TC-IJQ-B型中級機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、設(shè)備概述：

1、隨著社會對人才需求的發(fā)展，我們的教學(xué)方式也希望能提供比較多的系統(tǒng)的工程應(yīng)用訓(xùn)練和工程創(chuàng)新訓(xùn)練，同時渴望探索尋求新的教學(xué)方法，開發(fā)新的課程體系，以培養(yǎng)高素質(zhì)，強(qiáng)實(shí)踐能力，受企業(yè)歡迎的畢業(yè)生。在探索新的教學(xué)方法，課程體系的時候，我們考慮尋找一個能進(jìn)行綜合系統(tǒng)的創(chuàng)新實(shí)踐的平臺。

2、機(jī)器人是非常典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、控制、人工智能和造型技術(shù)等眾多的先進(jìn)技術(shù)，是高等學(xué)校開展工程訓(xùn)練、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課外創(chuàng)新活動和科研最為理想的平臺。機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)可以為學(xué)生和教師提供一個綜合的創(chuàng)新教育平臺和教學(xué)研究平臺，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)和微控制器、數(shù)字電子和模擬電子、數(shù)字邏輯、檢測技術(shù)與傳感器、工業(yè)控制、機(jī)器人學(xué)等課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，并通過采用系統(tǒng)的方法對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段進(jìn)行創(chuàng)新，使學(xué)生既能了解基本原理，又能了解實(shí)際的測控方法和對象，理論聯(lián)系實(shí)際，科學(xué)主導(dǎo)工程；提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，提升整個專業(yè)的教學(xué)水平，廣泛性的激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣和激情。同時為學(xué)校參加中國大學(xué)機(jī)器人電視大賽和中國機(jī)器人大賽等提供硬件和軟件支持，使學(xué)生能夠廣泛適用于機(jī)電一體化、電氣工程、自動化工程等方向的就業(yè)需求，同時滿足高校專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的要求。?

3、因此，采用機(jī)器人作為機(jī)電、自動化、計(jì)算機(jī)、檢測與控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺是各相關(guān)工程專業(yè)的最佳選擇，這就是我們建設(shè)專業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)設(shè)備的目的和動因。

二、技術(shù)指標(biāo)：

1.供電電源：AC220V  50HZ/60HZ 單相三線制，采用安全護(hù)套端子；

2.電源控制：自動空氣開關(guān)通斷電源，有短路保護(hù)、漏電保護(hù)、過載保護(hù)、急停保護(hù)裝置等；

3.輸出電源：直流穩(wěn)壓電源：24V/3A，具有限流型短路軟保護(hù)和自恢復(fù)功能；

4.工作環(huán)境：溫度-10℃－+40℃    相對濕度<85％（25℃）  海拔<4000m；

5.整機(jī)容量：≤5KVA。

三、設(shè)備簡介：

3.1設(shè)備組成：

模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)可完成三種料塊的供料、抓取、工件沖壓、組裝、搬運(yùn)、再分類儲存等一系列的動作，本模塊化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)能鍛煉學(xué)生系統(tǒng)思維的能力，強(qiáng)化學(xué)生動手、動腦，“真刀實(shí)槍”地完成各工作站機(jī)械組裝、氣動元件的組裝、電器元件的安裝、電路接線、工業(yè)機(jī)器人編程定位、PLC編程技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)的各項(xiàng)技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.2設(shè)備指標(biāo)：

1．設(shè)備包含智能控制器、供料搬運(yùn)單元、沖壓單元、裝配單元、工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)單元，該設(shè)備采用模塊化接口，可以快速安裝。

2．ABB六軸工業(yè)機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)（可更換不同品牌的機(jī)器人）：

工業(yè)機(jī)器人參數(shù)規(guī)格:

工作范圍：580mm；

有效荷重：3kg；

自由度：6軸；

集成信號源：10路；

集成氣源：4路；

重復(fù)定位精度：0.01mm；

防護(hù)等級：IP30；

軸1旋轉(zhuǎn)工作范圍  +165°～-165°最大速度250°/s；

軸2手臂工作范圍  +110°～-110°最大速度250°/s；

軸3手臂作范圍  +70°～-90°最大速度250°/s；

軸4手腕工作范圍  +160°～-160°最大速度320°/s；

軸5彎曲工作范圍  +120°～-120°最大速度320°/s；

軸6翻轉(zhuǎn)工作范圍  +400°～-400°最大速度420°/s；

1kg拾料節(jié)拍：25×300×25mm；

0.58TCP最大速度: 6.2m/s；

TCP最大加速度  28m/s；

加速時間0-1m/s，0.07s；

電源電壓：200-600V，50/60Hz；

變壓器額定功率：3.0kVA；功耗：0.25kW；

機(jī)器人底座尺寸：180×180mm；

機(jī)器高度700mm；機(jī)器人重量：25kg；

外配有DeviceNet模塊。

3．實(shí)訓(xùn)臺：臺體需采用優(yōu)質(zhì)鋼板制作，鋼板厚度不低于1.2mm，表面噴涂處理，臺面采用特殊模具的鋁基板，模塊可以在基板上自由擺放并快速固定。實(shí)訓(xùn)臺能夠方便移動和快速定位。

