成，培養(yǎng)學生良好的學習態(tài)度和職業(yè)道德修養(yǎng)，激發(fā)內在學習動力。

4 結論

對工業(yè)機器人技術專業(yè)的焊接機器人實訓進行了探索，實踐表明，通過項目載體提高了學生的積極性；學生的學習能力在自主學習中得到了充分的鍛煉；學生分析問題、解決問題的能力在具體的焊接機器人操作中得到了提高；培養(yǎng)了學生的團結協(xié)作精神、與人溝通的能力，養(yǎng)成了較好的工作習慣。

參考文獻：

[1]郭佳茜，崔麗媛.“中國制造 2025”10年路線圖[J].交通建設與管理，2015（05）：46-47.

[2]胡繩蓀.焊接自動化技術及其應用[M].機械工業(yè)出版社，2012：217-218.

作者簡介：余小榕（1988-），女，廣西平樂人，碩士研究生，研究方向：焊接與自動化.