工业机器人实训基地的建设与研究

王照信

随着“中国制造2025”国家战略的深入推进，以工业机器人为主导的智能制造成为企业新旧动能转换的必然趋势。当前无论是智能制造單元的系统集成商，还是利用智能制造进行技术升级转型的企业，都需要大量的懂工业机器人技术的高技能人才。因此，职业院校培养工业机器人技能人才并进行工业机器人实训基地建设是十分必要的。本文就工业机器人实训基地建设进行探讨和研究。

一、工业机器人实训基地建设的目的

工业机器人实训基地建设的目的是培养与智能制造技术相关的工业机器人技能人才。因此，基地建设应以智能制造技术为主题进行工业机器人相关实训室的建设。基地建设一方面应满足智能制造系统集成企业对工业机器人高技能人才的需求，并力求实训设备的先进性、创新性；另一方面又要满足国家工业机器人技能大赛和智能制造技术应用、编程、调试大赛的需求。

二、工业机器人实训基地的硬件建设

根据智能制造技术对工业机器人实训基地的要求，工业机器人实训基地的硬件建设不单纯是工业机器人实训室的建设，还包括机械加工装配基本技能、电工电子基本技能、数控加工专业技能、可编程控制器专业技能、单片机ARM嵌入系统专业技能、工业网络控制及智能传感专业技能、智能制造单元综合技能实训室的建设。

1.工业机器人基本技能实训室建设

机械加工装配基本技能实训室主要配备普通车床、铣床、机械装配实训平台，主要完成机械零件的普通加工，学习机械加工的基本知识和技能，学会读图、识图，学会工、夹、量具的使用，为机器人手爪、工具、工件装具制作打下基础。同时，进行机械零部件的装配技能练习，为工业机器人本体的装配与调整、智能制造单元零部件的装配打下基础。

电工电子基本技能实训室主要配备电工电子的基本使用工具、仪器仪表、电气基本的控制线路、典型机床的控制线路、电子基本元器件，主要训练学生对各种电工电子工具仪器仪表的使用、电气基本控制线路、机床电气控制线路、各种电子元器件的识别、实用电子电路的焊接。

2.工业机器人专业技能实训室建设

数控加工专业技能实训室主要配备数控车床、加工中心及数控机床所需的各种刀具、量具，工装夹具，主要训练学生数控车床和加工中心的加工工艺制定，刀具及切削用量的选择，机床的操作、编程、加工、调整、调试及维护等专业技能，为智能制造单元的数控加工设备的使用打下坚实的基础。

可编程控制器专业技能实训室主要配备具有工业以太网接口的PLC、基于工业以太网总线的触摸屏及各种外设控制的实训平台，主要用于完成学生可编程控制器的基本工作原理认知、可编程控制器指令系统的运用、可编程控制器控制系统的设计和程序调试，以及触摸屏组态控制、各控制组件间的通讯和人机交互界面的编程、运行、监控等技能训练。

单片机、ARM嵌入系统专业技能实训室主要配备单片机实训套件，ARM嵌入系统开发平台。单片机实训套件主要训练学生单片机控制电路板的焊接、单片机C程序的编制和调试运行。ARM嵌入系统主要训练Windows CE开发平台的构建、ARM系统的GPIP输出控制、PWM直流电机调速控制、CAN总线通信控制。

工业网络控制及智能传感专业技能实训室主要配备具有工业以太网总线结构的PLC控制器、触摸屏、CCD工业视觉识别系统、RFID智能物料管理系统、自适应力传感器以及以DeviceNet、MODBUS为代表的工业以太网总线通信设备。实训室主要承担着智能制造系统的网络化、智能化技术的运用训练，完成学生工业以太网的组网通讯、CCD工业视觉的物料识别、自适应力传感器的调整等技能训练。该项技能训练是智能控制技能的关键环节。

3.工业机器人核心技能实训室建设

工业机器人基本操作编程实训室是工业机器人核心实训室中的基础实训室，要以当前智能制造企业在用的主流机器人为主，同时兼顾技能训练的多样性、多层面，选用KUKA、FANUC、EFFORT等品牌的机器人。工业机器人技能训练的主要项目有工业机器人码垛包装、工业机器人抛光打磨、工业机器人装配。该实训室主要训练学生工业机器人的操作与编程，机器人的I/O量的配置与使用，工业机器人的各种工作站调试、运行和维护。

工业机器人技能大赛实训室主要以国赛及省赛的软硬件技术要求为标准进行建设。平台主要由配有双吸盘和双气手指夹具的四轴工业机器人，放置零件的两个料盘，用于装配检测的环形装配检测机构，用于异型零件定位的转盘机构，含有双气手指夹具、双吸盘夹具和画笔夹具的六轴工业机器人装配分拣单元，零部件的视觉检测装置，各类夹具库、控制系统，以及用于系统控制的PLC编程软件、机器人离线编程的虚拟仿真软件、伺服配置软件、触摸屏编程调试软件等组成。实训室主要担负工业机器人技能大赛参赛人员的训练任务，同时又是与兄弟院校进行教学交流的平台。

工业机器人智能制造应用技术实训系统主要包括1台全功能数控车床、1台全功能数控加工中心、1台带第七轴行走轴及装卸工件手爪的六关节工业机器人、1套基于RFID技术的仓库管理系统、1套机床工件自动检测系统、1套工件加工状态检测视频系统、1套基于工业以太网的主控PLC及触摸屏、1套智能制造执行系统软件和2台用于主控及CAM加工的计算机。整套系统利用工业以太网组网通讯，实现制造系统的智能化管理运行。该系统为整个工业机器人实训基地建设的核心，主要训练学员智能制造系统的管控及智能制造单元的安装、调试、运行、维护技能。

三、工业机器人实训基地的软件建设

工业机器人实训基地的建设离不开软件的支撑。根据当前企业对技能人才的需求，以及智能制造技术软件应用的发展趋势，基地主要进行CAD三维设计、零件CAM自动加工、工业机器人虚拟仿真离线编程三大类软件的建设。CAD三维设计软件是工业机器人实训基地的基础设计软件，兼顾系统集成的需求，主要配置SolidWorks软件和AutoCAD软件。CAM自动加工软件选用嵌入RobotMaster的MasterCAM软件。机器人虚拟仿真离线编程软件参考ABB公司的RobotStudio软件、FANUC公司的Roboguide软件、Yaskawa公司的robot motosimEG软件、KUKA公司的KUKA.Sim Pro3.0软件，具体以所购置的机器人品牌确定软件类型。通用机器人系统设计仿真离线编程软件以国内华航唯实RobotArt软件为主，根据实训基地的侧重点辅助一款国外软件进行配置。

总之，工业机器人实训基地的建设立足于智能制造对技能人才的需求，结合工业机器人技术发展趋势，兼顾了高技能人才培养的特点。建成后的实训基地必将为中国智能制造业培养更多的高素质技能人才。

（作者单位：济南市技师学院）endprint