自动化专业转型改造方案
一、自动化专业行业背景与人才需求
.河南省机器人及智能装备产业的发展迫切需要大量高技能人才。
河南省政府瞄准国际前沿高技术发展方向，坚持以政府引导、市场主导、突出产业链的完善升级和协调发展，大力发展机器人及智能装备产业，为全省产业结构调整和发展方式转变提供有力的科技支撑。年，河南省机器人产业产、学、研、行业协同工作平台河南省机器人产业联盟成立，积极开展机器人产业相关研发、生产、应用活动，推动河南省机器人产业技术进步,计划打造个工业机器人产业园，使全省以上的制造业企业应用工业机器人及智能装备，力争使河南省成为全国智能装备制造业发展的先行区。产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才,人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。
．工业机器人的日益广泛应用需要高技能专门人才
传统制造业的改造升级、人工成本快速提高促使企业用工业机器人来提高产业附加值、保证产品质量，使工业机器人及智能装备产业面临前所未有的发展时机。
根据机器人行业相关数据显示，目前在河南及周边地区需要工业机器人应用型专门人才近千人，制造业企业需要工业机器人现场编程、机器人自动化线维护等方面的人才，生产和销售机器人的企业本身也需要大量从事工业机器人安装调试和售后服务等工作的专门人才。随着我国制造业的发展，预计未来—年,工业机器人的增速有望达到，高技能人才缺口将逐年加大。
．工业机器人应用人才结构性矛盾突出
目前国内高校尚无工业机器人应用方面的对口专业，从事工业机器人现场编程、机器人自动线维护、工业机器人安装调试等岗位的人员主要来自对电气自动化技术、机电一体化等专业毕业生的二次培训,而且短期培训难以达到岗位要求。
二、自动化专业现有基础及转型改造可行性分析
自动化专业立足河南,面向企业生产和服务一线，培养具有良好的科学文化素质、创新能力和工程实践能力，具备自动化领域的基本理论、基本知识和专业技能,能在工业企业、科研院所等部门从事有关运动控制、过程控制、制造系统自动化、自动化仪表和设备、机器人控制、智能监控系统、智能交通、智能建筑、物联网等方面的工程设计、技术开发、系统运行管理与维护、企业管理与决策、科学研究和教学等工作的宽口径、高素质、复合型的自动化工程科技人才。
(一）现有基础
.学科专业建设方面
自动化教学团队围绕自动化专业人才培养方案，紧密结合自动化行业发展脉络和社会、经济发展对自动化人才培养的需要,从人才培养方案的制定、课程体系建设、教学方法与教学手段的创新、实验教学的深化等多方面进行了持续的探索。在专业建设过程中，始终注重教学研究和团队建设,加快引进具有自动化专业背景的博士、硕士人才,近年来在本科教学工程项目建设中也取得了显著成效，电工电子教学团队被评为河南省高等学校教学团队,电工电子实验中心被评为河南省高等学校实验教学示范中心,电子技术课程被建设成为河南省精品课程和省精品资源共享课程。
目前，自动化专业主干课程有：自动控制原理及实验、电力电子技术及实验、电机与拖动及实验、自动控制系统、过程控制系统、现
代控制理论、计算机控制技术、嵌入式系统、自动检测技术及仪表、数字信号处理等。其中专业特色课程有：自动控制原理、计算机控制技术、电机拖动、自动检测技术及仪表、过程控制系统,电气控制与等。
自动化专业所开设的基础课程、专业课程如表、表所示。
表自动化专业必修课程设置及计划表
表自动化专业选修课程设置及计划表
．实验室及实训建设方面
现有专业实验室余个,能开设余个实验项目,如:高级过程控制实验室、柔性自动化实训平台、工业自动化仪表实验室、可编程逻辑控制实验室、传感器原理实验室、自动控制原理实验室等,能够进行过程控制、工业自动化仪表、可编程逻辑控制、传感器原理、自动控制
等课程的实验教学，并依托柔性自动化实训平台等进行专业实训。
(二)自动化专业转型改造可行性分析
总体来看,我院自动化专业已经具有一定的转型基础，主要体现在：
、实践教学体系较为完善,实验实训条件良好
目前学院拥有实验大楼幢，实验室总面积近平方米，实验仪器设备先进、齐全,现有个课程实验室、个实践训练室,实验仪器设备多台（套)，总价值多万元，拥有省级电工电子实验教学示范中心和基础物理实验中心各个,另有德国贷款万元的仪器设备即将到位,有师范类学生实习基地个、工科类学生实践训基地个。
实践教学是理论联系实际、整体优化学生“知识能力素质”的重要桥梁,成为应用型人才培养的重要环节。近年来，我们大力加强实践性教学环节的建设,构建了一个较为完善的实践教学体系。在实验内容方面，以基本技能训练为基础，增加综合和设计型实验，并对学有余力的学生,开设了创新型实验,并作为我院学生科研项目,使其成为学生参与科研的重要渠道。
、校企合作初见成效
为提高人才培养质量,适应社会需求，学院积极开展与企业的合作，拓展了自动化专业实训实习基地,如清华大学基础工业训练中心、宁波大亿科技有限公司、河南中分仪器股份有限公司、郑州天迈科技有限公司等。
、教学模式适应性较强
面向应用型人才培养，明确了本专业理论教学应达到的深度和广度,在教学方法上,强调以案例式和启发式教学法为依托,构建一种互动式教学场景，调动学生学习的积极性和主动性。通过对教研活动的
积极探索和实践,提高了专业教学质量,院教学督导组经过多年的评价考核，认为该专业师资团队坚持贯彻理论与实践的结合,教学水平始终保持比较优良的水平。
、学生竞赛连创佳绩
我院近年来积极参加省部级及全国举办的大学生电子设计大赛、机器人大赛等技能大赛，并取得优异成绩。
、社会声誉好
