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高校工业机器人虚拟仿真实训室建设方案

发布时间:2022-11-07

编辑人:灵图互动

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随着国家“中国制造2025”战略的全面推进实施,对当下高校的技术人才培养也提出了更高要求。相较于其他专业领域,工业机器人领域涉及的专业技术更加复杂高端,比如编程技术、工业机器人安装调试技术、虚拟仿真技术等。

学生仅仅依靠理论学习,很难真正掌握这些技术的要点。所以教学实训对该门技术的学习起着至关重要的作用。

虚拟仿真技术应用于高校工业机器人专业教学中,可以有效解决高校工业机器人专业实训场地受限、硬件设施不足,给学生技术实践能力培养造成了阻碍等难题。利用虚拟仿真技术创造了一个1:1高度还原真实场景的虚拟生产环境,让学生能够在其中自由进行技术实践,引导学生参与智能制造实践过程,不断提升其智能制造编程、调试应用实践能力,为国家建设发展贡献更多优质的智能制造及其相关产业的高科技工业机器人技能人才。

高校工业机器人虚拟仿真实训室建设方案由硬件设施+虚拟仿真实训教学软件组成。

高校工业机器人虚拟仿真实训室建设方案

1. 硬件设施建设方案

在实际进行工业机器人虚拟仿真实验室硬件建设过程中,应严格按照当地企业对智能制造相关技术的要求来实施建设,并引入相关的硬件设施设备,做好各种操作实验室硬件设施建设工作的开展,具体可包括以下几种。

1.1 工业机器人专业技能操作训练室硬件设施建设

为进一步满足高校机械加工装配专业的学生对技能实训的要求,需要建立专门的操作训练实验室,做好相关的配套硬件设施建设,比如用于机械加工和装配的车床、铣床等硬件设备,从而帮助学生完成机械零部件的机械加工实训,并在这一过程中,使其能够对机械加工相关技能及理论知识有一个深刻的了解,为其后续在就业岗位上正式运用工业机器人进行机械加工操作奠定坚实的基础。与此同时,在相关硬件设施的帮助下,还应注重引导学生练习机械零部件的装配,使其掌握一定的装配技巧,从而在未来有能力对工业机器人本体进行调整分析。  

 1.2 电工电子专业实训实验室硬件设施建设

在实际建设过程中,需要结合专业要求,做好相关基本工具、控制线路、仪器等硬件设备的配置等。通过做好相关的硬件设施建设,从而让学生能够在专业的要求下,实现自身技术能力的有效锻炼与培养,提高学生对电子元器件的识别能力以及线路控制能力等专业能力水平,从而使其未来能够更好地适应存在工业机器人的应用场合,推动我国智能化生产制造不断地进步与发展。

1.3 工业机器人基本技能实训实验室硬件设施建设

对于高校数控加工专业而言,在相关的硬件设施建设方面,应注重进行数控加工车床以及各种配套的量具、刀具等设备的建设[2],从而为学生提供一个更加良好的技能操作训练环境,引导学生结合实际,合理选择各种刀具的使用,不断提升学生的实践操作能力。同时,在相关硬件设备支持下,还能够有效提升学生编程、调试等专业技术能力。

1.4 可编程控制器实训实验室硬件设施建设

在实际建设过程中,为了满足学生对PLC实践训练的要求,应注重加大PLC总线的触摸屏设备的引入,同时还应促进各种外设实际操作训练平台的完善,从而便于学生在实训过程中能够对编程控制器操作原理有一个更加全面深刻的认知与了解,使其熟练掌握相关指令系统的实践应用,并能够对PLC程序进行编程与调试,甚至还能结合自身实际需要,自主完成相关程序的设计。这对于学生未来更好地适应工业机器人生产制造场合,学会进行机器人的控制有着重要意义。

