田景峰

摘 要：遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)秉承“自主開(kāi)發(fā)與二次開(kāi)發(fā)相結(jié)合”的原則實(shí)施，實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)計(jì)方案與學(xué)院“以服務(wù)軌道交通業(yè)為特色、以服務(wù)裝備制造業(yè)為主體”一脈相承。文章從工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的研究與應(yīng)用出發(fā)，分析機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)途徑，總結(jié)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;實(shí)訓(xùn)基地;機(jī)器人專業(yè)人才

0?引言

遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院從2014年開(kāi)始籌建機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)已經(jīng)開(kāi)辦近五年，培養(yǎng)的學(xué)生在就業(yè)前能夠達(dá)到機(jī)器人編程與機(jī)器人裝調(diào)工種的基本技能，學(xué)生對(duì)口就業(yè)率達(dá)到95%以上，到目前為止，基本完成預(yù)期規(guī)劃。為了更好地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的正確指引及英明決策下，以機(jī)器人專業(yè)教師牽頭，專門成立課題研究小組，積極開(kāi)展調(diào)研，研究制定方案，建設(shè)出一種具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有學(xué)院特色的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地[1]。

1?工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的必要性

實(shí)訓(xùn)基地是培養(yǎng)師生實(shí)際動(dòng)手能力的實(shí)踐場(chǎng)所，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是辦好高等職業(yè)教育的關(guān)鍵所在。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)近年來(lái)持續(xù)表現(xiàn)強(qiáng)勁，市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大，伴隨著學(xué)院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的開(kāi)設(shè)，建設(shè)出具有學(xué)院特色的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地迫在眉睫[2-3]。

2?工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用

2.1? 建設(shè)形象科普區(qū)

為了讓更多感興趣的學(xué)生了解機(jī)器人，建設(shè)形象科普區(qū)。系內(nèi)成立了機(jī)器人社團(tuán)，有專業(yè)老師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，為學(xué)生進(jìn)行答疑解惑，機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室也對(duì)機(jī)器人會(huì)員學(xué)生免費(fèi)開(kāi)放，給學(xué)生提供很好的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)。加入機(jī)器人會(huì)員有一個(gè)嚴(yán)格的審查環(huán)節(jié)，在會(huì)員中能力突出、脫穎而出的學(xué)生有機(jī)會(huì)參加學(xué)院、省市以及國(guó)家級(jí)的各種競(jìng)賽。在每個(gè)新學(xué)年新生報(bào)到時(shí)以及各種大型專業(yè)活動(dòng)時(shí)，機(jī)器人社團(tuán)的學(xué)生也會(huì)利用這個(gè)好機(jī)會(huì)展示他們的成果，通過(guò)視頻播放、現(xiàn)場(chǎng)演示等豐富多彩的形式，宣傳機(jī)器人技術(shù)，達(dá)到科普的效果。機(jī)器人社團(tuán)除了在社團(tuán)室活動(dòng)外，也可以在機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐。實(shí)訓(xùn)室內(nèi)有籃球機(jī)器人、短跑機(jī)器人、相撲機(jī)器人、越野機(jī)器人和各種創(chuàng)新類機(jī)器人。

2.2? 二次開(kāi)發(fā)虛擬仿真區(qū)

初學(xué)者操作工業(yè)機(jī)器人很容易出現(xiàn)各種操作失誤，為了防止出現(xiàn)人身和設(shè)備傷害，本研究開(kāi)發(fā)了虛擬仿真區(qū)。為了達(dá)到與現(xiàn)有真實(shí)的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室一樣的場(chǎng)景，學(xué)校與企業(yè)進(jìn)行校企合作，通過(guò)校企橫向課題的形式建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室，以學(xué)院已有工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)為載體，進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)，研究開(kāi)發(fā)仿真軟件應(yīng)用，該實(shí)訓(xùn)室可實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境下布局工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真。在課題研究與實(shí)施過(guò)程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生積極開(kāi)展測(cè)繪、三維建模、仿真系統(tǒng)調(diào)試等工作，真正做到“做中學(xué)、做中教”。

2.3? 自主研發(fā)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)區(qū)

