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工业机器人硕士论文开题报告范文 跟中职院校工业机器人一体化实训中心的建设和探究相关硕士论文开题报告范文

主题:工业机器人论文写作 时间:2024-01-08

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摘 要:在中国制造2025的大背景下,在浙江省“机器换人”的战略方针下,工业机器人进一步扩大应用,职业院校开办工业机器人相关专业,建立工业机器人实训中心,培养技术技能人才迫在眉睫.本文阐述了笔者学校工业机器人实训中心的建设方案,两大已建成实训中心的布局,区块划分,各区块功能,以及所选机器人品牌的原因.并介绍了两大工业机器人实训中心所开设的校内专业实训内容、社会服务活动中承办的科普活动及技能培训项目.

关键词:工业机器人实训中心建设服务 “中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个10年的行动纲领.其中提出到2020年,基本实现工业化,制造业大国地位进一步巩固,制造业信息化水平大幅提升.制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展.还有2013年浙江省提出的“四换三名”工程中的“机器换人”战略,更是推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措.是以现代化、自动化的装备提升传统产业,推动技术红利替代人口红利,成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源.它们都是以工业机器人等柔性自动化制造设备为基础.这就需要大量的工业机器人相关专业人才.截至2016年底,全国开设工业机器人相关专业的高职院校有239所,中职院校突破300所.

职业院校人才培养,实训是重要环节.那么实训室建设的完善与否、与行业接轨与否,都将对培养出来的技术技能人才产生重要的影响.

笔者学校作为浙江省内最早开办工业机器人应用与维护专业的中职院校,2013年9月首届学生入学以来,积极推进一体化实训中心的建设与探究.2014年9月“工业机器人应用实训中心”投入使用,2015年9月“工业机器人教学实训中心”投入使用.

一、中职院校工业机器人实训中心建设

中职院校相对于高职院校,在技术技能人才培养上面更加注重操作技能的训练,再加上中职院校主要是服务于当地区域经济的人才需求,所以在实训室建设上更加注重实训时的训练时长、设备与人员配比等问题,以及当地行业、企业工业机器人运用的品牌和种类.笔者学校在调研之后,选择了浙江瑞宏机器人有限公司和瑞士ABB公司的产品.瑞宏机器人是国产机器人十大品牌之一,使用奥地利KEBA的机器人系统.而ABB是世界四大机器人品牌之一,也是欧系机器人的主要代表,在当地机器人应用企业中运用十分广泛.“工业机器人应用实训中心”主要使用浙江瑞宏机器人有限公司的产品,而“工业机器人教学实训中心”基础机器人实训室主要使用的是ABB的产品.

1 “工业机器人应用实训中心”建设

学校在工业机器人实训中心的建设中分三步走,分别在2014年和2015年完工了“工业机器人应用实训中心”和“工业机器人教学实训中心”,正在规划中的还有综合应用的“智能制造实训中心”.笔者只对已完工并投入使用的“工业机器人应用实训中心”和“工业机器人教学实训中心”进行阐述.

工业机器人在工业生产中的主要用途有码垛、焊接、涂胶、喷涂、搬运(机床上下料)装配等,再考虑到该专业的人才培养目标,既有应用也有维护,所以整个“工业机器人应用实训中心”配备有机械装调区、电气装调区、程序调试区、生产示范区、理实一体化教室等5大教学实训区域,整体占地800平方米,布局参照工厂生产格局.在合作企业浙江瑞宏机器人有限公司的技术支持下完成建设.具体布局如图1所示.

机械装调区与电气装调区主要用于工业机器人机械结构及电控箱电气布线的认知和维护实训,有助于学生从机械、电气基本结构深入了解工业机器人.机械装调区域配备工业机器人1轴到6轴各个轴的拆装实训工位,共6个,学生上课可以分组对各个轴的机械结构进行拆装实训,了解内部结构,为机器人维护打下基础.而电气装调区域配备有4套机器人控制柜的拆装布线实训设备,让学生从电气构造了解机器人电气部分的维护知识.

程序调试区内配备了工业机器人常见应用搬运、焊接、喷涂、码垛、装配等集成应用工作站,设备均在浙江瑞宏机器人有限公司技术人员的指导下安装调试完毕,此区域主要用于工业机器人编程应用的实训教学.通过对各种实际工作站的编程调试实训,学生可以掌握各种应用方案的调试工作.

生产示范区配备两台数控车床及一套工业机器人上下料工作站,可以完成产品生产的全无人化操作.其中配套的工业机器人上下料工作站为浙江瑞宏机器人有限公司捐赠,价值人民币30万元,使得整个实训中心更加紧密地结合生产实际.而且示范区生产的零件也由瑞宏公司提供并回收成品.学生可以通过本实训区域了解到机器人配合数控机床如何完成一个简单零件的加工,并学习如何对机器人编程配合数控机床加工以及机器人与机床之间的通讯等.

因工厂噪声大,场地开阔,为了既结合实训,又相对独立,实训中心内部单独玻璃墙隔离建理实一体化教室,可以容纳48位学生开展理论教学及讨论,配备多媒体投影机、无线扩音机等现代化教学设施.主要用于实训前、实训中、实训后的各种理论讲授、问题讨论、学习总结等工作.

自2014年9月投入使用以来,已经有工业机器人专业3个班级进入本实训中心学习、训练.

