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-1-实训、实验(分)室性质公共基础○专业基础○专业●无锡商业职业技术学院实训室建设立项申报表实训(分)室名称：工业机器人技术应用实训室申报单位：机电技术学院（公章）项目负责人：孙蓓雄建设类型:□新建□改建■扩建无锡商业职业技术学院-2-一、实训室建设项目的基本情况申请建设（改造）项目名称工业机器人技术应用实训室建议建设地点和场地要求建议放在X21001，并进行适当电气改造实训课程门数4门课程名称从属专业总课时数实训课时数机器人技术综合实训（拟开）机电一体化技术4848（48）可编程序控制系统设计师考证实训机电一体化技术7272(10)电机与拖动机电一体化技术6432(4)机电一体化技术应用机电一体化技术6432(4)注：括号内为在本实训室完成课时实训项目输送带的控制系统设计、码垛机控制系统设计、机器视觉零部件尺寸检测系统设计、基于PLC的机械手控制系统设计、基于PLC的步进电机定位控制系统设计、基于ModbusTCP/IP总线的PLC与变频器的通信实现、多环节工业机器人控制系统的设计等等，具体项目参考课程要求。未来四学期实训人时数预计第一学期3080第三学期3080第二学期4320第四学期10560依托本实训室开展实训的相关专业情况二级学院名称专业名称举办时间在校学生人数机电技术学院机电一体化2004557合计557依托本实训室设立的技能鉴定情况鉴定项目名称开设时间每年可鉴定人数工业机器人操作员90可编程控制系统设计师90合计180-3-依托本实训室开展的四技服务情况四技服务项目名称项目预期成果工业机器人集成应用类技术服务横向课题实训室建设负责人情况姓名出生年月学历学位专业技术职务孙蓓雄1965.03本科硕士研究员联系方式办公电话：83271776移动电话：13092416197电子信箱：sunbeixiong@wxic.edu.cn简介男，中共党员，研究员、高级工程师、CISCO认证网络工程师（CCNA），无锡市机械工业联合会常务理事。1987年毕业于兰州交通大学通信专业，2007年获南京理工大学通信与信息系统专业工学硕士学位。江苏省高校优秀党务工作者，无锡市优秀教育工作者，江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师。曾任兰州公交总公司电讯处副处长、无锡商业职业技术学院设备与实验室管理处处长兼现代教育技术中心主任、机电工程学院党总支书记等职，近年来在中文核心期刊及省级以上刊物发表论文20余篇、主持完成江苏省教育科学“十二五”规划课题及教育部高职高专课题各1项，参与省级课题多项，主持完成院级课题多项，指导江苏省大学生实践创新训练计划项目2项，申报专利4项并获授权。实训室参与建设人情况姓名职称/特长在项目中承担的工作赵善庆教授/计划统计、工商管理统筹协调刘远祥副教授/机电一体化技术实训室方案制定、建设江凌云讲师/机电一体化技术实训室方案制定、建设张云讲师/机电一体化技术实训室方案制定、建设杜春宽讲师/机电一体化技术实训室方案制定、建设徐伊岑讲师/机电一体化技术实训室方案制定、建设梁矗军讲师/机电一体化技术实训项目开发王宝敏副教授/机电一体化技术实训项目开发高汉华副教授/机电一体化技术实训项目开发王吴光实验师/机电一体化技术实训室管理王新琴讲师/机电一体化技术实训项目开发李国屏副教授/机电一体化技术实训项目开发李娟讲师/机电一体化技术实训项目开发-4-二、建设指导思想建设理念实训室建设项目的思路和定位。“工业机器人技术应用”实训室将以“工业4.0”为背景，紧贴“中国制造2025”发展战略，结合当前最前沿的工业机器人技术，以智慧工厂和智能制造主题，搭建一个培养工业机器人研发及应用人才的平台。