基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)區(qū)為師生提高實(shí)踐動(dòng)手能力創(chuàng)造很好條件，主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)訓(xùn)和氣動(dòng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)。學(xué)院數(shù)控維修、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等專業(yè)經(jīng)常應(yīng)用交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備，此實(shí)訓(xùn)裝置可以為相關(guān)專業(yè)師生提供實(shí)踐平臺(tái)。交流伺服電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣，但是機(jī)電工程系、電氣工程系以前都沒(méi)有這方面的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，此次屬于首次系統(tǒng)應(yīng)用伺服電機(jī)，通過(guò)多位老師的合作攻關(guān)，最終能夠進(jìn)行各種模式的控制。

氣動(dòng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的操作平臺(tái)采用鋁型材結(jié)構(gòu)，并將氣動(dòng)元件安裝在專用底座上，可使氣動(dòng)元件方便地從操作平臺(tái)上裝卸，具有很強(qiáng)的綜合性、直觀性、開(kāi)放性及實(shí)訓(xùn)性，是工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化等專業(yè)的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、考核的理想設(shè)備。其能夠完成氣動(dòng)、電氣動(dòng)各種回路的連接與實(shí)際操作。

2.4? 二次開(kāi)發(fā)行業(yè)應(yīng)用區(qū)

工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室建設(shè)以工業(yè)機(jī)器人設(shè)備為基礎(chǔ)，建成集工業(yè)機(jī)器人機(jī)電認(rèn)知設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人工藝應(yīng)用實(shí)訓(xùn)設(shè)備、智能制造實(shí)訓(xùn)設(shè)備于一體的全方位多功能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室，充分培養(yǎng)學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的綜合實(shí)踐能力。實(shí)訓(xùn)室可以完成的主要功能是對(duì)高鐵模型零件的搬運(yùn)、裝配和碼垛，通過(guò)4種不同廠家的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連動(dòng)的小規(guī)模生產(chǎn)線來(lái)演示學(xué)習(xí)機(jī)器人的應(yīng)用，工作站內(nèi)的布局中正面兩端分別設(shè)有高鐵數(shù)模上部模型和下部模型的上料工作臺(tái)，兩個(gè)工作臺(tái)分別對(duì)應(yīng)著兩種攜帶不同抓手的搬運(yùn)機(jī)器人。在工作站布局另一端配有移動(dòng)臺(tái)的裝配機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人在搬運(yùn)和裝配機(jī)器人之間分別設(shè)立了兩個(gè)固定中轉(zhuǎn)臺(tái)，搬運(yùn)機(jī)器人負(fù)責(zé)抓取中轉(zhuǎn)臺(tái)上的模型，并放置在位于布局中部的雙軸變位機(jī)上，裝配機(jī)器人配有機(jī)械手快換架，用于搬運(yùn)機(jī)械手和自動(dòng)擰螺釘機(jī)械手的快換，同時(shí)配有可快速更換的螺釘托盤。在裝配機(jī)械手對(duì)上下模型進(jìn)行螺釘擰緊的時(shí)候，雙軸變位機(jī)的翻轉(zhuǎn)軸配合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。位于布局中間的雙軸變位機(jī)同時(shí)還負(fù)責(zé)把裝配好的模型通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°，使裝配好的模型到達(dá)待碼垛區(qū)域。位于兩個(gè)搬運(yùn)機(jī)器人中間的是碼垛機(jī)器人，碼垛機(jī)器人配有碼垛臺(tái)，碼垛機(jī)器人負(fù)責(zé)將裝配好的模型抓取并碼放在碼垛臺(tái)上。整個(gè)布局由4種機(jī)器人配合其他輔助設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)多功能復(fù)雜型閉環(huán)控制項(xiàng)目。教師根據(jù)實(shí)訓(xùn)室使用情況，編制了《工業(yè)機(jī)器人操作與編程實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》，能很好地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)操作。

