摘要：随着科学技术的发展，工业机器人的技术水平越来越高，在智能制造领域具备重要作用。同时，我国社会在发展过程中的能源消耗和碳排放问题日益显著，“双碳”目标任务由此凸显出极重要的价值。在碳达峰和碳中和的要求下，高校焊接专业的教师也应响应号召，构建工业机器人3D实训中心，在提高教学质量的同时促进教学模式的低碳化。基于此，本文将详细探讨工业机器人3D实训中心的构建路径，以供参考。

关键词：双碳目标；工业机器人；实训中心；构建路径

引言：

实训中心对于焊接专业教学具有重要意义，能够训练学生的焊接技术，提升学生在焊接专业上的知识水平和实践素养。不过，在使用焊接工业机器人的过程中会造成不可忽视的材料与能源损耗，而且焊接工业机器人的工位存在紧缺问题。为此，基于“双碳”目标任务和焊接专业的教学需求，有必要加强建设工业机器人3D实训中心，充分发挥模拟仿真软件的作用。

一、“双碳”背景下工业机器人3D实训中心的重要价值

（一）有利于达到“双碳”目标

通过构建焊接工业机器人3D实训中心，充分利用模拟仿真软件和信息化教学资源，教师的教学过程以及学生的实训过程能够有效降低对材料和能源的消耗，因为焊接工业机器人的大部分教学内容都可在仿真软件上完成，而这一过程并不消耗实际的材料与能源，从而能减少碳排放，达到绿色设计和低碳低耗的要求，满足“双碳”背景下的教学要求。

（二）有利于提高专业教学质量

焊接工业机器人3D实训中心将促进高校焊接专业教学质量的显著提升，这对于焊接专业的发展具有重要意义。首先，这有利于为师生提供更智能化的教学平台，使师生在实训过程中能够充分利用科技的便利和丰富的信息资源满足教与学的需求。其次，焊接专业的教学内容将取得突破，更符合智能制造时代下的要求，从而推动专业教学质量的提升。

（三）有利于促进学生综合发展

高校焊接专业的工业机器人3D实训中心具备多样化功能，能够为学生提供智能化、低碳化、信息化学习环境，学生在接触和使用模拟仿真软件和各类软硬件的过程中能够快速提升信息素养，学会使用现代信息技术和智能技术解决问题，在焊接工业机器人的方向上习得更多知识与技能，对智能焊接技术形成更深刻的理解，并能够利用相关技术完成焊接工艺要求[1]。

二、“双碳”背景下工业机器人3D实训中心的构建路径

（一）合理规划实训中心布局

在“双碳”目标任务背景下，应当在保证教学高质量的前提下降低焊接工业机器人在能源和材料上的消耗，达到碳达峰和碳中和的目标，解决工业机器人工位紧缺等硬件配置不足的问题。在目标导向下，应当合理规划工业机器人3D实训中心的布局，为学生配备好软硬件设施，包括电脑、ROBOTGUIDE仿真实训软件、3D建模虚拟现实技术软件、熔池监控录像设备、焊接机器人仿真软件、焊接机器人实训工位、工业焊接机器人等，根据具体的教学需求和实训中心的面积采购适当数量的设备，满足工业机器人3D实训中心的基本构建要求。

其中，熔池监控录像设备用于远程监控操作者的技术指导细节，焊接专业的教师在教学时不必去各个工位上进行展示即可使所有学生清晰地看到焊接区域的操作过程，并且这也能降低能源和材料的消耗[2]。焊接机器人仿真软件可以用于模拟完成焊接机器人从仿真环境建立到增材制造仿真的全过程，并其能将模拟过程中的数据传输到真实机器人平台，从而进行机器人增材制造验证，可以降低焊接机器人教学过程中约85%的机器人运行功耗和材料消耗。其他的软硬件也都非常重要，在工业机器人3D实训中心建设过程中不可或缺。

