工业机器人实训(环境)基地建设方案.pdf
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1、工业机器人实训基地 =建设方案目录一、 建设背景.1二、 建设目标.3三、 建设依据.3(一) 人才培养定位一一面向三类企业六项核心岗位.3(二) 课程内容对接岗位,模块教学.4(三) 教学模式“理-虚-实”三位一体.5四、 实训基地建设规划.6(一) 机器人科普体验中心.81. 设计理念.82. 功能描述.83. 核心配置.13(二) 工业机器人基础操作实训区.141. 设计理念.142. 功能描述.153. 配套课程.154. 核心配置.15(三) 工业机器人典型应用实训区.161. 整体设计理念.162. 焊接实训区.173. 搬运码垛实训区.194. 涂胶实训区.215. 装配实训区.
2、246. 打磨抛光实训区.26(四) 工业机器人综合应用实训区.281. 整体设计理念.282. 机器人维护保养实训.283. 机床上下料生产线安装及应用.304. 智能生产线轮岗综合实训.32五、 信息化教学平台建设.341. 平台概述.342. 模块功能.35六、 建设保障.371. 技术保障.372. 资源保障.373. 管理保障.37一、建设背景21世纪以来,制造业面临全球产业结构调整带来的机遇和挑战。工业机器 人是智能制造生产过程的关键设备,广泛应用于汽车及汽车零部件、电气电子、 化工等工业领域。随着工业4.0和中国制造2025的颁布实施,以及推动 机器人技术和产业发展的国家政策的密
3、集出台,工业机器人应用已经在我国形成 了 “井喷”的局面。1.中国工业机器人全球需求最大、密度较低国工业机器人行业处于产业转型升级需求释放、国家政策红利凸显、资本市 场助推的机遇叠加期,工业机器人行业孕育重大投资机遇。在“中国制造2025”、 “工业4.0”战略指导下,我国工业机器人市场将进一步打开,发展前景广阔。数据来源:国际机器人联合会、中国制造2025规划图1中国工业机器人销量走势2015年我国工业机器人保有量约为25.77万台,对应使用密度为49台/ 万人,机器人产业发展规划(2016-2020年)指出,到2020年,我国工业机 器人使用密度将超过150台/万人。伴随着中国制造业转型升
4、级,工业机器人使 用密度的上升将创造巨大的市场空间。1国家工信部在2016年发布的机器人发展规划(2016-2020年)文件中提出到2020年要将我国工业机器人密度提高到150以上,预示着下一步工业机器 人发展空间是巨大的。2.工业机器人应用人才供应严重紧缺产业发展离不开先进的生产技术,而先进技术的应用,离不开高素质的生产 技术工人。教职成17年2月发布的制造业人才发展规划指南预计,未来1015年,制造业高档数控机床和工业机器人应用领域的人才缺口高达450万。人才缺口预测人才缺口预测2015 年 2020年 2025年人才总量 人才总量预测 人才总量预测图3高档数控机床和工业机器人应用人才缺口
5、预测技能应用人才队伍建设是智能制造应用技术推广的重要保障之一,随着富士 康、中船重工等高新技术企业的建成投产,对智能制造相关领域的工业机器人操 作与维护方向技术人员的培养迫在眉睫。没有人才的保证,产业无法良性发展。2二、 建设目标通过工业机器人实训基地建设,达到以下目标:1. 实训教学目标满足市各职业院校工业机器人相关专业(方向)学生实训教学活动的开展。2. 师资培养目标面向省职业院校,开展工业机器人专业教师技术技能、专业教学、课程开发 等方面培训。3. 研究与创新目标“校企企”共建产学研基地,满足教师和学生课题研究、实训课程建设、教 学资源开发及教学模式创新等方面需求。4. 服务社会目标能够
