一、简   介

积木式工业机器人应用编程一体创新平台专为工业机器人技术教学培训实训设计。它集积木式模块化、标准化于一体，通过高度灵活的组合方式，模拟智能制造典型生产场景，如减速器全自动生产装配线。平台涵盖工业机器人操作、编程、调试、视觉检测及系统集成等多种功能，支持从基础到进阶的全面教学需求。平台不仅配备了丰富的实训模块与教学资源，还融入了最新的工业机器人技术，其积木式设计便于实践操作与创新开发，助力教师进行教学改革与创新。

二、装备背景

工业机器人技术专业是国家新兴战略热点技术，是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科高新技术一体的综合性专业。工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人技术已经成为推动制造业转型升级的重要力量，已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。目前我国正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解我国产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。产业的发展急需大量高素质技术技能人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。

随着工业4.0和智能制造的快速发展，‌工业机器人已成为提高生产效率、‌降低成本、‌增强竞争力的关键技术。‌因此，‌培养具备工业机器人技术的人才成为当前和未来的迫切需求。

工业机器人技术的应用范围广泛，‌包括但不限于自动化生产线的操作、‌维护、‌编程、‌系统集成等，‌这些都需要专业的人才来支持。‌因此，‌工业机器人专业的设立旨在培养能够操作、‌维护、‌编程以及系统集成工业机器人的专业人才，‌以满足工业界对高素质技术技能人才的需求。

‌国家政策对工业机器人产业的发展也给予了大力支持。‌例如，‌工信部、‌发改委及财政部在《‌“十四五”机器人产业发展规划》‌，工业和信息化部等十七部门印发了《“机器人+”应用行动实施方案》，该方案旨在通过推动机器人技术在多个领域的应用，促进经济社会的数字化转型

根据国际机器人联合会发布的《2023世界机器人报告》，2022年全球工业机器人销量连续第二年突破50万台，同比增长5%。中国是全球最大的机器人市场，2022年中国市场工业机器人销量占全球一半以上。国际机器人联合会预计，到2024年全球机器人市场规模将达到660亿美元。‌

三、对接产业技术

装备对接智能制造产业3c行业、装备制造行业，融入行业最新的工业机器人技术、机械传动技术、机器人操作编程、机器人仿真、机器人系统集成、可编程控制器技术应用电子电工技术、智能传感技术、可编程控制技术、机器视觉技术、计算机技术、串口通信技术、以太网通讯技术，数字化设计与仿真、传感器与视觉检测技术、电机与运动控制技术、工业机器人应用技术、工业控制网络技术、自动线控制技术、数字孪生技术、机电系统集成技术等技术、涵盖工业机器人、机械设计、电气自动化、智能传感、智能制造等多门学科的专业技术知识。

四、面向教育教学

1．面向专业

中职：机械设计制造类：机械制造技术、机械加工技术、数控技术应用、金属表面处理技术应用、增材制造技术应用、模具制造技术、工业产品质量检测技术；

机电设备类：智能设备运行与维护、电机电器制造与维修、新能源装备运行与维护；

自动化类：机电技术应用、电气设备运行与控制、工业机器人技术应用、工业自动化仪表及应用、液压与气动技术应用、智能化生产线安装与运维、计量测试与应用技术。

高职：机械设计制造类：机械设计与制造、数字化设计与制造技术、数控技术、机械制造及自动化、工业设计、工业工程技术、工业材料表面处理技术、增材制造技术、模具设计与制造、智能光电制造技术、机械装备制造技术、工业产品质量检测技术；

机电设备类: 智能制造装备技术、机电设备技术、电机与电器技术；

自动化类：机电一体化技术、智能机电技术、智能控制技术、智能机器人技术、工业机器人技术、电气自动化技术、工业过程自动化技术、工业自动化仪表技术、液压与气动技术、工业互联网应用、计量测试与应用技术；

职业本科：机械设计制造类：机械设计制造及自动化、智能制造工程技术、数控技术、工业设计、工业工程技术、材料成型及控制工程；

机电设备类：装备智能化技术。

自动化：机械电子工程技术、电气工程及自动化、智能控制技术、机器人技术、自动化技术与应用、现代测控工程技术、工业互联网工程。

2．面向课程

中职：工业机器人技术应用、机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、电子与信息技术、数控技术应用、模具制造技术等专业。

高职：工业机器人技术、机电一体化技术、电气自动化技术、智能控制技术、工业网络技术、数控设备应用与维护、焊接技术与自动化、机械制造与自动化、模具设计与制造、自动化生产设备应用、工业过程自动化技术等专业。

职业本科：可编程控制器技术与应用、运动控制技术、机器人编程技术、机器视觉技术、Python 技术应用、机器人应用系统集成技术、机器人生产线虚拟调试技术、服务机器人技术应用、机器人系统应用软件开发、机器人工程、智能制造工程、电气工程及其自动化、智能控制技术、机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业。

3．面向证书

工业机器人系统操作员：

工业机器人系统运维员

机械产品三维模型设计

机械数字化设计与制造

智能制造生产线集成应用

智能制造生产管理与控制

智能制造单元维护

智能制造生产管理与控制

智能制造现场数据采集与应用

智能制造单元集成应用

工业机器人集成应用

工业机器人应用编程、

可编程控制系统集成及应用

机器视觉系统应用

4．面向竞赛

机械数字化设计类，可编程控制器技术与应用类、机械安装与调试竞赛，工业机器人现场编程类，工业机器人离线编程类、机器人应用系统集成技术类、机器人生产线虚拟调试技术类。

