高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)在焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)的探索

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能制造的大力推進(jìn)，促使機(jī)器人及其智能設(shè)備的飛速發(fā)展，其在焊接自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。為滿足企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的人才需求，安排了焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)。對(duì)該專業(yè)的焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)進(jìn)行了探索，通過(guò)對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的分析，提出了實(shí)訓(xùn)的總體思路，確定了具體的實(shí)施過(guò)程。

關(guān)鍵詞：高職，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.199

《中國(guó)制造2025》將“高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人”作為大力推動(dòng)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用程度是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志[1]。提升制造業(yè)智能自動(dòng)化水平，是國(guó)家制造業(yè)發(fā)展的重要方向。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)提高了焊接、裝配、噴涂、點(diǎn)膠、搬運(yùn)等領(lǐng)域的智能自動(dòng)化水平。焊接機(jī)器人集成系統(tǒng)推動(dòng)了焊接智能自動(dòng)化生產(chǎn)，改善了勞動(dòng)條件，保證了質(zhì)量，降低了勞動(dòng)成本，提高了生產(chǎn)效率，在汽車、船舶、工程機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2]。為滿足我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求，近幾年不少高職院校與時(shí)俱進(jìn)，開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)。本文針對(duì)高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)該專業(yè)的焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)進(jìn)行了探索，依據(jù)實(shí)訓(xùn)條件和企業(yè)應(yīng)用確定了教學(xué)內(nèi)容，明確了教學(xué)目標(biāo)，探討了教學(xué)方法和考核方式。

1 高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

我院通過(guò)多方面的網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、走訪企業(yè)、兄弟院校等調(diào)查，制定出工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，即面向工業(yè)機(jī)器人制造、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成及其應(yīng)用企業(yè)，在生產(chǎn)第一線從事工業(yè)機(jī)器人的安裝調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)編程、保養(yǎng)維修、運(yùn)行和管理，以及銷售和售后服務(wù)工作，具有專業(yè)技術(shù)理論基礎(chǔ)、技術(shù)應(yīng)用能力、較強(qiáng)綜合素質(zhì)能力的技術(shù)技能型人才。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的典型工作崗位有工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)，要求學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)操作編程、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、日常保養(yǎng)等方面有一定能力。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)更青睞能結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝，使用機(jī)器人及其輔助設(shè)備完成特定工作任務(wù)的技術(shù)技能型人才。為滿足企業(yè)對(duì)人才的需求，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)要依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)制定課程體系，安排教學(xué)內(nèi)容。

2 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)在焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)的總體思路

分析高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，該專業(yè)在焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)的教學(xué)應(yīng)著眼于焊接機(jī)器人工作站集成系統(tǒng)，讓學(xué)生了解焊接及其應(yīng)用，了解工業(yè)機(jī)器人、焊接電源、傳感技術(shù)、液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)在集成系統(tǒng)中的應(yīng)用，而不僅僅局限于工業(yè)機(jī)器人本身的操作；注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德素養(yǎng)和綜合素質(zhì)能力。對(duì)于高職的學(xué)生，其理論基礎(chǔ)較弱，對(duì)于理論性太強(qiáng)的知識(shí)缺乏興趣，實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生了解焊接的工作原理，熟悉人機(jī)交互系統(tǒng)，掌握焊接機(jī)器人編程的特點(diǎn)，包括PLC的編程、焊接參數(shù)的設(shè)置。在技能實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)焊接機(jī)器人系統(tǒng)的工作原理和各組成部分的邏輯關(guān)系。

3 焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)的實(shí)施

3.1 實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)在進(jìn)行焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)操作前必須做好安全教育工作。焊接作業(yè)是特殊作業(yè)，容易發(fā)生人員傷亡事故，對(duì)操作者本人、他人及周圍設(shè)施的安全可能造成重大危害。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中必須嚴(yán)抓安全，預(yù)防用電、機(jī)械砸傷、弧光輻射等安全隱患。

在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是弧焊機(jī)器人集成系統(tǒng)和點(diǎn)焊機(jī)器人集成系統(tǒng)。我院焊接技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心的弧焊機(jī)器人集成系統(tǒng)由FANUC機(jī)器人和數(shù)字化弧焊電源組成，點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)由KUKA機(jī)器人和電阻焊機(jī)組成。故將實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地安排在焊接實(shí)訓(xùn)中心，將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)分為兩個(gè)項(xiàng)目：弧焊機(jī)器人集成系統(tǒng)和點(diǎn)焊機(jī)器人集成系統(tǒng)，如表1所示?；『笝C(jī)器人編程操作要求在薄板上堆焊圖案，點(diǎn)焊機(jī)器人編程操作要求完成薄板兩個(gè)焊點(diǎn)的焊接，其中涉及的焊接參數(shù)由教師給出。

在焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)前，學(xué)生已進(jìn)行FANUC機(jī)器人碼垛實(shí)訓(xùn)教學(xué)，已初步認(rèn)識(shí)機(jī)器人系統(tǒng)的組成及其工作原理，學(xué)會(huì)了機(jī)器人TCP的校正，熟悉了機(jī)器人的各個(gè)坐標(biāo)軸，學(xué)會(huì)了創(chuàng)建程序和編輯程序，能實(shí)現(xiàn)直線、圓弧、直線圓弧連接等軌跡的行走。學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)，降低了機(jī)器人操作的難度，實(shí)訓(xùn)的難點(diǎn)是焊接機(jī)器人編程操作及其集成系統(tǒng)的工作原理。

