智能制造单元系统集成应用实训平台的设计与实现

针对智能制造类专业综合实训教学需求,设计了智能制造单元系统集成应用实训平台。该平台集成智能仓储物流、工业机器人、数控加工、智能检测等模块,利用物联网、工业以太网实现信息互联,融入MES系统实现数据采集与可视化,接入云服务实现一体化联控。基于该平台设计了硬件搭建及电气接线、通信组态及调试、各单元智能化改造和控制网络集成调试4个由易到难的实训项目,还在此基础上拓展设计了创新性、开发性实训项目,夯实了学生的知识基础,提升了学生的综合能力、创新开发能力及职业素养。     

自动化实训实验室的建设与实践

为了满足CDIO人才培养模式和"卓越工程师教育培养计划"对培养学生工程实践能力的要求,研发了自动化生产线实训平台,建成自动化实训实验室。实训设备以实际工业系统为原型,涵盖完整的自动化工厂实训系统。依托自动化实训实验室,开设自动化生产线实训课程,应用主动式教学理念,以学生为主体、以工业过程项目设计流程为依据,兼顾学生综合素质的培养,可以有效地培养学生的工程实践能力、设计能力、工程管理能力和创新能力。该实验室建设具有一定的先进性和通用性。     

智慧工厂创新创业实践平台——洛阳理工学院与深圳市杨森工业机器人股份有限公司联合开发

<正>智慧工厂创新创业实践平台是集成工业机器人、智能制造装备、机器视觉、工业物联网、工业生产大数据为一体的全自动化智慧工厂解决方案。是一个具有可拓展性、开放性的综合性创新创业实践平台。平台实现了完整的工业化实际生产场景,可为工业机器人、机械设计与制造、机械电子工程、自动化、计算机控制技术、电气工程、信息技术、材料成型、材料加工、生产管理等学科提供创新创业实践支撑。工业机器人模块主要由六关节机器人、SCARA机器人、直角三坐标机器人系统组成。可以开展工业机器人编程、工业机器人集成应用、工业机器人设计与制造、机器人运动学和动力学分析、机器人轨迹和路径规划等相关实训实践。     

在线工业机器人技术虚拟仿真平台的构建

为提高学生关于工业机器人的实践技能,利用Solid Works和Robot Studio构建了21个工业机器人虚拟仿真工作站。通过对工业机器人认知与操作、工业机器人编程技术单项实训、工业机器人综合技能实训、工业机器人创新设计等4个模块的层次化案例设计,构建出与职业能力层级标准匹配的进阶式虚拟仿真实训平台。在实践教学中,虚拟仿真实训平台有益于培养学生的自学能力和在工业机器人工程领域的应用和创新能力。     

基于西门子工业4.0的小型实训生产线

武汉软件工程职业学院与西门子公司合作研发了基于西门子工业4.0的小型实训生产线。该生产线由供料站、加工站、工业机器人装配站与物流及仓储站四个工作站组成,其信息管理系统主要包含一个动态网站及自动排产系统。生产线从产品实现个性化、生产实现智能化、生产管理实现数字化三个方面具体体现了工业4.0的特征。通过小型生产线在实训教学中的应用,学生的职业技能水平得到了提升,教师的实践教学能力得到了提高。     

工业互联网智能型自动生产线实训平台设计

为适应产业转型升级对高技能人才的要求,解决现有实训教仪控制对象单一、综合训练设备少等问题,校企合作开发了“智能型自动生产线”实训平台,将自动控制、机器人及其视觉控制、计算机网络等技术有机结合,实现智能生产的控制与管理。平台以实际毛坯工件为加工载体,以机器视觉为定位引导,进行了任务输入与供料加工站、装配站、分拣站和远程监控服务与信息管理站等产线控制的系统设计,并用于实训项目教学的运行。运行测试表明,平台系统安全可靠,适合新工科高技能人才综合技能的培养。     