6、满足社会人员技能培训、考工认证;企业技术人员进修培训,有效提高 学校服务社会的能力。三、 建设依据(一)人才培养定位一一面向三类企业六项核心岗位工业机器人作为高科技集成装备,对人才需求有多层次需求,通过对工业机 器人相关企业进行调研,分析确定面向机器人制造企业、机器人系统集成商、机 器人应用企业三类企业、六项核心工作岗位的培养目标,工业机器人专业(方向) 培养人才主要面向企业及对应的岗位、岗位职责如下表:3本体生产商对瞰位机械电气 安熟员调试工程师1|本$识 图组装;2.电*制柜装;1.出厂前检测 调试2.集成商 终端用户操恤护员一应用编程员I1. 了解日常故障信息2. 本醐糟牛更换3. 控制
7、时 护、保养4. 瞄得囊牌 养5 .线1作件 1 测、故障点瀚1. 根据应用任 务!艺2. 对雌烛 行锯调试3.方蕤施廊-集成工程师1.按照安装图 纸眦设备2确保设备器件工作正常3.各购点信号正常成设计 方榆呈调试 2.图4面向企业及相关岗位职责上述不同岗位及技术能力与各层次院校的对应关系如下:本科及以上研发 机器人研发设计离线漏程工程师 工作站维护生产故障点判断 生产工艺编程 调时员 龟气安装调试高职中职在职人员 培训机器人和数控机床操作、编程操作人员 、 日常维护图5企业岗位与院校对应关系(二)课程内容一一对接岗位,模块教学通过调研工业机器人领域应用人才岗位典型工作任务,分析各岗位需要的能
8、 力,转化为教学内容。教学内容既包括机械类、电气类专业基础知识,又包括工 业机器人基础应用、典型应用和综合生产线调试与应用等专业技能。4机器人模块工业应用集成方奏设计工业机器人离跳编程生产工艺螭程工业机器 人丽电气模块电气原08识读,接我 电气控制安装、调试 易郁件更换此机械模块机器人本体机械系统组装 易翻件更挨图6课程模块对接岗位任务课程依托ABB、FANUC、埃夫特等国内外知名品牌定制开发,确保教学内容 的专业性、权威性和通用性。(三)教学模式一一“理-虚-实”三位一体工业机器人属于精密设备,教学内容涉及电力电子、运动学、应用工艺设计、 系统联调等多学科知识,且内容抽象。为保证教学有效顺利
9、开展、提高学习效果, 同时保证设备精密度、提升利用率,采用“知识学习+虚拟训练+实操训练”三位 一体相互验证的教学模式。图7虚实结合理实验证5围绕工业机器人教学内容,结合学生的认知特点和规律,创造“虚实结合”、 能重复利用的安装、调试实验实训机会,呈现或再现工业应用流程,使学生在亲 历过程中理解并建构工业机器人调试及应用,虚实结合、理实验证,掌握工业机 器人维护保养技能。四、实训基地建设规划工业机器人的实训中心布局参考“工学结合” 一体化教学模式改进而成,围 绕工业机器人基本操作、工业机器人典型工艺应用和工业机器人智能生产线安装 调试三类核心内容按层次进行配置,对应分为基础应用实训区、典型应用
10、实训区 和综合应用实训区三类实训区域,同时配合机器人科普体验中心,营造智能信息 化氛围,既能提供专业技术的实训平台,又能提供真实生产环境,集科普、教学、 研发等功能为一体。6图8工业机器人实训基地总体规划示意图7(一)机器人科普体验中心图9机器人科普体验中心规划图1.设计理念本中心核心以打造机器人第一堂课为设计理念,打造独特的机器人文化与应 用综合体验中心,核心设计理念如下:以机器人的发展和应用为主线,从发展历史、内部构造、基础操作到典 型应用,由浅入深,重点呈现工业应用,同时辅助服务互动体验,集体 验、教学和娱乐融为一体;采用主流最具代表性的视觉系统、创意机器人等元素,在体验同时学习 不同类