五、主要实验项目

1．机械类

设备模块装配体的组装实训

机械设备安装与调试

气动控制元件安装与调试

2．电气控制类

电气试图实训

低压电器拆装与检测实训

电力拖动基本控制电路实训

PLC基本功能实训（软硬件结构、基本指令、接线、编程下载等）

PLC与工业机器人的通讯技术实训

PLC对工业机器人的电气集成控制应用

PLC控制伺服电机驱动小型变位机实训

PLC网络通信实训

PLC与MCGS组态综合实训室

RFID射频读写实训

3．工业机器人类

工业机器人现场编程与实训操作实训

工业机器人多用途快换装置的自由切换和匹配实训

工业机器人模拟轨迹实训

工业机器人图形识别实训

4．机电一体化类项目

常用电工电子仪表使用实训

工业传感器安装与调试实训

交流伺服系统安装与调试实训

变频器系统安装与调试实训

5．智能制造类项目

触摸屏的编程与应用

机器视觉检测以及与工业机器人、PLC的协调控制运用

智能产线综合实训

智能产线数字化设计与仿真

5．虚拟仿真数字孪生类项目

Robotstudio软件模拟仿真实训

六、功能介绍

1.多品种物料转运及码垛工作站组合形式1

任务平台由1#操作平台作为任务平台，工作人员通过触摸屏选择所需要的 模型颜色和成品放置位置后，然后启动设备，视觉模块从陀螺原料托盘中识别出 所需要的陀螺颜色，，四轴工业机器人抓取符合要求的陀螺主体和配件，放置到 转盘机构的相应位置，完成压装上料操作，然后转盘机构把陀螺原料送给六轴机器人进行装配；装 配 完 成 后 ，转盘机构把半成品送回气缸的正上方，进行冲压将 配件和主体安装牢固。之后再伺服电机动作，把成品转运到六轴机器人的合适位 置 ，六轴机器人按照触摸屏的参数设置完成压装下料操作，将成品放入成品托盘。

基于机器人自动上下料的指尖陀螺压装生产工作站组合形式1 方案参考流程 如下图

2.多品种物料转运及码垛工作站组合形式2

1#操作平台和2#操作平台组成。设备复位后移动输 送系统回原点位置，启动前在触摸屏上选择所需要的陀螺颜色和成品放置位置, 启动后由 AGV从原料库ABC区任意一区中把陀螺原料托盘托起，并运送到缓存 区托架上。视觉光源模块从陀螺原料托盘中识别出所需要的陀螺颜色，四轴工业机器人抓取符合要求的陀螺主体和配件，放置到转盘机构相应位置，如缓存区原料托盘上的配件数量无法满足装配要求，则AGV再次启动，将挑选完成的陀螺原 料托盘送回至原料库ABC区相对应位置，并托起下一区域位置的陀螺原料托盘送至缓存区托架上，直至转盘机构平台原料符合装配要求，然后由转盘机构把陀 螺原料送给六轴机器人装配位进行装配；装配完成后 ,转盘机构把半成品送回气 缸的正上方，进行冲压，将配件和主体安装牢固。之后伺服电机再次动作，把成品送至六轴机器人抓取范围内，六轴机器人按照触摸屏的参数设置将成品放置成 品托盘规定位置，完成压装下料操作。AGV把缓存区中的原料托盘运回原料库。

基于机器人自动上下料的指尖陀螺压装生产工作站组合形式2方案参考流程如下图

七、特点优势

1、实践性与多样性

平台涵盖多种丰富的机械、电气、控制、传感器、自动化等通用技术，知识全面，应用范围广泛，可从基础到系统全面进行工业机器人及机电一体化相关教学实践，具备通用性。平台机械电气部分均采用可视化设计，方便理论联系实际，适合学生动手安装与操作，锻炼学生创新思维和动手能力。

2、面向专业设计

平台依据工业机器人建设标准，分析专业教学重点，强化学生对工业机器人等智能装备原理、结构的认知，培养学生在工业机器人等智能装备的安装、编程、调试、维修、运行和管理的综合性技能。能够从事工业机器人应用相关研发、销售、安装调试、技术支持、调试维护、应用编程等技术技能人才。

3、功能丰富、升级简单快捷

平台可实现工业机器人常见的搬运、上下料、码垛、涂胶、加工、打磨、装配等功能，涵盖绝大多数工业机器人工业领域作业种类。机械接口标准化，可根据课程需求增加模块，不用整套换装，降低成本。

4、配套教学资源丰富

配备使用说明书、实训指导书等教学资源，详细介绍各设备特点、原理、设计思想、实训内容及方法，细化知识点，加深学生对系统设备及相关技术的理解，系统化进行相关实训练习。

5、数字孪生与虚拟调试

通过虚拟技术创建出物理制造环境的数字模型，通过虚拟调试，使得在数字世界对现实世界进行控制和优化成为可能。

八、总体结构

设备包含机械结构、电气控制、辅助模块3个部分组成，具有完整的标准体系，共15个模块。Bps03B型是设备初级版，配备标准规范机架模块，是功能工作站、辅助工作站主要支撑平台，台面使用积木模块160型接口板，可任意拼接安装基础模块架，模块架上安装功能模块。模块架台面为机械结构，模块机架桌面以下是电气区域。

• 总体技术参数

1．输入电源：AC 220V±10%  50HZ

2．输入功率：≤5 kw

3．工作环境：

• 温度：-10℃～+40℃
• 相对湿度：≤90%（+20℃）
• 海拔高度：≤4000m
• 空气清洁，无腐蚀性及爆炸性气体，无导电及能破坏绝缘的尘埃

4．设备重量: 单台设备≤400kg

5．整体设备外形尺寸（长宽高）：1920mm×960mm×760mm

6．本质安全：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。