工业机器人作为机电一体化的典型产品，在实训室的建设方面要求囊括机电一体化以及工业自动化专业的核心技术和理论，能够服务于机电类相关专业的教学，为学生掌握PLC自动控制技术与应用、自动检测与传感技术、机电传动技术、运动控制技术及精确定位控制技术、视觉识别技术、变频调速、步进驱动系统、交流伺服驱动系统原理与应用技术、工业机器人控制技术提供相应的实验实训平台，服务于学生专业知识的综合应用。需求分析包括社会调研、行业企业需求和相关专业技能人才需求分析情况；项目实施对促进职业院校人才培养、专业建设以及促进地方经济和社会发展等方面的意义和作用。（请另附项目论证报告）人才需求分析：《中国制造2025》的出台，为多个行业带来了“春天”。其中，涉及“智能制造”的工业自动控制装置、工业机器人、智能化成套装备、智能终端产品等将成为中国制造业由大到强发展的主要核心。而据了解，在全球经济转型升级时期，伴随着劳动力成本增加以及“工业4.0概念”的提出等因素的影响，“机器换人”的时代正在加速到来，自2005年至2015年，全球工业机器人的年均销售增长率为9%；截止到2015年中国机器人市场需求达3.5万台，占全球总量的16.9%，其发展速度之迅猛，机器人发展项目规模之大，导致了其与人才的持续需求之间存在着很大的缺口，截至目前为止，在全国范围内的人才缺口已达上百万人。其中，在工业机器人专才需求中，量最大的是基础的操作及维护人员以及掌握基本工业机器人应用技术的调试工程师和更高层次应用，中国机械工业联合会的统计数据表明，中国当前机器人应用型人才才缺口20万，并且以每年20%~30%的速度持续递增。因此，工业机器人专才缺口有很大一部分是技术应用型人才。这正是高职院校人才培养的主要目标。意义和作用：目前工业机器人正在多个领域迅猛发展，而高职院校对于工业机器人技术型人才培养正处于发展阶段，江苏现有高职院校中，仅有部分高校设置了工业机器人技术这个专业，因此学习与掌握工业机器人的技术理论，发展方向及其行业应用是目前高职教育的核心目标，根据无锡及周边地区的发展规划发现，工业机器人将作为战略性新兴产业相关专业的重点，因此，在原有机电一体化专业基础上增设工业机器人专业或者培养方向，将能为长三角等周边制造业的转型升级以及区域经济发展提供有效的人力支撑。该实训室的建立也将进一步促进我院深入探索与实践“项目引领，岗位实境”的工学结合人才培养模式，为机电一体化以及工业机器人技术等相关专业提供一体化的工业机器人教学系统，为培养学生掌握工业机器人系统的理论知识、实际操作及系统搭建等专业技能提供实践与开发应用的平台。（详见项目论证报告）-5-三、建设内容建设目标工业机器人技术应用实训室旨在为我院机电类及相关专业的PLC技术应用、传感技术、机电传动、机器人控制技术等核心课程的教学提供相应的实验实训平台，为培养学生对工业机器人系统开发设计的实践创新能力提供优良的实验环境。其实验平台的构建需要融相关机器识别技术、PLC自动控制技术、组态控制技术、工业通信以及网络架构、运动定位控制等为一体，建立可拆卸的模块化的实验架构体系。方案设计一、实训室总体功能规划根据不同的教学功能，总体建设方案分为工业机器人实训中心、工业机器人离线编程仿真及在线教育中心。工业机器人实训中心以工业实训工作站为基础，用来完成工业机器人技术和操作的教学内容，实现学生从工业机器人技术门外汉到了解工业机器人基础知识、掌握工业机器人基本操作、实现系统搭建和调试、利用工业机器人完成各种工艺应用的实训。工业机器人离线编程仿真及在线教育中心是以工业机器人离线编程仿真软件教学版和工业机器人教学管理平台为基础，用来完成工业机器人离线编程仿真技术和工业机器人相关技术的个性化教学，使学生掌握工业机器人最新技术；利用虚拟三维环境快速生成复杂工作路径，利用工艺包设置相关参数，仿真工业机器人运动后优化轨迹和姿态，提高工作效率，避免发生碰撞危险等问题，最后输出工业机器人控制器所需执行代码文件，完成编程工作。利用网络化互动式虚拟教学平台，将传统教学革新为沉浸式，通过任务式驱动教学方法使学生爱上学习。二、系统的结构组成图1实验装置的具体布局示意-6-由于工业机器人不同于其他机电设备，是一种实现某工艺过程的柔性平台，工艺种类完全由其所安装的末端执行器和配套周边设备决定。