11、型机器人编程操作;采用时下最前沿的“场馆学习”理念,结合体验者的学习兴趣和爱好, 通过声光电等多种高科技技术手段,营造酷炫的交互体验场景;2.功能描述(1)文化墙建设文化墙建设以展板和微课的形式,阐述机器人发展历史、演变过程、按功能 发展不同方向,同时包括全球领先的机器人品牌及家族介绍、各自代表应用、经 8典类型等,多种形式展现机器人的发展过程;阐述中国制造2025发展战略 提出的背景及意义。图10文化墙建设(2) 企业环境设计参照企业真实生产环境,搭建适合教学的实训环境,搭配工业环境安全警戒 标识,对设备布局、布线进行合理设置,将企业和教学进行充分融合。(3) 工业机器人手机打磨应用工作站采
12、用工业机器人在电子数码产品领域中的典型应用一一机器人手机打磨应 用为原型,构建典型应用工作站,让学生了解工业机器人在企业中的真实应用案 例。9图11手机打磨应用实践区(4)结构展示区在智能交互一体机内配置关于工业机器人结构的互动软件,采用实物1: 1 扫描建模,用3。透视效果展示工业机器人内部组成部件间的位置关系。图12工业机器人结构互动软件(界面截图)(5)机器人互动体验区人机对抗五子棋区域内,学生可选择难度级别与机器人进行五子棋实时对抗, 10机器人能将视觉算法、数码摄像头、气动搬运等部件有机地结合在一起,结合图 像识别、对弈算法设计及机器人棋子放置等诸多技能点,使机器人具有了一定完 整度
13、的视觉、思考和动作能力。图13机器人互动体验区(6)机器人大赛体验区教育机器人体验为学生和教师提供一个综合的专业的机器人教育和研究平 台,配置人形机器人、水下机器人和智能小车机器当前国内外大赛主流的 教育机器人为载体,提供官方改装方案,为师生提供大赛思路和指导方向。可采 用定期举办比赛、成立机器人模型社团等多种形式让学生寓教于乐,提升学生的 学习兴趣和动手能力。11(7)创意实训区图14教育机器人体验区机器人创意实训区是师生激发创意、进行自主创造的休闲环境,作为娱乐互 动应用的延伸。配置可供二次开发的桌面式机器臂、飞行器和可重构机器人组装 套件,教师们可以在这里进行课题研发、教学验证,孩子们可
14、以在里面设计、制 造、组装、改装机器人。12图15创意实训区效果图(8)智能物联系统紧跟时下流行的智能物联理念,采用先进的智能控制技术,实现科普体验中 心整体环境的灯光调节、红外遥控、开关机控制、20人强电开关控制、电动窗帘 开关、安防、视频监控等,让学生身临其境体验智能物联与生活的渗透融合。3.核心配置图表1配套清单序号模块设备清单单位数量1机器人文化展 示区实训室整体环境及文化墙建设套12交互式触摸一体机台13机器人发展史微课套34工业机器人手机打磨典型应用工作站工业机器人本体台15机器人手爪套16工作台套17震动、旋转打磨装置及其安装支架套18上、下料工位托盘套19有机玻璃罩套110电气
15、接线柜套111手机壳工件套1212打磨软件系统套113整体系统集成套114工业机器人结 构展示区工业机器人核心部件及电气部件展示套115工业机器人核心部件展示柜套116交互式一体机台217工业机器人内部结构认知互动软件套118工业机器人VR展示系统套119机器人互动体 验区人机对练五子棋-通用型工业机器人台120人机对练五子棋-五子棋应用元器件套121人机对练五子棋-工作台套122人机对练五子棋-视觉系统套123人机对练五子棋-五子棋算法套124人机对练五子棋-整体系统集成套125服务机器人-接待引导机器人套126服务机器人-科普中心语音、视频套127机器人创意实 训区专业级飞行器组装套件套6
16、28可重构机器人组装套件套629机械手臂套230电脑套61331离线编程软件套6326工位组合设计台套133智能物联系统控制主机套134灯光控制器套35红外转发器套36(电脑)控制器套37强电设备控制器套38智能窗帘系统套39控制软件套(二)工业机器人基础操作实训区图16基础操作实训区规划图1.设计理念工作站设计对接企业典型应用工业机器人基础操作工作站,选取市场占有率较高的国际机器人品牌为原型, 提取工业机器人搬运码垛、焊接等企业典型工艺应用,转化为基础层次工业机器 人应用操作实训,包含轨迹跟踪、标定、对点、安装调试等。课程资源开发科学合理,落地性强针对工作站设备定制开发课程,课程项目设置符合
