工业机器人综合实训平台的设计与应用

第09期2020年5月No.
09May，2020
1 实训平台的设计背景
在高职院校机电一体化技术专业、电气自动化技术专业、工业机器人技术专业等教学和科研领域，对融入新知识、新技能的实训平台的现实需求十分强烈。

近年来，许昌职业技术学院与许昌中意电气科技有限公司进行了积极探索，共同研发了工业机器人综合实训平台。

该平台以案例教学为导向，充分融入模块化设计理念，较好地实现了产学研的完美结合。

2 实训平台的主要功能
工业机器人实训平台集工业自动化生产供料、装配、检测、仓储等诸多环节于一体，满足电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术、机械制造与自动化等专业教学科研需要。

该平台通过模仿真实现场进行模块化教学，帮助学生掌握各环节操作技能，在实际动手能力、编程思维和控制理念等方面得到锻炼提高[1]。

3 实训平台的组成与结构
工业机器人综合实训平台主要由15个部分按照一定逻辑顺序组装而成，其结构如图1所示，其中，1为总底板、2为工业机器人、3为工业机器人智能复合夹具、4为大方料推出站、5为中方料推出站、6为小圆料推出站、7为质量监测站、8为摄像头支架、9为视觉传感器系统、10为组装站、11为胶合站、12为中转平台、13为智能仓储站、14为智能仓储搬运装置、15为废品框。

4 实训平台的教学功能分析
工业机器人综合实训平台预设8个教学功能，既可以满足相关专业可编程控制器技术、工业机器人在线编程、视觉传感技术等课程的需求，又可以满足最后一个学期相关专业开设综合课程的需求。

（1）大方料供料单元。

由大方料供料仓、大方料推出装置、物料台、物料检测装置组成，功能是大方料从供料仓内
作者简介：张婧（1983— ），女，河南许昌人，讲师，硕士；研究方向：电气工程，自动化。

摘 要：工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已成为一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

当前，我国工业领域发生着翻天覆地的变化，实现“中国制造2025”和智能制造目标，成为世界一流工业强国，离不开工业机器人技术的发展应用和高素质高级技能型人才的强力支撑，而实训设备的配置将直接影响高职院校的人才培养质量。

文章介绍了工业机器人综合实训平台的主要功能、组成结构和10个教学功能模块，为培养工业机器人领域高素质、高级技能型人才奠定了良好基础。

关键词：工业机器人；实训平台；结构；功能工业机器人综合实训平台的设计与应用
张　婧
（许昌职业技术学院，河南 许昌 461000）
无线互联科技
Wireless Internet Technology
图1 工业机器人综合实训平台结构
第09期2020年5月
No.09May，2020
被气缸推出装置推到物料台。

传感器进行检测，检测被推到
物料台的大方料是否到位，并把到位信号传送给工业机器人，工业机器人到物料台抓取大方料，送到质量监测平台检测大方料是否合格，如果有缺陷，工业机器人则将其送往废料框；如果无缺陷，则将其送往装配站装配。

（2）中方料供料单元。

由中方料供料仓、中方料推出装置、物料台、物料检测装置组成，功能是中方料从供料仓内被气缸推出装置推到物料台，传感器检测其是否到位，并把到位信号传送给工业机器人，工业机器人到物料台抓取中方料，送到质量监测平台检测方料是否合格，如果有缺陷，工业机器人则将其送往废料框；如果无缺陷，则将其送往装配站装配。

（3）小圆料供料单元。

由小圆料供料仓、小圆料推出装置、物料台、物料检测装置组成，功能是将小圆料从供料仓内被气缸推出装置推到物料台，传感器检测其是否到位，并把到位信号传送给工业机器人，工业机器人到物料台抓取小圆料，送到质量监测平台检测小圆料是否合格，如果有缺陷，工业机器人则将其送往废料框；如果无缺陷，则将其送往装配站装配。