工业机器人实验教学平台

针对工业机器人系统复杂、学习难度大等问题,设计了基于机器视觉的五子棋人机对弈实验教学平台。通过机器视觉实验,学生可以学习相机标定、棋子快速识别与定位的图像算法。通过对弈搜索算法实验,学生可以学习树状智能搜索算法的原理。最后进行机器人程序控制实验,了解机器人轨迹规划的基本原理,通过修改机器人程序可得到不同的机器人运动轨迹。利用开发的人机交互界面,可进行对弈实验测试。该实验达到了预期实验目的。     

基于多机器人自动分拣系统的虚实结合实验平台

以多机器人自动分拣系统为典型案例，在实物平台基础上设计了虚拟仿真平台。基于SolidWorks三维建模软件为分拣机器人设计专用夹具，在GT Works软件中设计PLC程序，使用GT Designer软件设计触摸屏人机交互界面，在ROBOGUIDE仿真软件中构建平台的布局，通过该软件中的虚拟示教器实现机器人的离线编程和仿真。虚拟仿真平台打破了时空限制，既可作为PLC、人机界面组态以及工业机器人技术等课程的综合仿真平台，也可作为工业机器人实训课程的实践平台。     

工业机器人应用于数控车床教学模式探索与研究

根据GSK机器人及980T数控车床加工的特点,规划建设了由GSK机器人、物料架和980T数控车床组成的自动供料、装夹、加工的柔性制造系统;探索建立指导学生运用工业机器人在数控车床编程加工中完成自动搬运、装卸、加工的实训学习模式;使学生学习GSK机器人与数控车床联调方法,规划机器人上、下料运行轨迹,掌握运用机器人技术提高数控车床自动加工效率的方法,实现零件加工过程中上下料的自动化和无人化。通过该实训模式的学习,使学生对数控加工智能技术有更深入的理解,实现对本科生数控专业应用型人才的培养定位,达到提高学生更深入理解工业4.0智能数控的教学的目标。     

基于项目驱动的工业机器人实验设计和开发

工业机器人综合了机械、自动化、计算机等多学科技术,是智能制造系统中的重要单元。在课程实践中,将工业机器人作为一种机电产品进行系统设计和控制操作。基于ABB六轴工业机器人实验平台,以企业工程应用和自主设计任务作为创新性设计实验项目内容,进行工业机器人三维建模、控制系统设计、程序开发和动作执行。在工业机器人课程中应用后,取得了明显的效果,有助于学生更好地掌握工业机器人基本理论和项目开发,培养了学生的设计开发能力、实践动手能力和创新设计能力,并能使学生更好地理解工业机器人单元在智能制造系统中的作用。     

工业机器人综合训练平台

为了适应应用型人才培养的需要,开发了一套贴近工程实际的工业机器人综合训练平台。该平台硬件包括基于三菱PLC和触摸屏的控制板和FANUC机器人。控制板作为上层装置,提供人机交互界面,启动机器人运动程序并对机器人状态进行监控。机器人作为下层装置,执行指定的作业。控制板与机器人之间的通信提供并行IO和CCLINK总线两种可选方式。基于该平台,学生可以选用合适的机器人末端执行器,连接机器人与PLC的通信线路和气动回路,编写机器人和PLC程序,设计人机交互界面以完成机器人训练任务。经过多班次的实践表明,该平台能够充分调动学生参与的积极性,取得了良好的教学效果。     

管道巡检机器人视觉系统实验教学平台设计

为加强机器人专业实验教学,提高人才培养质量,设计了一套基于管道巡检机器人的视觉系统实验教学平台。该实验平台由目标物的检测识别和目标物的定位测距两部分组成,涉及视觉系统的相机标定技术、深度学习技术、YOLO检测算法、单目定位测距技术等。实验结果表明,该视觉系统具有较强的淤积物检测识别能力和较高的淤积物检测精度。学生通过该平台不仅学习了管道机器人视觉系统的设计思路和方法,而且创新实践能力大大提高。     

基于模型挖掘机的实践平台设计与教学应用

基于与三一重工共建的工程机器人联合创新实验室，开发了电动挖掘机模型实验教学平台。通过平台自身软硬件设计和一系列教学实验设计，能够培养学生综合运用知识的能力、实践动手能力及创新思维。教学实践表明，该平台的开发和教学应用大大调动了学生的学习积极性，促进了学生的专业知识掌握和实践技能培养。     