（二）全面优化课程教学体系

基于“双碳”目标任务的焊接工业机器人3D实训中心建设工作与教学息息相关。在致力于达到碳中和与碳达峰目标的同时，必须保证实训中心的教学质量，要在响应低碳和绿色设计要求的同时提高焊接工业机器人的教学效率。为此，在构建实训中心的过程中必须相应地优化课程教学体系。首先要创建信息化学习平台，学生在学习和训练焊接工业机器人的知识与技能时可以通过线上平台满足大部分需求，不用过多依赖线下的指导，使学生能够顺应智能焊接专业的发展趋势，将信息化教学和仿真教学的优势凸显出来。其次，有关焊接工业机器人的教学内容大部分要在仿真软件平台上完成，除了最后的焊接工序。教师可以使用ROBOTGUIDE仿真实训软件和3D建模虚拟现实技术软件等进行相关操作，然后在焊接工业机器人的工位上完成最后一道焊接工序，为学生提供技术指导细节。在实训中心，必须建设信息化教学平台资源，充分利用微课、仿真软件和SolidWorks建模装配软件平台等推进信息化教学，教师要具备相应的教学能力，会使用这些软硬件并用其进行教学[3]。为了实现数字化培训，工业机器人3D实训中心的教学资源要足够充分，包括智能焊接专业的相关理论知识资料库等，用以及时解决学生的疑惑。

（三）整合软硬件设施的优缺点

在构建焊接工业机器人3D实训中心的过程中，必须全面整合软硬件设施的优缺点，使这些软硬件之间能够取长补短，发挥出更大的效用，配合信息化教学平台完成关于焊接工业机器人的教学任务。为此，首先要配合使用熔池监控录像设备和焊接工业机器人工位，在录像设备上加装焊接相机，实现对焊接工业机器人工位上技术指导细节的远距离呈现，使得教师在展示技术要领时无需重复操作，减少不必要的材料和能源损耗。同时，要对熔池监控录像设备进行定期检修，控制维修成本。其次，需要在工业机器人3D实训中心进行分场地、分模块教学，有机整合各类软硬件。教师可以开设焊接模拟仿真区，利用焊接机器人仿真软件模拟焊接过程，完成参数设计与调整和工艺优化等操作，并可以配备VR设备深化学生在仿真软件上的使用体验。实训操作区要与模拟仿真区相邻，在完成下料、校平、开坡口和组对装配的操作后可以进而在实训操作区完成焊接编程，实施焊接，使学生在训练过程中能够提高效率[4]。最后，教师要分焊接基础模块、焊接工艺规划模块、模拟仿真与验证模块、实际操作与实训模块以及评价与反馈模块完善教学，使各类软硬件的优缺点能得到整合与改进，提高实训中心的建设质量。

三、结束语

综上所述，在“双碳”目标任务背景下，高校焊接专业的教师必须加紧建设焊接工业机器人3D实训中心，利用实训中心完成智能化、低碳化、信息化教学，在构建实训中心时合理规划实训中心布局，充分利用ROBOTGUIDE仿真实训软件、3D建模虚拟现实技术软件、熔池监控录像设备等软硬件，并全面优化课程教学体系，构建信息化教学平台等，从而解决焊接工业机器人工位紧缺等问题，在保证教学质量的同时满足“双碳”目标。

参考文献

[1]高攀，邹胤，汤超等.虚实结合的工业机器人实训教学平台和方法[J].机电工程技术，2022，51（09）：116-121.

[2]徐亚.基于德国双元制的汽车工业机器人实训教学研究[J].内燃机与配件，2022，（06）：249-251.

[3]喻永康，祖层，芦俊.工业机器人应用人才培养中心建设与功能实现研究[J].中国管理信息化，2022，25（03）：183-185.

[4]魏宏旭.中职工业机器人专业“1+X”虚拟仿真实训教学模式探究[J].办公自动化，2022，27（01）：59-61.

2022年甘肃省创新基金项目：项目名称“基于双碳目标任务背景下工业机器人3D实训中心构建的探索与实践 ”项目编号：2022B-510