1、 陜西國防工業職業技術學院 SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY工業機器人實訓室建設方案實驗室名稱 工業機器人實訓室 實驗室建設方式 擴 建 項目負責人 楊 維 申請單位 機電工程學院 聯系 81480189 2012年7月機電工程學院工業機器人實訓室建設方案一、 實驗室概況實驗室名稱工業機器人實訓室實驗室地點北配樓211、413實驗室面積300平方米實驗室面向專業機電一體化、電氣自動化、過程自動化、液壓與氣動技術實驗室設備組數25組智能機器人、工業機器人自動分揀系統一套、競賽機器人兩套容納學生數45實驗室投資預算122萬二、 調研情況隨著工業機器人在各行業的普遍應用

2、，也是隨之而來的工業機器人創新大賽理想和必須平臺。同時也是老師進行科研及學生創新的通用平臺。隨著現代化工業生產的發展，自動化控制技術的集成應用正起著越來越重要的作用。由于氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業科技的重要組成部分。從目前企業應用情況來看，機器人、機械手、加工中心和數控機床等無一不是企業大量使用的設備，這必然需要工業機器人操作、維修、檢測及管理的大量專業技術人員。經濟發達地區對掌握工業機器人技術的高職畢業生需求是巨大的，前提是畢業生具備實際工作能力。通過調研我們發現提高學生工業機器人操作、編程、調試及維護

3、方面實踐能力為學生后續的發展顯的尤為重要。工業機器人的實驗、實訓教學是專業教學的重要環節之一，學生的實踐能力和創新能力是衡量學生工作能力的重要指標。工業機器人實驗室既是知識轉化成能力的場所，也是高校和社會的紐帶和橋梁。我院智能機器人實訓室建于2007年，是我院創建較早的實訓室之一，承擔著大量的實驗、實訓教學任務，除此之外還承擔著機電一體化專業學生的畢業設計和專業拓展任務。經過與企業人員座談，與相關院校負責機器人實訓的老師座談，并發放調查表調研，我們總結出：1、機器人技術：對于高職院校學生，主要強調應用方面的能力，研發能力不做過多要求2、機器人類型：西安天虹電器主要應用了搬運、裝配機器人；固高科

4、技 主要為教學用的工業機器人；西安交大購買了并聯冗余機器人做銑削加工；3、機器人控制器：企業所使用的控制器主要有板卡、PLC、單片機等；4、調研的幾家單位所使用的機器人主要品牌有川崎、三菱、航天717廠機器人事業部主要針對賽能機器人；5、高職院校學生到單位后主要從事接線、操作、售后服務等工作；6、機器人主要連接部件有繼電器、傳感器、電機、氣動等；7、機器人實驗室應主要培養學生機械傳動技術、維修電工技術、傳感器技術、自動控制技術、PLC、變頻技術等；根據調研結果我們得出以下結論：(1) 現有實驗人員不能滿足擴建后要求，需要補充實驗人員。(2) 目前針對高職高專學生今后的就業崗位，實驗室應主要培養

5、學生機器人技術應用方面的能力，如接線、安裝、操作等；機器人的應用場合主要在于搬運、裝配等生產線上；使用的控制器主要有板卡、PLC、單片機，因此擴建時要考慮機器人的類型覆蓋面。(3) 實驗室場地要落實，要集中，面積需要300m2，目前，機器人實驗室面積滿足要求，但擴建后設備及實訓場地將不符合要求。(4)改善實驗的條件，建立相關的實驗平臺，將配備的先進儀器用好，取得高水平成績。三、 實驗室可開設項目及實驗師資狀況1.可開設實驗實訓項目序號單元主要內容項目任務學時1.工業機器人概論與課程準備1 本課程的大綱及教學方法2 裝配工具的準備3 機器人機械零部件的識讀4 機器人伺服電機和微控制器整理裝配工具

6、整理組成機器人的機械零部件整理機器人關節執行器伺服電機認識機器人控制器42.工業機器人基座和腰關節的裝配1 基座安裝和腰關節安裝的注意事項2 腰關節的概念和運動自由度概念工業機器人基座和腰關節的安裝，主要控制部件的裝配43.工業機器人大臂的裝配1 大臂安裝注意事項2 大臂伺服電機力矩要求大臂的裝配34.工業機器人小臂（前臂）的裝配1 小臂安裝注意事項2 小臂伺服電機選取要求小臂的裝配35.電氣連線和安全操作指引1 工業機械手走線注意事項2 工業機器人安全操作規程將各關節執行伺服電機的控制線連接到控制器46.工業機器人的運動學分析1 描述手爪位置和姿態的方法坐標系的概念2 正向運動學的概念3 連

