工业机器人柔性制造系统实训中心建设及成效研究.pdf
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1、 轻工人才 2023 年 第 8 期 总第 221 期 造纸装备及材料208工业机器人柔性制造系统实训中心建设及成效研究*陈 盛成都工贸职业技术学院,四川 成都 611731摘要:工业机器人柔性制造系统实训中心是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品,它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制等相关专业,为职业院校提供教学、培训、竞赛和社会服务支持。文章以成都工贸职业技术学院(成都市技师学院)为例,从建设思路、建设内容、建设路径等方面研究工业机器人柔性制造系统实训中心的建设思路,提出了该实训中心的建设方案,并对建设成效进行预估,为其他职业院
2、校提供借鉴和参考。关键词:工业机器人;柔性制造系统;实训中心;智能制造分类号:TH165工业机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种自动执行的机器装置。现代的工业机器人可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,在工业生产中能代替人类做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业。其应用主要集中在汽车、汽车零部件、机械、电子、电器、石油化工等诸多行业,从事焊接、喷涂、装配、机加工、分拣、搬运、码垛及包装等工作1。随着工业机器人的技术优势越来越明显,在工业生产和社会生活中的应用也越来越广泛,相应地就需要培养更多的工业机器人从业人员。工业机器人柔性制造系统实训中心建设为
3、职业院校培养、培训工业机器人从业人员提供场地、设备和技术支撑。成都工贸职业技术学院(以下简称“学院”)常年开设有工业机器人应用与维护专业。现有实训条件可以满足该专业基础课程的要求,但针对工业机器人的实训设备仅有 FESTO 工业机器人综合实训系统设备和三菱工业机器人各一套,完全无法满足专业实训要求。特别是当高年级学生进入专业方向课程学习阶段时,急需解决专业实训设备紧缺的问题。而且,与工业机器人应用最为广泛的汽车及机械行业相关的机械工程与汽车工程学习,均无工业机器人实训设备,势必导致学生操作使用工业机器人方面的技能缺失,不利于学生的发展。因此,建设工业机器人柔性制造系统实训中心势在必行2。1 工
4、业机器人柔性制造系统实训中心的建设思路1.1 建设目标学院为以工业机器人实训中心、西门子先进自动化联合示范实训中心及生产实训基地为依托,以工业机器人学院及智能制造专业群建设为抓手,以服务地方经济建设为目的,将工业机器人虚拟仿真实训机房独立并建设完善,成为工业机器人虚拟仿真实训中心。在“专业基础专业综合科研创新”的实训体系下,构建软件仿真、半实物仿真和虚拟实训三大虚拟仿真实训平台和远程共享系统,从硬件和软件两个方面加强信息化建设,最终建成工业机器人虚拟仿真实训中心,并逐步实现教学资源的网络共享3。1.2 建设路径学院根据教学实际需求,与工业机器人领域知名企业开展校企合作,联合共建实习实训场地,力
5、求将实训中心建设成为区域一流的工业机器人技术实训中心,为中西部地区乃至全国职业院校的师资培训、国际交流合作及职业技能鉴定工作提供技术支持。柔性制造系统将工业机器人、数控机床、焊接设备等集成在一起,利用原有场地、设备进行改造升级,采用SIEMENS 系统进行总成控制,满足教学、培训、鉴定、文章编号:2096-3092(2023)08-0208-03*基金项目:成都工贸职业技术学院建党 100 周年专项课题“工匠精神、红色文化与大师工作室集群建设的耦合机制研究”(2021130106);成都市哲学社会科学重点研究基地-成都市工匠文化研究中心 2023 年立项课题“工匠文化主题研学旅行基地建设路径研
6、究”(2023ZC18)作者简介:陈盛,男,硕士,讲师,研究方向为电子信息技术、职业教育教学。造纸装备及材料 第 52 卷 总第 221 期 2023 年 8 月 轻工人才209科研等的功能需求。柔性制造系统实训功能区建成后,可用于工业机器人高级操作与编程实训、工业机器人复杂系统控制实训、工业机器人复杂系统维护保养实训以及自动化控制系统实训。1.3 建设内容(1)软件仿真平台。仿真实训平台主要包含基础包、数字化制造高级包、系统工程高级包,涵盖三维设计、有限元分析、数控加工、工艺规划、人机工程、机器人仿真、机器人离线编程、多学科半实物仿真、自动化生产线布局规划、自动化生产线生产过程仿真等功能。以
7、工业机器人工装夹具设计仿真为例,充分考虑工业机器人应用领域与产业结构设计课题,开展教学实践和教学设计。该平台可针对工业机器人技术专业与电气自动化技术专业,开展工业机器人工装夹具设计仿真、工业机器人工作站设计仿真及自动化产线设计仿真等实践项目的软件仿真教学,并辐射相关二产类专业。(2)半实物仿真平台。半实物仿真平台配置自动化控制综合试验箱,包含 ARM9 处理器、色彩传感器、遥控器、红外线传感器、触摸式传感器、伺服电机、USB 端口、Wi-Fi 模块,配合前述软件中的系统工程高级包开展多学科的半实物仿真实验。综合考虑课程要求与实际设备情况,合理制定课程教学资源包。该平台可针对工业机器人技术专业与
8、电气自动化技术专业,开展工业自动化控制技术、工业机器人技术仿真、自动化生产线仿真实训等实践项目的半实物仿真教学。(3)虚拟实训平台。虚拟实训平台主要包含工业机器人装调修实训与虚拟智能制造生产车间实训。工业机器人装调修实训系统由硬件与软件两部分组成,充分做到虚实结合。硬件部分由国产工业机器人为核心的机器人装调修学习工作站构成,可实现虚拟仿真学习后的实际操作练习。软件部分由达索系统软件构成,在其自带的三维爆炸图演示功能基础上,经后期开发实现互动操作演练等功能,完成针对工业机器人装调修的虚拟仿真学习。配合生产实训基地已有真实机床等设备,统一配置制造执行系统(MES)、数控机床联网与通信系统(DNC)
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