4．供料單元模塊組成：

1）供料單元：采用井式送料，外形尺寸： 450*790*1103mm（L*W*H）。 包含臺體、料筒、供料機(jī)構(gòu)、電磁閥組、電動位置控制器及執(zhí)行器、氣手指、廢料槽、氣源處理器、PLC控制器等。

2）電動位置控制器及執(zhí)行器：步數(shù)64點(diǎn)，可手動調(diào)節(jié)距離，編程采用電腦，示教器，和面板三種方式。最大行程800mm,最大速度:2000mm/s,重復(fù)定位精度±0.1mm,搬運(yùn)重量5KG，伺服驅(qū)動品牌為國際知名品牌。

3）PLC控制器1200：集成的 PROFINET 接口用于編程、HMI 通信和 PLC 間的通信。此外它還通過開放的以太網(wǎng)協(xié)議支持與第三方設(shè)備的通信。該接口帶一個具有自動交叉網(wǎng)線（auto-cross-over）功能的 RJ45 連接器，提供 10/100Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持：高速輸入：SIMATIC S7-1200 控制器帶有多達(dá)6個高速計(jì)數(shù)器。其中 3 個輸入為 100 kHz，3個輸入為 30 kHz，用于計(jì)數(shù)和測量。高速輸出：SIMATIC S7-1200 控制器集成了四個100 kHz 的高速脈沖輸出，用于步進(jìn)電機(jī)或伺服驅(qū)動器的速度和位置控制。（使用 PLCopen 運(yùn)動控制指令）這四個輸出都可以輸出脈寬調(diào)制信號來控制電機(jī)速度、閥位置或加熱元件的占空比。

5．沖壓單元模塊組成：

1）沖壓單元：外形尺寸： 500*790*1200mm（L*W*H），包含臺體、傳輸皮帶、擋料氣缸、推料氣缸、沖壓氣缸、標(biāo)簽氣缸、氣源處理器、可編程控制器、中間繼電器、傳感器。

2）PLC控制器：22輸入，18輸出，

6．裝配單元模塊組成：

1）裝配單元：外形尺寸：450*790*1170mm（L*W*H），包含臺體、蓋體連續(xù)分揀取樣機(jī)構(gòu)、裝配機(jī)械手、氣源處理器、可編程控制器、中間繼電器、傳感器等；

2）蓋體連續(xù)分揀取樣機(jī)構(gòu)：包含兩套皮帶傳送機(jī)構(gòu)；

3）裝配機(jī)械手： 3個自由度，伸縮半徑不小于100mm，升降半徑不小于80mm；

4）PLC控制器： 22輸入，18輸出，

7．工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)單元模塊組成：

1）工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)單元：外形尺寸：450*790*1200mm（L*W*H），包含臺體、IRB120機(jī)器人、氣動機(jī)械手、綠色環(huán)保材質(zhì)物料存貯架；

2）機(jī)器人夾具，可支持至少兩種料塊的抓取任務(wù)；

3）7寸觸摸屏，支持與PLC的通信；

4）PLC控制器：22輸入，18輸出，

3.3設(shè)備功能：

1．供料單元：

1）供料搬運(yùn)站的主要功能是把料倉內(nèi)合格的工件按順序供給,不合格的工作放于廢料槽內(nèi)，是整個系統(tǒng)的第一站也是整個工作中最基礎(chǔ)的模塊。

2）工作流程：

供料氣缸伸出→推出料塊→料塊到位→電動執(zhí)行器左移至料塊抓取位置→垂直氣缸下降→下降到位→氣手指抓取→抓取到位→垂直氣缸上升→上升到位→電動執(zhí)行器右移至放料位置→垂直氣缸下降→下降到位→氣手指松開→垂直氣缸上升→等待下次供料。