该专业学生在校期间,广泛参与各种社会实践活动、体育比赛、演讲比赛等，院家电维修社团经常在周边地区进行义务维修活动,取得了良好的成绩，得到一致好评,表现出较高的综合素质和能力。
（三）自动化专业转型改造存在的不足
根据区域经济发展需要,调整专业定位，目前,我院自动化专业已经初步具备转型发展的基础，但也存在以下问题：
第一,课程总体设计不合理,设计缺乏灵活性。比如：理论课比例偏高、实践课比例偏低；另外，课程调整缓慢，不能及时顺应社会发展的需求。
第二，教学内容体系不合理,理论教学偏多、综合动手实践教学偏少,在具体的教学过程中,重理论轻实践,课程之间各自为战，综合应用性弱,导致学生“只见树木，不见森林”，这必然阻碍应用型人才培养目标的实现。
第三，师资结构体系不合理，教师的学科结构单一、双师型教师少、教改能力比较有限，专业师资队伍结构有待进一步优化，专业水平需要进一步提高。转型发展的成败关键在于教师的转型,因为高校的一切转型措施都要依靠教师来执行。而能够支持转型发展的教师应该是具备复合型知识结构,有丰富的社会实践经验,有实施教学改革
工业自动化机器人项目 规划方案 规划设计/投资方案/产业运营
承诺书 申请人郑重承诺如下： “工业自动化机器人项目”已按国家法律和政策的要求办理相关手续，报告内容及附件资料准确、真实、有效，不存在虚假申请、分拆、重复申请获得其他财政资金支持的情况。如有弄虚作假、隐瞒真实情况的行为，将愿意承担相关法律法规的处罚以及由此导致的所有后果。 公司法人代表签字： xxx科技发展公司（盖章） xxx年xx月xx日
项目概要 随着我国传统制造行业转型升级步伐加快，我国工业机器人的安装量 在近几年出现了高速的增长，但和发达国家相比及全球平均水平相比，数 量仍然十分有限。从机器人密度来看（台/万人），我国2016年为68台/ 万人，为全球平均水平的92%左右，约为日本的22%，不及韩国的11%，未 来我国工业机器人还有很大的增长空间。 该工业自动化机器人项目计划总投资9454.74万元，其中：固定 资产投资7999.46万元，占项目总投资的84.61%；流动资金1455.28 万元，占项目总投资的15.39%。 达产年营业收入12818.00万元，总成本费用9826.71万元，税金 及附加175.44万元，利润总额2991.29万元，利税总额3579.32万元，税后净利润2243.47万元，达产年纳税总额1335.85万元；达产年投 资利润率31.64%，投资利税率37.86%，投资回报率23.73%，全部投资回收期5.71年，提供就业职位167个。 本文件内容所承托的权益全部为项目承办单位所有，本文件仅提 供给项目承办单位并按项目承办单位的意愿提供给有关审查机构为投 资项目的审批和建设而使用，持有人对文件中的技术信息、商务信息 等应做出保密性承诺，未经项目承办单位书面允诺和许可，不得复制、
机器人给4台机床自动上下料解决方案发布日期：2015-06-12 兰生工业自动化科技浏览：894 一、自动化改造前的相关信息 目标：用机器人给四台数控机床自动上下料，全程无人参与加工。 加工工件：调心滚子轴承内圈，内径∮260mm，外径∮330mm,重量为30KG。 机床数量：四台磨床+三台退磁清洗机 工件的加工节拍：180S/件 加工工艺流程：内圈外径磨——退磁清洗——内圈双滚道磨——退磁清洗——内圈内径磨——退磁清洗——超精滚道 二、自动线设计布局 根据已知信息，从占地面积及工艺流程的流畅性和可行性进行分析，作出了以下比较合理的布局方式，如下图：
图中OP10为内圈外径磨，OP20为内圈双滚道磨，OP30为内圈内径磨，OP40为超精滚道。 三、夹爪设计具体方案 结合具体的工作情况，本设计采用连杆杠杆式的手爪。驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿条及扇形齿条使手指张开或闭合。手指的最小开度由加工工件的直径来调定。本设计按照工件的直径为330mm来设计。手爪的具体 结构形式如下图所示： 四、机器人选型
因六轴机器人的相关技术已经很成熟，直接采购比自己开发的机器人会更可靠更便宜，故机器人只需要在知名品牌中选型并购买即可，无需自己设计。 为了提高机器人给机床上下料的效率，在机器人的第六轴上安装两个夹爪，可以同时夹持两个工件。机器人首先从上料仓抓取一个待加工的毛坯，当机床加工完毕后打开门，机器人进入机床内，用空的夹爪将加工好的工件取下来，然后旋转180度，将毛坯件装到机床夹具上，最后退出机床。在上下料的过程中动作一贯相连，提高了自动上下料的效率。 当两个夹爪都夹持工件时，机器人所承受的负载最大，所以在机器人的选型过程中，一定要注意机器人的负载能力，另外还要看机器人最大的活动范围是否可以覆盖机器人搬运的目的地点。 根据负载情况查看相关机器人生产厂家的选型手册，我们选165公斤的工业机器人单机。 五、机器人外部轴设计 通过了增加机器人外部轴行走机构，实现了一台机器人多工位操作，从而大大提高了机器人的利用率，降低设备的投入成本。 行走机构主要是由移动板部分和行走机构底座部分组成，移动板部分上的伺服电机由配备该设备的机器人控制柜进行控制，该部分可以实现机器人的直线运动，从而实现在同工位之间的切换，该部分被称作机器人的外部追加直线轴。直线行走的工作原理是由安装在移动板上的伺服电机通过行星减速机驱动齿轮齿条，使移动板上的六轴机器人可以精确的到达第七轴上的任意位置点。 如下图所示：