2“工业机器人教学实训中心”建设

自从“工业机器人应用实训中心”投入使用以来,在专业教学及实训中遇到了一些问题,原来因场地、资金、经验等各种原因,造成程序调试区学生数量与实训设备配比失调,6台工作站为6种不同应用,师资、管理等问题造成无法开启所有设备同时开展实训,只能是8~10人分至一台设备进行实训.除以上问题,还存在学生实机操作前没有经过仿真训练,对机器人不熟悉,容易造成危险等情况,建设“工业机器人教学实训中心”非常有必要.

汲取以上教训,在“工业机器人教学实训中心”的布局及设备添置上对原来的“工业机器人应用实训中心”进行了优化和添置.其布局图如图2所示.

基础机器人实训室配备12台一样的实训设备,集码垛、搬运、平面轨迹、空间轨迹、简单装配等功能于一体,按照现在的小班化教学方式,可以实现2人一台的实训教学活动.本实训室配备的设备是由学校与浙江瑞宏机器人有限公司共同开发并研制的.

微型机器人搭建实训室主要使用乐高教学系列套件为实训设备,主要是引发机器人专业低年级学生对机器人的兴趣.

机器人仿真机房主要是在学生接触实机实训前的仿真训练,配合学校机器人种类,分别配有Robotstudio和KEBA离线仿真实训软件,安装Solidworks等机械工程软件,配合两款离线仿真软件进行工作站搭建等实训操作.

液压与气动实训室主要用于训练学生了解机器人末端执行器及周边液压、气动设备的工作原理等知识.

机器人创客室主要用于学校机器人创客社团活动,让对机器人感兴趣的学生有个活动基地,创造自己心目中的机器人.

3D打印室是配合机器人创客室存在的一个创建各种特殊小零件的实训室,在创客室学生可以创客室设计各种机器人所需零件,并通过3D打印制造它们,然后搭建自己的机器人.

本实训中心于2015年9月开始启用,配合原来的的“工业机器人应用实训中心”,内容上既上下衔接又互补不足,各有所长,收效甚好.

二、工业机器人实训中心的校内实训

自两大实训中心启用后,学校根据人才培养计划,开设的实训项目由基础实训项目和综合实训项目组成.学生由乐高搭建机器人、拆装工业机器人6个关节轴、安装机器人控制箱等内容了解机器人结构开始,通过仿真实训项目熟悉工业机器人基础操作后,再通过实机基础操作调试、综合项目实训等安排,完全掌握工业机器人的应用与维护.

乐高搭建机器人实训项目包括:基础支撑结构搭建;基础传动结构搭建;机器人整体搭建(包括大象、坦克、平衡机器人、咬人的狗、超声波小车等);机器人图形化编程.

工业机器人拆装、控制柜安装实训包括:6轴工业机器人l~6轴拆装;6轴工业机器人电器柜伺服控制器安装接线;6轴工业机器人控制器安装接线;6轴工业机器人控制柜上电调试;6轴工业机器人本体链接控制柜联机调试等.

仿真实训项目包括:ABB离线仿真软件RobotStudio的使用,其中包括软件的安装、软件环境设置、工作站搭建、外界模型导入、I/O配置、离线编程、联机调试等内容;KEBA离线仿真软件的使用,同样包括软件环境设置、工作站搭建、外界模型导入、I/O配置、离线编程、联机调试等内容.

实机基础操作实训项目包括:使用示教器对机器人进行手动操作,并控制机器人回关节轴原点;编写基础运动指令,控制机器人运动;编写端口控制指令,对输出端口进行操作,控制电磁阀工作,带动末端执行器的动作;学习赋值语句,对变量赋值,对坐标做偏移操作等;学习判断语句,可以操作机器人完成各种复杂动作;建立工具坐标系及工件坐标系;通过I/O接口的控制编程和与电气设备的连接,实现配合作业.

综合项目实训包括学生根据教师布置的复杂项目内容,进行程序编制、端口配置等工作,最终完成项目;也可自行拟定项目内容,以提高其创新能力.学校开设的综合实训项目有机床上下料搬运、箱体栈板码垛、任意书写绘画、万向轮底座焊接、工件表面喷涂、拆锁螺丝装配、机器人与数控机床配合作业完成两工序零件加工等.

此外,工业机器人属于典型的机电一体化设备,技能大赛也从原来的高职开设到了中职.实训室除了满足实训教学需求外,还应该针对工业机器人技能大赛对学生进行定点培养.

三、工业机器人实训中心的社会服务

实训中心的建设不光用于本校学生的专业技能知识学习及训练,同样可以用于机器人知识的社会普及和行业、企业的员工培训.

实训中心投入使用以来,已经连续两年开办“机器人科普活动日”活动,把工业机器人实训中心规划为基础机器人ABB区、机器人创客区、机器人应用区、VR-体区、3D打印区等五大区域,活动日来参观的中小学生拿着预先印制的游览宣传页,可以到各个区域参观并盖下纪念章留念,最后凭借集齐的五个盖章换取小礼品一件.通过此活动,让中小学生初步了解了工业机器人的相关知识,受到各界好评,举办规模也越来越大.

同样依托实训中心的设施,可以进行社会培训.这两年来,已经承办人社部门的市级培训2次、省级培训2次,单次规模都不小于40人.今年将进一步承办相关培训,并在条件允许的情况下尽量扩大规模,回馈社会.

四、小结

工业机器人实训中心的投入使用,对学校的教学实训工作和科学研究工作的开展、教学方式方法的改进、教学模式的转变起到了非常重要的作用,激发了学生的学习热情,锻炼了学生的动手能力、创新能力,培养了团队合作精神.特别是社会服务活动的开展,更是得到了各界的好评.我们将在实训室建设及应用的道路上继续探索、研究,以获得更大的收获.

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