（4）质量监测单元。

由视觉传感器、检测平台组成，功能是工业机器人把大方料、中方料、小圆料按照装配的需要，依次送到检测平台处进行质量检测。

对物料是否到位进行检测，如果物料放置到位，上方的视觉传感器会对物料进行质量检测。

如果有缺陷，工业机器人会把缺陷物料送到废料框，按次品处理，物料不再向下道工序流转；如果无缺陷，则把物料送至装配站装配。

（5）产品装配单元。

由移动装置、移动气缸、仿真组装气缸组成，功能是把工业机器人依次送来的大方料、中方料、小圆料送到两个装配平台，根据产品的装配要求，按照一定的装配工艺把物料进行装配。

（6）胶合单元。

由移动装置、移动气缸、仿真胶合气缸组成，功能是工业机器人把装配好的产品搬运至胶合站，气缸把产品移到胶合站的胶合位置按一定的胶合工艺进行胶合，形成成品。

（7）智能仓储单元。

由步进电机、导向光杠、丝杠、机械手、机械手手爪组成，功能是传感器检测到成品已被送至中转平台后，智能仓储单元进行成品入库操作，按照控制要求，把成品放入指定库位。

入库操作是由3个步进电机分别控制机械手朝3个方向移动，即左右移动、上下移动和前后移动。

移动到指定库位后，机械手放置产品至该库位，完成成品的入库。

每个库位安装一个传感器，检测到库位中产品摆放到位后，机械手会按照控制要求退回到初始位置，准备下一次抓取工件。

（8）综合联调。

应用工业网络通信技术，结合独立的实训模块，完成综合联调的自动化流程，进而检验相关专业课程的学习训练成效，并通过综合联调助推学生综合实践能力的整体提高。

主要流程：首先，从供料仓将大方料推到物料台，确认位置正确后，工业机器人抓取大方料，送到质量监测平台进行检测，并将检测合格的大方料送往装配站进行装配。

其次，中方料、小圆料按照大方料流程进行抓取、检测和运送。

再次，工业机器人根据产品装配要求进行装配，并把装配好的产品搬运至胶合站进行胶合，形成成品。

最后，工业机器人把成品送至中转平台，并放入指定库位，完成成品的入库。

在综合联调的各个流程中，产品检测传感器检测到相应产品摆放到位后，机械手会按照控制要求退回到初始位置，准备下一次抓取工件，进而确保联调的连续性和持
续性[2]。

5 结语
工业机器人综合实训平台研发后，在许昌职业技术学院等职业院校的机电一体化技术、电气自动化技术、工业机器人技术等多个专业教学和科研中广泛应用，取得显著教学效果。

在实训平台的后期改进中，可根据工业机器人发展及应用需求，从多机器人协同工作等方面进行完善，缩短理论与实践的差距，不断满足智能制造产业对学生技术技能的新需求，为培养更多高素质、高级技能型人才奠定良好基础。

Design and application of comprehensive training platform for industrial robots
Zhang Jing
（Xuchang Vocational Technical College, Xuchang 461000, China ）
Abstract：
As an irreplaceable important equipment and means in advanced manufacturing industry, industrial robot has become an important symbol of a country ’s manufacturing level and scientific and technological level. At present, China ’s industrial field has undergone earth-shaking changes, realizing the goal of “made in China 2025” and intelligent manufacturing, and becoming a world-class industrial power can not be separated from the development and application of industrial robot technology and the strong support of high-quality advanced skilled talents, and the configuration of practical training equipment will directly affect the quality of talent training in higher vocational colleges. This paper introduces the main functions, composition structure and 10 teaching function modules of the integrated training platform for industrial robots for the training of industry, the high-quality and advanced skilled personnel in robot field have laid a good foundation.
Key words：
industrial robot; training platform; structure; function [参考文献]
[1]庄焕伟.基于柔性制造系统的创新实训教学[J].广东技术师范学院学报，2008（12）：88-90.[2]马俊.基于教学实训应用的柔性制造系统设计[J].广西轻工业，2008（6）：64-65.
无线互联科技·设计分析。