第3期(总第160期) 2010年6月机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.3Jun. 文章编号:1672-6413(2010)03-0133-03 工业机器人在冲压自动化生产线中的应用 陈立新,郭文彦 (华北电力大学机械工程系,河北 保定 071003) 摘要:首先分析了机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区别及优劣。然后以机器人自动化冲压线为例,分析了其机械部分的结构及特点,并对其进行了总体布局设计和电气监控设计。结果表明,设计方案可同时实现单独控制和连线自动控制的功能,并可与安全总线一起构成安全防护系统,具有一定的实用性和参考价值。 关键词:工业机器人;冲压;自动化 中图分类号:T P242.2∶T G 38 文献标识码:A 收稿日期:2009-09-27;修回日期:2010-01-21 作者简介:陈立新(1963-),女,河北保定人,副教授,博士,主要研究方向为机械设计及制造。 0 引言 汽车车身钣金件冲压线是汽车生产过程中的重要设备,其生产质量和效率直接影响到汽车的质量和生产效率。冲压生产自动化是提高劳动生产率和改善劳动条件的有效措施和主要方法。随着我国汽车、电器产品质量的不断提高和生产规模的不断扩大,我国金属冲压行业实现生产自动化势在必行。1 各种生产方式的比较 冲压工艺中的生产方式有传统的人工生产方式(如图1所示)与自动化生产方式(如图2与图3所示)。从产品质量的稳定性、人员劳动强度、安全生产、生产效率各方面进行比较,自动化生产方式有较大优势,也是冲压生产方式的发展趋势。冲压自动化生产线又分为机械手自动化生产线、机器人自动化生产线和多工位压力机生产线等方式。 图1 人工生产线示意图 图2 机械手自动化生产线示意图 机械手自动化生产线和机器人自动化生产线的区 别主要表现在以下几个方面:
工业机器人在工厂自动化领域解决方案 一，机器人定义及分类 机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。 在各种科普书籍中可以看到，机器人被分成了以下类型。家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。数控型机器人：通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。适应控制型机器人：能适应环境的变化，控制其自身的行动。学习控制型机器人：能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。 我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。 二，工业机器人基础知识 目前世界工业界装机最多（大约占全球26%）的工业机器人是SCARA型（Selective Compliance Assembly Robot Arm选择柔顺性装配机器人手臂）四轴机器人。装机量第二位（作者估计接近25%）的是串联关节型（Series connection articular arm）垂直6轴机器人手臂。因此，超过全球工业机器人装机量一半的这两种工业机器人是我们关注的重点。 1，机器人坐标系 （1）SCARA机器人坐标系
工业机器人解决方案 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器 装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 目录 1.工业机器人介绍 2.工业机器人特点有以下几个 3.工业机器人发展趋势 1.工业机器人介绍 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车
间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。工业机器人机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。工业机器人机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 2.工业机器人特点有以下几个 (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、
语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。 3.工业机器人发展趋势 随着我国经济高速发展，导致人力成本资源也不断上升，数据显
工业机器人在工厂自动化领域解决方案 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。 在各种科普书籍中可以看到，机器人被分成了以下类型。家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。数控型机器人：通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。适应控制型机器人：能适应环境的变化，控制其自身的行动。学习控制型机器人：能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。 我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。 二、工业机器人基础知识 目前世界工业界装机多（大约占全球26%）的工业机器人是SCARA型（SelecTIve Compliance Assembly Robot Arm选择柔顺性装配机器人手臂）四轴机器人。装机量第二位（作者估计接近