高职院校工业机器人实训室建设初探

杨艳艳

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。

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。

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。