2．沖壓單元：

1）沖壓站的主要功能是把毛坯件沖壓成特定形狀（標(biāo)簽），并把標(biāo)簽放入料塊內(nèi)，然后通過皮帶運(yùn)輸至下一站。

2）工作流程：

當(dāng)上一站送來工件時→皮帶運(yùn)行→擋料氣缸動作→沖壓系統(tǒng)中擋料氣缸抬起→推料氣缸推出→沖壓氣缸下降→標(biāo)簽氣缸吹氣→擋料氣缸、推料氣缸、標(biāo)簽氣缸復(fù)位→皮帶帶動料塊輸送到第三站→等待下次供料。

3．裝配單元：

1）裝配站的主要功能是把裝有標(biāo)簽的料塊蓋上蓋子，蓋子顏色根據(jù)料塊顏色自動選擇，然后通過皮帶運(yùn)輸至下一站。

2）工作流程：

當(dāng)上一站送來工件時→皮帶運(yùn)行→檢測工件顏色→擋料氣缸動作→根據(jù)工件顏色選擇蓋子顏色→伸縮氣缸伸出→垂直氣缸下降→吸盤吸附→垂直氣缸上升→伸縮氣缸縮回→垂直氣缸下降→吸盤釋放→垂直氣缸上升→皮帶帶動料塊輸送到下一站→等待下次供料。

4．工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)單元：

1）工業(yè)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)單元的主要功能把不同的工件碼放在相對應(yīng)的存儲倉上。

2）工作流程：

當(dāng)上一站送來工件時→機(jī)械手運(yùn)行→按照工件顏色將工件碼放在碼盤上→等待下次供料。

3）機(jī)器人使用壽命內(nèi)，需要使用機(jī)器人離線軟件進(jìn)行實(shí)時程序、IO、機(jī)器人3D動態(tài)動作的監(jiān)控；

4）具備遠(yuǎn)程機(jī)器人系統(tǒng)備份與恢復(fù)功能；

5）具備自動工具重量與載荷檢測設(shè)定功能；

6）提供基于VB和C#的二次開發(fā)功能；

7）機(jī)器人具備全壽命保養(yǎng)自動維護(hù)檢測系統(tǒng)功能；

8）機(jī)器人具備運(yùn)動軌跡實(shí)時微調(diào)功能；

9）自帶IO自定義可編程按鈕；

10）具備3D實(shí)時舒適搖桿手動操作系統(tǒng)；

11）對終身機(jī)器人系統(tǒng)功能進(jìn)行升級；

12）支持RAPID編程語言規(guī)范，并直接解釋執(zhí)行；

13）機(jī)器人控制系統(tǒng)原配固態(tài)存儲器容量不得低于1G，并支持USB擴(kuò)展為副存儲器；

14）機(jī)器人控制系統(tǒng)必須支持運(yùn)行ROBOTWARE6.0以上的版本；

15）機(jī)器人能夠利用RobotStudio軟件進(jìn)行離線編程和仿真。

3.4生產(chǎn)管理軟件：

生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是處于計(jì)劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，通過MES在MPS自動生產(chǎn)性中的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對MES理念的認(rèn)識，了解它的功能模型；以及MES與上層管理系統(tǒng)及現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的關(guān)系，熟悉MES系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。

MES實(shí)現(xiàn)從入庫、派工、報工、出場及設(shè)備狀態(tài)全程追溯，滿足企業(yè)在制品管理、質(zhì)量控管、設(shè)備整合與管 理、問題追溯分析、生產(chǎn)車間實(shí)時數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵需求，進(jìn)而幫助企業(yè)做出更準(zhǔn)確的生產(chǎn)管理決策，以因 應(yīng)市場的瞬息萬變，降低決策風(fēng)險降低企業(yè)的營運(yùn)成本。

3.5 MCD機(jī)電設(shè)備虛擬調(diào)試軟件：

MCD機(jī)電設(shè)備虛擬調(diào)試軟件是在自動化設(shè)備的研究開發(fā)中具有重要作用,是當(dāng)前自動化研究領(lǐng)域中最新的研究方向之一.本系統(tǒng)利用具有CAD/CAE功能的三維軟件NX,它是集知識性、經(jīng)驗(yàn)性和實(shí)踐性于一體的高科技產(chǎn)品。它可以對MPS的工位的運(yùn)動狀況、物料的運(yùn)輸過程、物料的加工過程、物料的裝配過程等各個方面進(jìn)行仿真，模擬真實(shí)的工作環(huán)境。并根據(jù)給定參考點(diǎn)軌跡及運(yùn)動方式進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)的顯示MPS的工作過程.能夠準(zhǔn)確的提前反映出設(shè)備在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)的機(jī)械問題。

