高職院校工業機器人實訓室建設初探

楊艷艷

摘 要：近年來，工業機器人在工業領域的應用越來越普遍，不僅可以大幅度地提升了工業生產效率，還可以降低人力成本，實現24小時不間斷作業。尤其是在一些高精端領域，工業機器人起到了非常重要的作用。工業機器人的應用，對于相應的技術人才素質提出了更高的要求，為了滿足就業需求，職業院校必須做好工業機器人應用人才的培養工作，工業機器人實訓基地是開展工業機器人教育、提升學生動手和實踐能力的場所。本文主要研究高職院校如何建設工業機器人實訓基地，以供相關單位參考借鑒。

關鍵詞：工業機器人 實訓室 建設

現階段，工業機器人的應用領域十分廣泛，尤其是在工業領域可以說是大放異彩，已經成為工業自動化的重要支柱。從國內的工業發展情況來看，無人工廠以及熄燈工廠開始被人們知曉，工業機器人的技術發展步入快車道。為了適應工業生產以及技術發展的需要，培養工業機器人應用人才成為迫切需要解決的問題。由于工業機器人涉及許多學科，既要求理論知識，也要求實踐和應用能力，因此開展工業機器人應用人才培養，需要采取校企合作、產教融合的方式，依靠建設工業機器人實訓室，為學生提供更好的學習和實踐機會。高職院校建設工業機器人實訓室，可以從以下幾個方面入手。

一、實訓室硬件方面

硬件建設是實訓室的基礎條件，只有完善相應的硬件設備，才能促進實訓活動的順利進行。工業機器人作為自動化技術的代表，在工業生產操作中的應用十分廣泛，例如，常見的焊接工作、噴涂工作、打磨和組裝工作、分揀工作、產品測試以及檢測等。以機器人代替人工的方式，既可以保證生產的標準化，又可以保證生產的效率。工業機器人實訓室的建設，結合工業企業的生產應用實際，配備3個工業機器人實訓室，分別是柔性制造系統實訓室、Foxbot工業機器人應用實訓室、Nachi工業機器人應用實訓室，其中包括機械手、富士康工業機器人以及多個型號的多關節機器人，可以很好地滿足機器人的實訓課程。實訓室建設方面，場地面積達到300平方米，空間豐富，方便教學活動和實驗活動的開展。這些豐富的實訓室資源，為高職院校開展工業機器人實訓課程提供了硬件基礎。

實訓活動的開展，可以采取項目式教學模式，以某個項目任務為導向，讓學生劃分為小組，每3～5名學生為一個小組，并配備相應的實訓設備。例如，配備多媒體教學設備以及高清攝像機等，可以更好地進行實訓操作的演示工作，同時可以讓學生多個視角地進行學習和訓練。筆者所在學校在工業機器人實訓室建設方面，并沒有采取綜合實訓臺的方式，為了更加有效地開展實訓活動，只有進一步加大硬件建設，才能更好地滿足實訓教學的需求。筆者認為，現階段，需要添加的外圍設備有以下幾種。

1.末端執行裝置

所謂的末端執行裝置，主要是那些安裝在機器人末端的裝置，一般情況下，該裝置是結合工業生產的實際要求而專門設計的。氣動手爪、真空吸盤是機器人實訓教學中最為常見的末端執行裝置。為了保證實訓教學的效果，可以結合工業機器人在工業生產中的實例，設計出幾款通用的機器手爪，以便完成一系列的機器操作。例如，借助真空吸盤進行搬運、開展模擬弧焊、使用氣動式機械手爪進行搬運、機蓋打磨等。

2.外圍的電氣設備

外圍電氣也是實訓室必不可少的內容，通過機器人I/O和電氣控制裝置配合，拓展外圍電氣設備，進而實現一系列的機器操作動作。經常使用到的電氣控制裝置元件有以下幾種。

（1）控制元件、執行元件。包括繼電器、電磁閥、接觸器、真空發生器、急停開關、常閉按鈕、常開按鈕、蜂鳴器等控制元件;真空吸盤、氣缸、調速閥、彈性吸盤等執行元件。

（2）傳感器。傳感器的用途在于信號檢測，其中紅外傳感器的最為常見。

（3）電纜。使用電纜連接外圍電氣設備，可以根據需求，選擇恰當的電線規格進行設備連接。

（4）控制器。使用西門子品牌的PLC控制器，將控制器安裝到總控制柜。

二、工業機器人實訓室的軟件建設

在工業機器人實訓室的軟件建設方面，分別建設了CAD和CAM實訓室;機位設置方面，共設置180多個機位。實訓的軟件方面，常用的實訓軟件有：ABBRobot-Studio、SolidWorks、FD On Desklight。其中，ABBRobot-Studio的軟件用途在于實現ABB機器人的離線仿真操作與編程操作;FD On Desklight的軟件用途在于實現Nachi機器人的離線仿真操作與編程操作;SolidWorks軟件的主要用途在于訓練學生進行三維建模，配合仿真軟件開展造型。ABBRobot-Studio軟件和FD On Desklight軟件，進行機器人仿真，要具備的功能有以下幾種。

首先，離線編輯。工業機器人存在兩種編程模式，包括離線編程模式、在線編程模式，在線編程模式存在諸多局限，而且編程效率比較低，無法實現復雜曲線的檢視工作和編程工作。離線編程模式是借助計算機模擬機器人真實的運行環境，進而編寫程序，通過虛擬示教器進行演示。一般情況下，虛擬示教器和真實示教器在功能方面具有一致性，都可以進行I/O、參數、編程和調試等功能的設置，通過虛擬的環境，讓機器人按照編制的程序自動或者手動運行。從當前的機器人應用軟件來看，離線編程軟件缺乏通用軟件，一般情況下，企業由于生產模式的不同，工業機器人各有其特點，因此，離線編程模式更具有競爭力。

其次，仿真功能。借助軟件實現機器人模擬仿真，在虛擬的環境中，演示相關指令帶來的機器人動作，可以用于檢測機器人編程工作是否存在錯誤，進而完善編程程序。軟件的仿真功能十分重要，既可以實現計算機的模擬運行和演示，又可以大幅度地提升學生對于機器人的學習興趣。

最后，在線功能。借助數據線，將工業機器人和計算機進行連接，使用計算機控制機器人完成生產操作。可以借助仿真軟件上傳工程應用項目，配置工業機器人的參數，在線編輯和修改，完成機器人操作。