因此，对于工业机器人技术应用的教学与实训，不能仅针对工业机器人本身的功能和操作进行教学，而是要着眼于站实现工业机器人基本结构和基础操作、工业机器人站调试和搭建、工业机器人编程和通讯等内容的实训。为此，本实验实训室以工业机器人应用最为常见的典型应用场景——工件的搬运、码垛、传输以及分拣、打包等为一体的自动化生产线为载体，确定由立体化仓库及码垛机系统、六自由度工业机器人搬运系统、AGV小车系统、输送线系统、视觉检测系统等组成，完成零件（货物）的出库、视觉识别、分拣、装箱、托盘的回收等作业。其实验装置的具体布局示意如图1所示。三、各模块功能配置以及技术性能指标规划1.码垛机器人码垛机器人要求能够进行X\Y\Z三维平面的直线运动，带有刹车以及防撞装置，实现从立体化仓库货架安全抓取物品并按要求进行码垛。X方向行程2.5米，Y方向行程约0.95米，Z方向行程约0.86米，驱动电机具有自锁功能。2.AGV小车系统AGV小车系统主要由车身、控制系统、HMI、托盘输送辊道等部分组成。其功能主要能够按照预置的运动路径行驶，实现物品的传输。为了能够模拟真实的情景，融化现代化的无线通信技术，要求该小车系统采用专用磁导循迹传感器实现自动导引，带有Wifi无线信号，方便进行远程PC对其进行编程控制。3.六自由度关节式机器人六自由度关节式机器人要求具有6大运动自由度，实现精确方向定位控制。设有示教盒和控制系统，能够方便进行模拟示教，实现离线仿真教学。通过控制系统，实现对工业机器人的自由编程与控制。该机器人系统要求带有网络通信接口，以便于学生进行远程操作模拟。它需具备各项机械保护、电气停止保护、电气减速运行保护、人工紧急停止等保护功能；以保证实验实训安全。4.智能视觉检测系统在现代化的柔性生产系统集成以及工业机器人应用产线，智能机器视觉识别技术应用显得尤为重要，因此，在对自动化类等相关专业人才培养的过程中，其先进的传感检测技术教学已成必须，为此，在该系统中规划引入一套智能视觉检测系统。该智能视觉检测系统主要由智能相机、光源控制器、光源，镜头等硬件组成。光源采用背光方式（光源在工件下面,光源尺寸(210mmX210mm），可对多种不同类型的工件进行准确识别。在本系统中，主要是将视觉系统安装于托盘输送线中，当托盘货物到视觉检测工位时，机器视觉系统对托盘内的货物进行视觉识别，并把识别的位置，形状等特征数据给到中央控制器PLC和六关节机器人，由工业机器人根据目标存放位置执行相应的动作。四、实验装置可以开设的实训项目以及服务的课程类别1.工业机器人识别及编程控制类项目——《工业机器人技术基础》机器人的认识；机器人机械系统认识；机器人控制系统认识；机器人示教编程和再现控制；机器人坐标系的建立；机器人正运动学分析；机器人逆运动学分析；-7-机器人关节运动轨迹规划；机器人点到点运动轨迹控制；机器人的搬运、装配实验2.工业通信与网络实训类项目——《工业通信与网络组态技术》PLC与变频器之间的CANOPEN通信PLC与智能机器人之间的ModbusTCP/IP通信PLC与智能相机之间的以太网通信PC与运动控制器之间的以太网通信3.PLC运动定位控制类实训项目——《PLC、触摸屏运动控制技术实践》基于PLC与HMI的步进电机定位控制基于PLC与HMI的异步电机定位控制基于PLC与HMI的交流伺服电机定位控制4.传感检测类实验项目——《自动检测技术实训》智能机器视觉系统的构建智能相机的检测原理与应用基于PC与智能相机通信的数据采集系统设计5.自动化生产线系统集成控制类实训项目——《可编程控制器高级应用实训》基于PLC的机械手控制系统设计基于PLC的立体仓库码垛控制系统设计基于PLC的工业机器人控制系统设计基于PLC的货物传输控制系统设计基于PLC以及PC的AGV导引小车控制系统设计基于PLC的分拣系统设计基于PC的工业机器人离线仿真工业生产线柔性系统设计与调试-8-实施计划2017.3.15-2017.3.