MCD和自動化系統(tǒng)之間信息的集成應(yīng)用： 機(jī)電設(shè)備的數(shù)字化原型設(shè)計(jì)和虛擬仿真調(diào)試方法。我們可以方便的用設(shè)備的數(shù)字化原型，通過OPC DA和真實(shí)的PLC進(jìn)行仿真，驗(yàn)證。

MCD機(jī)電設(shè)備虛擬調(diào)試軟件可以不用等設(shè)備制造出來以后，再進(jìn)行控制軟件的調(diào)試，設(shè)計(jì)階段在軟件環(huán)境中就可以驗(yàn)證設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)，軟件邏輯的合理性。這樣就能盡可能地避免設(shè)備生產(chǎn)出來才發(fā)現(xiàn)無法滿足實(shí)際要求的情況。

在研發(fā)的需求階段建立需求模型，概念設(shè)計(jì)階段建立機(jī)電一體化的功能模型，概念設(shè)計(jì)階段包括系統(tǒng)的機(jī)械零件、傳感器和制動器以及運(yùn)動。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段根據(jù)功能模型形成產(chǎn)品的裝配、軟件、布局模型。不僅可以提前進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，而且大大地提高了詳細(xì)設(shè)計(jì)階段機(jī)械結(jié)構(gòu)、氣動、液壓、電氣、自動化工程等各學(xué)科的并行程度。

3.6 機(jī)器人離線仿真軟件：

提供機(jī)器人離線仿真軟件以及相關(guān)工具軟件，實(shí)訓(xùn)室配置多媒體設(shè)備，便于演示操作。配置討論區(qū)和上機(jī)演示區(qū)，可方便實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)。實(shí)訓(xùn)室配備實(shí)訓(xùn)室管理軟件，可方便教師機(jī)監(jiān)控、演示、傳送文件。

通過使用機(jī)器人離線仿真軟件對實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的操作練習(xí)，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的相關(guān)理論知識，訓(xùn)練學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)搭建、程序的編寫、安全操作規(guī)程等技術(shù)和技能。通過一系列系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、系統(tǒng)規(guī)劃的能力，使學(xué)生真正能夠掌握ABB工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)搭建、安裝與調(diào)試、和編程的基本操作知識與技能。

四、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：

1.供料搬運(yùn)站機(jī)械組裝實(shí)訓(xùn)；

2.供料搬運(yùn)站的電氣安裝實(shí)訓(xùn)；

3.供料搬運(yùn)站PLC程序編寫與調(diào)試；

4.沖壓站的電氣安裝；

5.沖壓站PLC程序編寫與調(diào)試；

6.裝配站機(jī)械組裝實(shí)訓(xùn)；

7.裝配站的電氣安裝實(shí)行；

8.裝配站PLC程序編寫與調(diào)試；

9.機(jī)器人碼垛搬運(yùn)站機(jī)械組裝實(shí)訓(xùn)；

10.機(jī)器人碼垛搬運(yùn)站的電氣安裝實(shí)訓(xùn)；

11.機(jī)器人碼垛搬運(yùn)站PLC程序編寫與調(diào)試；

12.機(jī)器人碼垛搬運(yùn)站觸摸屏程序編寫和PLC程序修改；

13.柔性制造系統(tǒng)的機(jī)械組裝實(shí)訓(xùn)；

14.柔性制造系統(tǒng)PLC程序編寫與調(diào)試電氣控制；

15.PLC控制的自動往返線路；

16.PLC控制的兩地啟動停止線路；

17.基于PLC的程序運(yùn)轉(zhuǎn)控制；

18.PLC與人機(jī)界面觸摸屏通訊控制；

19.機(jī)器人的認(rèn)識；

20.機(jī)器人位置控制及命令語句的實(shí)訓(xùn)；

21.機(jī)器人與PLC通信的實(shí)訓(xùn)；

22.機(jī)器人高速動作實(shí)訓(xùn)；

23.機(jī)器人外圍設(shè)備通信設(shè)置的實(shí)訓(xùn)；

24.各站之間無線通訊實(shí)訓(xùn)；

25.檢測開關(guān)的應(yīng)用；

26.多種傳感器的應(yīng)用；

27.氣動元件的應(yīng)用；

28.PLC的應(yīng)用；

29.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用；

30.自動倉儲管理的應(yīng)用；

31.氣動電路接管和電氣連線；

32.機(jī)械部分和氣動部分組裝和拆卸；

33.系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)；

34.觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用；

35.跨站式數(shù)據(jù)傳遞；

36.組態(tài)軟件的應(yīng)用。