17、职业院校学生学习特性,14难度适宜,教学实施性强。2. 功能描述本实训区支持工业机器人认知、工业机器人基础应用课程教学及实训。 主要完成工业机器人基础应用模块的训练、系统应用环境的搭建和调试等。包括 工业机器人示教器运动操作、工业机器人的点位示教、工业机器人基本参数设置、 工业机器人基本运动指示学习、工业机器人基于示教器的程序编辑、工业机器人 1/0控制应用、工业机器人基本接线方法等的理论教学所需的实训设备,可以通 过实践让学生掌握相关理论知识,并可以做一些简单的编程与示教。3. 配套课程与基础工作站对应开发工业机器人认知、工业机器人基础应用课程, 同时配套1.动画、视频等数字化教学资源。图表
18、2配套课程清单4.核心配置序号课程名称教学项目1工业机器人认知项目一工业机器人初识项目二工业机器人本体结构认知项目三工业机器人控制与驱动系统认知项目四工业机器人运动学认知项目五 工业机器人感觉系统认知2工业机器人基础应用项目一工业机器人基础应用系统构建项目二 工业机器人基本操作项目三 工业机器人基础应用操作编程图表3基础操作实训配置序号模块设备清单单位数量1工业机器人基础实 训工作站工业机器人本体台42一体式工作台、基础练习工件套件套43视觉设备套44电气控制套45系统集成套4156离线编程软件套257工业机器人基础实 训区-信息化教学 设备70#智能教学终端台1843寸智能一体机台49学生电
19、脑台2410信息化教学平台教学云平台套111教学环境设计学生课桌椅套2412环境文化展示套113服务师资培训(人)214合作基地挂牌15100天课程应用指导服务(三)工业机器人典型应用实训区1.整体设计理念工作站设计对接企业典型应用工业机器人典型应用工作站,提供焊接(弧焊)、搬运码垛、涂胶、装配和 手机打磨抛光等五种最广泛应用的机器人典型工艺,还原企业真实加工工艺,将 加工工件按照教学标准进行等比缩小转化,通过工作站应用学习,掌握企业真实 工艺流程。课程资源开发科学合理,落地性强针对不同品牌及工艺应用,定制开发配套课程,将应用工艺融入教学任务中, 各教学任务设置符合职业院校学生学习特性,难度适
20、宜,教学实施性强。162.焊接实训区图17典型应用焊接实训区示意图(1)功能描述本实训区支持工业机器人典型应用一一焊接课程,主要以机器人焊接(弧 焊)应用工作站为项目载体的典型工作任务,训练学生对机器人焊接工作站的安 装、连线、编程与调试的职业技能。(2)配套课程图表4工业机器人典型应用焊接课程清单教学项目任务清单项目一 焊接技术基础任务一焊接原理认知任务二焊接方法与设备了解项目二 焊接工作站安装 与调试任务一焊接机器人认知(含分类)任务二焊接机器人机械部件安装(含变位机与清枪剪丝)任务三焊接机器人电气安装及调试任务四机器人焊接工作站安全保护装置任务五机器人焊接工作站运行调试(含通讯与配置)任
21、务六 机器人与焊接工作站日常检查及保养项目三 焊接机器人典型任务一机器人水平直线焊缝焊接17工艺编程任务二机器人水平圆弧焊缝焊接任务三机器人垂直线焊缝焊接任务四机器人管板连接件焊接(3)核心配置图表5焊接实训区配置序号配置项目设备描述单位数量1机器人机器人套42机器人控制柜1-3016 *柜套43机器人与控制柜连接电缆根441-3018 及专用连接电缆根45焊接设备焊机台46焊枪台47焊机配套套48焊机送丝支架台49变位机单轴变位机台410周边设备工件夹具套411升降式弧光防护罩套412单元大底板套413机器人安装底座套414变位机安装平台套415烟气回收装置/排烟设备套416气瓶架套417接
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