7、桿參數推導和計算裝配好的機械手的正向運動學67.工業機器人各關節力矩的估算1 力矩的概念2 工業機器人各關節力矩的簡單估算根據選取的電機型號，查閱電機的力矩參數，對參數進行校核68.工業機器人的編程控制1 單關節控制與編程2 多關節控制與編程的概念和方法控制器對工業機械手進行編程，實現工業機械手的單關節控制和多關節同步控制109.工業機器人示教編程1 示教的概念和方法2 工業機器人示教編程的作用工業機器人抓取搬運任務的示教編程910.各類工業機器人的認識、調試及編程1 各類工業機器人的特點2 各類工業機器人的應用和使用要點工業機器人的實際操作演示、操作、編程，工業機器人自動生產線實訓。2011

8、.C語言程序設計：利用函數、循環語句的概念實現機器人走正方形1. C語言基本結構2. 電機的控制利用C語言對兩直流電機控制，實現機器人走正方形212.C語言程序設計： 利用數值采集計算信息實現聲控機器人1 聲控原理2 數值采集過程利用C語言編程實現聲控機器人413.C語言程序設計： 綜合設計：趨光的機器人1. 趨光原理2. 傳感器原理趨光機器人編程414.單片機原理與應用利用轉移指令實現機器人的測障1 避障原理2 轉移指令的使用利用轉移指令實現機器人的避障415.單片機原理與應用：機器人尋跡1. 尋跡原理2. 單片機編程安裝灰度傳感器、編程實現尋跡機器人616.單片機原理與應用：機器人滅火1.

9、 滅火原理2. 走迷宮原理3. 單片機編程安裝風扇、紅外傳感器、設計傳感器電路、編程實現機器人滅火202.實驗師資狀況總需2人現有1人缺額1人擬采取措施專職聘用現有教師和實驗技術人員情況任課教師和實驗技術人員缺額要求姓名學歷職稱專業任課教師無缺額，實驗技術人員缺1人，需要配備對單片機、C語言、機械知識精通的老師聘為實驗教師劉龍江碩士副教授機電一體化趙建偉碩士高工機械自動化楊維碩士講師電氣自動化姜鑫本科講師機械自動化孫永芳碩士講師自動化3.大學生畢業設計項目1、語音采樣與處理（開發自己的語音卡）2、PID等控制算法驗證3、伺服電機機械手4、群體機器人控制5、機器人足球、機器人滅火等競賽活動6、小

10、車導航7、送可樂的機器人8、迎賓機器人9、帶機械臂的機器人10、具有圖像處理的機器人11、跟人走的機器人12、用機器人實現倒立擺13、探險機器人15、用無線模塊實現機器人群體控制16、機器人救援四、 實驗儀器設備購置清單序號設備名稱單位單價（萬元）金額（萬元）1空調3臺0.601.802桌椅25套0.102.503計算機26臺0.359.104六軸機器人及控制器1套16.0016.005工業機器人堆垛系統配套平臺1套4.004.006工業機器人編程軟件1套0.800.807示教單元1套1.501.508可互換機器人視覺系統1套3.003.009圖像識別處理軟件1套0.600.6010機器人競賽

11、組件10套0.606.0011上下位機多功能創新機器人25套1.3032.5012全自主科研機器人1套7.007.0013危險物探測機器人1套10.0010.0014家庭服務機器人1套8.008.0015高職組競賽機器人自動平臺2套7.0014.0016投影設備、聯網設備及其它實訓室軟環境建設5.005.00171819202122232425合計：（單位：萬）121.8萬元五、實驗室實驗設備布局圖一個完善的工業機器人實訓室將是一組集工業機器人教學、科技活動、科學普及為一體的全功能實驗室集合。我們根據學校的具體教學活動情況，建議中心構建兩個不同功能的機器人教學區域：一體化教學區域、活動展示區。由于機器人的教學過程更強調學生的主動性、合作性，需要更多的動手活動和師生互動，因此一般需要比較大的空間，每個班級的人數不宜過多，建議每班少于50名學生最好，有利于有序地開展教學。1.一體化教學區域由五大主要功能區結合而成： 教學區進行機器人日常教學活動 活動區機器人活動的專用場