2.5? 自主開(kāi)發(fā)工裝夾具區(qū)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在工業(yè)、制造業(yè)、化工業(yè)、食品業(yè)中的使用價(jià)值更大，工裝夾具作為機(jī)器人的最重要裝備，它的智能化程度直接影響著它的功能性。在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)中，機(jī)器人末端執(zhí)行器等工裝夾具的設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了讓學(xué)生更直觀地掌握工裝夾具應(yīng)用，本研究通過(guò)校企合作，收集企業(yè)廢舊的工裝夾具，擺放到校內(nèi)工裝夾具實(shí)物區(qū)，便于學(xué)生直觀學(xué)習(xí)?；蛘咄ㄟ^(guò)學(xué)生去企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，了解學(xué)習(xí)各種工裝夾具的應(yīng)用。機(jī)器人專業(yè)學(xué)生在二年級(jí)時(shí)需要學(xué)習(xí)“solidworks建?！闭n程，在三維建模實(shí)訓(xùn)室可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)機(jī)器人工裝夾具，既能練習(xí)使用solidworks建模軟件，又能學(xué)習(xí)工裝夾具的應(yīng)用設(shè)計(jì)，為學(xué)生實(shí)訓(xùn)及生產(chǎn)制作工裝夾具提供保障。

2.6? 自主開(kāi)發(fā)科技創(chuàng)新區(qū)

科技創(chuàng)新區(qū)是以注塑車間和立體倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)，自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制作智能搬運(yùn)復(fù)合機(jī)器人。設(shè)計(jì)要求為：利用機(jī)器人手臂自動(dòng)搬運(yùn)貨物，搬運(yùn)到AGV上，AGV根據(jù)規(guī)劃路徑運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，再通過(guò)柔性生產(chǎn)線的機(jī)械手臂搬運(yùn)到相應(yīng)位置。復(fù)合機(jī)器人采用北斗導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和磁釘慣導(dǎo)的復(fù)合導(dǎo)航模式。自主開(kāi)發(fā)科技創(chuàng)新區(qū)，增強(qiáng)了專業(yè)師生在行業(yè)企業(yè)的影響力，大幅提升技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)能力，提升了學(xué)校對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)度。

3 工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)實(shí)施效果

教師通過(guò)自主研發(fā)和二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地，提高工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，使參加培訓(xùn)人員掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC控制應(yīng)用技術(shù)的技能，具有工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行與維護(hù)等能力。對(duì)應(yīng)的核心崗位為工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行與調(diào)試工。

在入校之后，機(jī)器人專業(yè)學(xué)生就可以通過(guò)機(jī)器人協(xié)會(huì)等多種途徑開(kāi)始認(rèn)識(shí)了解機(jī)器人，從第二學(xué)期開(kāi)始，逐漸接觸學(xué)習(xí)機(jī)器人專業(yè)課程，從工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知、氣動(dòng)技術(shù)、三維建模、工業(yè)機(jī)器人編程、工業(yè)機(jī)器人拆裝調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成等課程中，逐步掌握機(jī)器人專業(yè)應(yīng)該具備的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力。實(shí)踐操作水平的提高，離不開(kāi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的保障，工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)訓(xùn)設(shè)備能夠很好地保障學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，從科普創(chuàng)新區(qū)的興趣引導(dǎo)，到基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)區(qū)和工裝夾具區(qū)，使學(xué)生具備專業(yè)基本能力，再到虛擬仿真區(qū)和行業(yè)應(yīng)用區(qū)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)核心能力。通過(guò)以上實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生基本具備工業(yè)機(jī)器人專業(yè)核心能力。想進(jìn)一步提高專業(yè)水平，通過(guò)自薦或老師推薦，學(xué)生到科技創(chuàng)新區(qū)去完成一些創(chuàng)新活動(dòng)。機(jī)器人專業(yè)學(xué)生經(jīng)過(guò)兩年的在校學(xué)習(xí)后，最后一學(xué)年去企業(yè)進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)和頂崗實(shí)習(xí)，利用專業(yè)所學(xué)技能為企業(yè)服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)了從校入企的順利過(guò)渡。通過(guò)對(duì)學(xué)生的就業(yè)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生對(duì)口就業(yè)率達(dá)到95%以上，工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)實(shí)施效果顯著。

4?工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)總結(jié)

工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)秉承“自主開(kāi)發(fā)與二次開(kāi)發(fā)相結(jié)合”的原則實(shí)施，實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)計(jì)方案與學(xué)院“以服務(wù)軌道交通業(yè)為特色、以服務(wù)裝備制造業(yè)為主體”一脈相承，本文通過(guò)從工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的研究與應(yīng)用出發(fā)，分析機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)途徑，總結(jié)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地開(kāi)發(fā)與應(yīng)用情況，實(shí)施效果顯著，為今后實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，打下良好的基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

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（編輯 王永超）