机器人自动化综合实验教学平台设计

设计了基于工业机器人的自动化综合实验平台,以满足自动化类专业各科目及综合项目的实验要求。该实验平台采用以PLC为主控制器、视觉系统为检测装置,将机器人和传送系统作为执行部件,添加HMI为远程管理控制单元,利用工业交换机联接起来,实现自动化、智能化。实验表明,平台具有较高的运行速度和准确度,完全满足工业流水线类型识别、位置检测及分拣的需求,还能胜任多门自动化课程的教学与实验。该实验平台适用性广,满足自动化类人才培养需求,可综合锻炼学生处理复杂工程问题的能力。     

“卓越计划”下项目驱动型自动化生产线实训平台研究

为了有效实施"卓越计划",探讨了项目驱动型自动化生产线实训平台的开发与应用。该平台结合主动式教学理念,以学生为主体,以自动化生产线工程项目为依托,以工业过程项目设计流程为依据,兼顾学生综合素质的培养,可以有效地培养学生分析、提出方案并解决工程实际问题的能力及产品开发、设计、技术改造与创新的能力。该平台具有一定的通用性,可以推广到其他电类相关的实验教学中。     

基于机器视觉的机器人智能分拣实验平台开发

针对机器视觉和机器人技术设备分散和功能单一等问题,开发设计了基于机器视觉的机器人智能分拣综合实验平台。将机电传动控制、气动控制、工程光学、图像处理技术、机器人控制技术等有机融合,可开设物料传送装置拆装测绘、光学图像采集系统搭建、单片机控制系统设计、真空吸附搬运分拣气动回路设计、手眼标定与形状匹配图像处理、机器人操作控制、上位机软件开发等实验。该实验平台体现了教学设备的先进性和创新性,有利于提高学生的工程实践和创新能力。     

“双创”和“新工科”背景下协作工业机器人专业类实训项目设计与实现

为贯彻"双创"和"新工科"政策对培养创新人才和加速工程实践教育改革的要求,采用优傲协作工业机器人系统,搭建机器人工程实训课程平台,设计和实现机器人工程实践课程专业类实训项目,以此期望培养学生创新思维和提升工程应用能力,为本校机器人相关学科在工程实践方面的发展提供实践支持。     

高校非理工类专业工业机器人工程实训教学改革探索

目前,重庆理工大学工业机器人工程实训主要针对机械类专业开设全周期教学内容,对于少学时的非理工类专业学生则普遍采用认知实习,已经不能满足发展需求。随着学科间交叉融合深入,有必要将工业机器人新兴教学内容应用到非理工类专业学生实训上,因此在课程设置、考核方式等方面进行相应改革,通过构建网络学习云平台、设计虚拟仿真在线学习系统等多种方式,用于非理工类专业学生实践教学。     

结合生产线的视觉检测实验系统设计

设计了结合生产线的视觉检测实验系统。首先分析了视觉检测实验系统的构成因素;然后分析了如何构建面向生产线的视觉检测系统的思路与步骤;最后,以药品生产线瓶盖缝隙自动检测设计为例,探讨了构建视觉检测实验系统过程中的一些问题,给出了具体的设计方案与结果。实践效果表明,该设计实验使教学贴近实际应用而提升了学生的学习兴趣,加深了理论知识的理解,锻炼了学生解决工程问题的能力,取得了满意的教学效果。     

CBE理念下的“工业机器人技术”实训项目探索

通过分析CBE教育模式的特征、内容及管理方式,依据工业机器人编程操作岗位职责,构建了工业机器人技术实践教学内容,进行了工业机器人技术实训项目的模块化设计,分析了学生在基础实训模块、专业实训模块、综合实训模块中所需掌握的职业能力。通过引入企业资源、微课,开拓校外实践基地方式解决实训设计中遇到的问题,借鉴CBE理念设计的"工业机器人技术"实训项目,培养了学生的职业能力,同时此教育模式也在专业建设上取得了显著成果。