实验室建设立项申报表V1(工业机器人-江苏汇博)说课讲解.doc

实验室建设立项申报表V1(工业机器人-江苏汇博)

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
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
48
48（48）
可编程序控制系统设计师考证实训
机电一体化技术
72
72(10)
电机与拖动
机电一体化技术
64
32(4)
机电一体化技术应用
机电一体化技术
64
32(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Modbus TCP/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
2004
557

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
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：[phone]
电子信箱：sunbeixiong@
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

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）

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
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》
Ø 机器人的认识；
Ø 机器人机械系统认识；
Ø 机器人控制系统认识；
Ø 机器人示教编程和再现控制；
Ø 机器人坐标系的建立；
Ø 机器人正运动学分析；
Ø 机器人逆运动学分析；
Ø 机器人关节运动轨迹规划；
Ø 机器人点到点运动轨迹控制；
Ø 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》
Ø PLC与变频器之间的CANOPEN通信
Ø PLC与智能机器人之间的Modbus TCP/IP通信
Ø PLC与智能相机之间的以太网通信
Ø 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》
Ø 基于PLC与HMI的步进电机定位控制
Ø 基于PLC与HMI的异步电机定位控制
Ø 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》
Ø 智能机器视觉系统的构建
Ø 智能相机的检测原理与应用
Ø 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》
Ø 基于PLC的机械手控制系统设计
Ø 基于PLC的立体仓库码垛控制系统设计
Ø 基于PLC的工业机器人控制系统设计
Ø 基于PLC的货物传输控制系统设计
Ø 基于PLC以及PC的AGV导引小车控制系统设计
Ø 基于PLC的分拣系统设计
Ø 基于PC的工业机器人离线仿真
Ø 工业生产线柔性系统设计与调试

实施计划
2017.3.15-2017.3.18 工业机器人技术应用调研
2017.3.19-2017.3.22 工业机器人技术应用实训室建设方案研讨及制定
2017.3.23-2017.3.31 工业机器人技术应用实训装置招标购买及调试
2017.4.01-2018.4.30 工业机器人技术应用实验实训项目开发及配套资料编制

保障措施
硬件条件保障：学院现有的实训设备配套齐全，可以满足实验室建设需求。
师资配备保障：机电技术学院师资雄厚,参与机器人应用项目建设的团队有教授2人,副教授4人，讲师8人，其中博士1人、硕士11人。江凌云、张云、梁矗军、徐伊岑、李景魁。以上五位教师都已参加工业机器人技术应用培训，具有相关证书。江凌云、张云、梁矗军、徐伊岑四名教师先后指导学生参加2016与2017年职业技能大赛“工业机器人赛项”获省赛二等奖2次，国赛三等奖1次。
经费保障：学院对实训基地给予大力支持，配套资金基本落实。
政策制度保障：以教育教学为中心，着力提高学生综合能力的实训教学体系，不断完善教学计划、教学大纲、教学规程等教学文件。建立健全教学过程运行管理的各项规章制度，完善教学质量检查、监督、保障、调控体系。
预期建设成效
实训室建设的预期软硬件建设效益、教改成果、开放共享效益等。

实训室建成后，将在以下几个方面发挥效益：
第一，充分发挥实训室的特色优势，为学生提供良好的实践平台，切实提高学生的工程实践能力。
第二，扩大社会服务功能。实训室除每年培养本校在校学生以外，还可对无锡地区信息技术类企业职工培训以及对无锡市开展劳动力转移培训、社会转岗再就业培训等，并为同类职业院校师生提供实训平台；
第三，提升学院机电类专业的整体水平。实训室将成为我院重要的产学基地，为地区经济建设和发展提供重要技术、人才支持；
第四，实训室将成为高水平的职业技能鉴定场所，为职业教育和社会人员提供职业资格技能鉴定；
第五，学院“双师”教师的整体水平将有大幅提升，使教师能够将教学、生产与新科学、新技术与应用紧密结合，提高教师的教学创新能力。
学生预期受益情况
1.创造职业岗位的实践环境。
2.为学生提供知识向能力转化的场所。高职实训基地为学生提供知识向能力转化的场所，使学生从“有所知”走向“有所为”。
3.拓宽与丰富学生专业知识面。技术开发与应用性人才需掌握的知识与能力，不可能完全通过课堂教学的形式传授，尤其是专业知识和应用能力，需要在各种实践性环节中获取。高职实训基地的综合技术训练，可拓宽与丰富学生的专业知识面。
4.接触与学习高新技术。当今社会高新技术产业发展日新月异，面对激烈竞争的市场，只有了解与掌握最新的技术，才能适应社会及行业发展的需要。建设先进水平的实训基地，可以使学生涉猎高新技术领域，接触和学习高新技术。
5.培养创业精神和创新能力。
6.提高职业素质和综合能力。实训基地可以在爱岗敬业的情操、团结协作的精神、遵纪守法的习惯和工程技术素质等方面对学生职业素质进行“养成教育”，为他们今后走上工作岗位及其发展奠定基础。
创新与
特色
1. 根据专业建设要求和高职教育特点，开展实训基地建设.
在实训基地建设过程中，在调研的基础上，认真分析各专业的职业岗位工作任务的技能要求、工艺流程，围绕职业岗位调整设置实训室。依据实际工作设置实训项目，根据技能训练要求购置设备。以保证在实训基地中就能满足相应专业的岗位职业技能训练的要求。同时，创造与现场相似的工作环境，相似的工艺流程，为学生顶岗工作创造无缝对接的实训条件。
2. 围绕校企合作和技能鉴定，拓展实训基地的功能。
实训基地除了满足学生校内实训的要求外，在建设过程中我们还考虑能够满足职 业技能鉴定和科技开发工作的需要。
3. 发挥专业优势，自行设计、自行施工部分实训项目。
4. 紧扣技能大赛，为学生实训操作提供一流的平台。

五、仪器设备配备方案（单价800元以上）
1、 现有设备情况（新建实训室略）
序号
名称
品牌
型号
单价
（元）
数量
（台、套）
金额
（元）
1
工业机器人技术应用实训平台
合心机械
HBHX-RCPS-C10
580000
1
580000

金额总计

2、 拟购设备情况
序号
名称
品牌
型号
单价
（元）
数量
（台、套）
金额
（元）
1
工业机器人技术应用实训平台
苏州汇博
HB-RCPS-C10
650000
1
650000
2
编程用高配置计算机
机械革命（MECHREVO）
机械革命MR Q8 台式主机
8300
2
16600
3
办公桌椅
不限
不限
800
2
1600
4
实训室电气改造相关设备及安装费用
不限
不限
3000
1
5000

金额总计
673200
（可以增页）
六、审核意见
实训室建设负责人申明审核
经审核，以上所填内容属实，本人对所填内容负责。

签名： 日期：
二级学院（中心、部）审核意见

负责人签名： （公章）
日期：
教务处审核意见

负责人签名： （公章）
日期：
资产与设备管理处审核意见

负责人签名： （公章）
日期：
教务处分管院长或实训室建设项目评审专家组意见

分管院长或专家（签字）：
日期：
资产与设备管理处分管院长意见

分管院长（签字）：
日期：