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工业机器人虚拟仿真实训基地建设方案

发布时间:2023-05-15

编辑人:灵图互动

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工业机器人虚拟仿真实训基地是一种基于虚拟仿真技术,为机器人领域的学习者提供实践和学习机器人技术的场所。它采用先进的计算机技术,结合三维建模、动画仿真、虚拟现实等技术手段,模拟真实的机器人操作环境和工作流程,为学习者提供了一个可以近似真实的实训环境。

工业机器人虚拟仿真实训基地建设的指导思想为理论教学与实训操作相结合、单站培训与产线应用相结合、综合能力与创新实践相结合。建设内容大体由以下四个部分组成:机器人仿真与离线编程教学区、基础教学平台区、机器人工作站实训区和自动化生产线实训区。

1. 机器人虚拟仿真与离线编程教学区的设计

目前,工业机器人的方案设计通常会先使用计算机进行虚拟仿真,通过计算机虚拟仿真进行设计方案的可行性论证已成为大型工业机器人集成项目的必要环节之一。

通过虚拟仿真可以建立一个与工业现场一样的工作环境,事先在计算机上完成对机器人的选型、夹具设计、加工工艺设计等。这样,既可以让机器人工程专业的学生熟悉了解机器人,又可以避免工业现场各种不确定危险因素对学生造成伤害。

以40人规模的班级为设计标准,机器人虚拟仿真与离线编程教学区将配备40台学生用计算机与1台教师用计算机,预装三维设计CAD软件、平面设计CAD软件及机器人模拟仿真软件等。

机器人虚拟仿真与离线编程教学区的设计

2. 基础教学实训区设计

本区域的主要功能是为机器人工程相关专业的基础课提供实训支撑。该区域包括四大工作模块,分别是电机系统工作站、气动系统工作站、液压系统工作站和机器人拆装工作站。

其中,电机系统工作站主要针对工业领域常见电机进行教学,主要由伺服电机与伺服控制器、三相异步电机与变频控制器、步进电机、PLC等构成。通过实训,使学生对变频控制、伺服控制等基本控制方式有所了解。

气动系统工作站主要由电磁阀、气缸、真空发生器、PLC等部分构成。通过实训使学生对气压传动与控制及其在工业机器人中的应用有所了解。

液压系统工作站主要由液压马达、液压缸、液压泵、电磁阀、油箱、PLC等部分构成。通过实训使学生对液压传动与控制及其在工业机器人中的应用有所了解。

3. 机器人工作站实训区设计

机器人工作站实训区是根据工业机器人的实际工作任务建设的工作站。该实训区对目前工业机器人在工业现场最主要的几类工作都进行了设计,主要有机器人车床上下料单元、机器人焊接单元、机器人打磨单元、机器人激光切割单元、机器人装配单元等。

通过与工业现场相同的机器人工作站的实训,为机器人工程专业学生学以致用并尽早融入企业项目打下基础。

3.1 机器人车床上下料单元

在机器人车床上下料单元中,先将物料放置于上料台上,机器人通过夹具抓取未加工的零件,夹具另一端将抓取加工完成的零件,然后翻转并将未加工的零件装至车床上,同时将加工完成的零件放置至成品区,并以此循环。

 机器人工作站实训区设计

3.2 机器人焊接单元

在机器人焊接单元中,先将物料放置于焊接工装台上,再按下按钮使气动夹具将工件夹紧,机器人按照预编的焊接程序开始焊接工作。焊接完成后,按下按钮夹具退回,可将物料取出,再重新放置需要焊接的新物料。

3.3 机器人打磨单元

在机器人打磨单元中,机器人先抓取物料后通过砂带进行打磨。机器人抓取物料并变换位姿,用不同的砂带机进行外表面粗磨和细磨工作,之后用电主轴打磨单元进行内孔打磨工作。

3.4 机器人激光切割单元

在机器人激光切割单元中,先将被加工零件安装到治具上,并利用气动夹紧。机器人上安装有激光切割头,并通过预设程序和路径对零件进行切割加工。

3.5 机器人装配单元

机器人装配单元中,机器人选择不同的工件进行抓取,并将抓取到的工件按照顺序进行装配。外部的回转台可以旋转以配合机器人进行工件装配,同时可利用气动单元进行装配零件的夹紧固定。

机器人装配单元虚拟仿真实训

4. 自动化生产线实训区

在工业现场中,单个的机器人工作站只能完成某种单一功能的加工工作,一条工业生产流水线通常由多个机器人单元组成。为进一步让学生了解机器人在工业自动化生产线中的应用,特别设计了一条八个工位的自动化生产流水线。

自动化生产线实训区包含有立体仓库单元(直角坐标机器人)、变频主轴加工单元、材料检测与多功能并联加工单元、工件尺寸检测排除单元、喷涂烘干单元、六轴串联机械手装配单元、成品库与堆垛单元、总控系统单元等。

工业机器人虚拟仿真实训基地是一个由计算机模拟仿真到基础知识实践,由单工作站操作到机器人生产流水线装配,从易到难、由点到面可建立一个能满足机器人工程专业学生实训需求的实训平台,有助于提高机器人领域的人才培养质量和水平,推动机器人技术的进步和应用。

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