根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容編寫實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，讓學(xué)生明確實(shí)訓(xùn)的目標(biāo)和要求，不僅對(duì)學(xué)生有指導(dǎo)作用，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)散學(xué)生的思維，提高實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果。實(shí)訓(xùn)任務(wù)書包括焊接機(jī)器人集成系統(tǒng)的理論知識(shí)、相關(guān)的焊接編程操作說(shuō)明、任務(wù)安排和一些引導(dǎo)式問(wèn)題。

3.2 實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)分析培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)情，依據(jù)實(shí)訓(xùn)總體思路，以項(xiàng)目為載體明確實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)?；『笝C(jī)器人集成系統(tǒng)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)：了解熔化極氣體保護(hù)焊的原理，及其影響焊縫質(zhì)量的主要參數(shù)；了解弧焊機(jī)器人控制柜、機(jī)器人、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、變位機(jī)、電弧傳感器、尋位傳感器、清槍機(jī)構(gòu)等組成部分；了解焊接電源與機(jī)器人控制柜的通訊方式，了解焊接機(jī)器人集成系統(tǒng)中PLC在安全柵欄、清槍機(jī)構(gòu)等外圍設(shè)備的應(yīng)用，以及PLC與機(jī)器人控制柜的通訊，了解Device-net 總線和Profibus 總線通訊的特點(diǎn)及其在機(jī)器人集成系統(tǒng)中的應(yīng)用；學(xué)會(huì)配置MAC地址、IO接口、比特率等參數(shù)的方法。了解焊接機(jī)器人編程的特點(diǎn)，掌握直線、圓弧、直線擺動(dòng)、圓弧擺動(dòng)等軌跡的編程；了解焊槍角度對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，編程時(shí)會(huì)按要求調(diào)整焊槍的角度；設(shè)置焊接電流、焊接電壓、焊接速度等主要弧焊參數(shù)，了解氣流量、干伸長(zhǎng)對(duì)焊接質(zhì)量的影響；學(xué)會(huì)在焊接程序中調(diào)用尋位系統(tǒng)、電弧跟蹤系統(tǒng)等傳感設(shè)備。

點(diǎn)焊機(jī)器人集成系統(tǒng)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)：了解電阻點(diǎn)焊的工作原理，及其影響焊縫質(zhì)量的主要參數(shù)；了解機(jī)器人控制柜、機(jī)器人本體、焊接電源、焊接電源控制柜、電極修磨器等組成部分；了解焊接電源與機(jī)器人控制柜的通訊方式，了解PLC與機(jī)器人控制柜的通訊，以及

PLC與焊鉗、安全柵欄、電極修磨器的邏輯關(guān)系。掌握KUKA機(jī)器人的搖桿操作和在線編程，熟悉KUKA機(jī)器人的人機(jī)交互系統(tǒng)；掌握焊接電流、焊接時(shí)間、焊接壓力等點(diǎn)焊工藝參數(shù)的設(shè)置。

3.3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，將講授法、現(xiàn)場(chǎng)演示法、小組學(xué)習(xí)法、任務(wù)教學(xué)法等多種教學(xué)方法相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高教學(xué)效果。采用理實(shí)一體化教學(xué)，通過(guò)多媒體講授焊接的原理與應(yīng)用、焊接機(jī)器人集成系統(tǒng)的工作原理等理論知識(shí)。 到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地演示焊接機(jī)器人操作，分小組進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，完成相應(yīng)的任務(wù)。在實(shí)訓(xùn)操作的過(guò)程中，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，繪制出系統(tǒng)控制原理圖，理清各組成部分的邏輯關(guān)系。最后教師對(duì)學(xué)生繪制出的系統(tǒng)控制原理圖提問(wèn)并點(diǎn)評(píng)，通過(guò)仿真軟件展示整個(gè)焊接機(jī)器人集成系統(tǒng)各組成部分的邏輯關(guān)系，讓學(xué)生有更直觀的認(rèn)識(shí)。多種教學(xué)方法相結(jié)合，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力和系統(tǒng)分析問(wèn)題的能力。

3.4 實(shí)訓(xùn)考核方式

改變單一的考核方式，考核內(nèi)容包括平時(shí)表現(xiàn)和技能掌握情況。平時(shí)表現(xiàn)主要考查學(xué)生是否符合安全操作規(guī)范，學(xué)習(xí)是否積極主動(dòng)。平時(shí)表現(xiàn)分為組員的考核和階段性考核。學(xué)生采用小組成員互評(píng)，組長(zhǎng)給成員考核的方式，促使組員相互交流，共同解決實(shí)訓(xùn)中遇到的難題。教師進(jìn)行階段性考核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的普遍問(wèn)題，分析原因解決問(wèn)題。對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，營(yíng)造既合作又競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)氛圍，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。總成績(jī)由“任務(wù)考核+組員考核+階段性考核”三部分組成，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和職業(yè)道德修養(yǎng)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力。

4 結(jié)論

對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)進(jìn)行了探索，實(shí)踐表明，通過(guò)項(xiàng)目載體提高了學(xué)生的積極性；學(xué)生的學(xué)習(xí)能力在自主學(xué)習(xí)中得到了充分的鍛煉；學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力在具體的焊接機(jī)器人操作中得到了提高；培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、與人溝通的能力，養(yǎng)成了較好的工作習(xí)慣。

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作者簡(jiǎn)介：余小榕（1988-），女，廣西平樂(lè)人，碩士研究生，研究方向：焊接與自動(dòng)化.