1.5 ARM嵌入系统和PLC基本技能实训实验室硬件设施建设

在实际进行建设的过程中,需要注重做好ARM嵌入系统开发平台的配置。同时,还应充分考虑PLC实际训练操作要求,做好硬件设施套件的配置[3]。在ARM嵌入系统硬件设备设施的帮助下,学生能进行PWM直流电机调速控制的实践技能操作训练。对于PLC配套硬件设施而言,则能够让学生有机会参与到PLC程序调试运行过程中,使其能够自主进行PLC单片机控制电路板的焊接训练。

2. 工业机器人虚拟仿真实训教学软件平台

在高校工业机器人虚拟仿真实训室软件平台建设方面,同样需要严格按照当下企业对工业机器人技能人才提出的相关要求。并让学生还可以对工业机器人进行充分的应用,比较常见的有机器人搬运、码垛、弧焊、压铸取件等。通过依托虚拟仿真技术,构建相应的虚拟场景,以各个工作站为载体,即可运用工业机器人虚拟仿真实训室平台进行高度仿真实际工作任务和工作场景。在这一过程中,学生能够进一步加深自身对工业机器人应用的安装、配置等相关技术的认知与理解,还能亲自参与到典型的实验仿真过程中,尝试学习工业机器人基本的应用技巧。

2.1 工业机器人虚拟仿真焊接系统设计

在汽车等制造业中,机器人焊接已经得到了较为广泛的应用。一个完整的机器人焊接系统包括了工业机器人、焊接工装、电焊机等,在工业机器人虚拟仿真实训软件中专门配置有相应的工业机器人焊接指令,从而能够与电焊机进行合理的配合,顺利完成焊接工艺的实施,并能够保证焊接工艺的质量。学生能够利用过工业机器人虚拟仿真实训室平台参与到整体机器人焊接系统设计过程中,提高自身实训成果。

工业机器人虚拟仿真焊接系统设计

2.2 搬运机器人虚拟仿真系统设计

在当下企业生产过程中,已经有很多工业机器人被投入到自动化搬运作业中,且涉及诸多作业领域内容,比如机床上下料、冲压机自动生产线、码垛搬运等。除此之外,在一些发达国家,为了促使搬运机器人发挥出更大的作用价值,已经专门对人工搬运限度进行了制度规定,一旦超出这一限度,则要求企业必须配置自动化搬运机器人,负责完成相关的搬运工作。因此在未来智能化生产中,关于搬运机器人的设计也是企业人才必须要掌握的一项技能。

在实际设计过程中,要为搬运机器人配置不同的末端执行器,从而应对各种形状、性质的搬运物品,使工业机器人能够高效、高质量地完成搬运工作。而学生通过工业机器人虚拟仿真实训室平台,已经能够初步接触这种搬运机器人的设计过程,从而掌握相应的技能。

搬运机器人虚拟仿真系统设计

2.3 码垛机器人虚拟仿真系统设计

在这一实训项目中,主要应用了实际生产中比较常见的纸箱码垛为例。在实际设计方面,以IRB460机器人设计为例,主要负责完成双工位码垛任务。可先建立传送带,最后与码垛相关的外围器件装置合理配置。这些器件装置本身有着良好的智能性,通常内部均设置有先进的传感器装置,能够实现动作的精准化控制。以传送带器件装置为例,当传送带上的物品被搬走后,需要产生一个新的物料供机器人搬运。当物料通过传输带运输到达某个地点时,其会通过传感器向机器人内部系统发送一个信号,表示现在有物料到达,而工业机器人便会在既定程序的控制之下,到指定地点搬运物料,之后物料会被工业机器人放置在机器人系统指定的位置。

学生可以利用工业机器人虚拟仿真实训软件获取机器人的各种动态数据信息,并自主进行相关的仿真模拟设计,从而有效提升自身的创造能力与智能制造相关的专业技术能力。

码垛机器人虚拟仿真系统设计

工业机器人虚拟仿真实训室建设方案通过虚拟仿真技术构建与真实环境一致的虚拟实训场景,让学生能够有机会在实验室接触、了解工业机器人生产制造的相关知识和技术内容,掌握相关的智能生产技术,从而有效提升学生的核心竞争力,更好地满足当下企业对高端人才的需求。


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