TC-IJQ-A型中級機器人實訓系統

一、概述：

  工業機器人作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，已成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。目前我國正處于加快轉型升級的重要時期，以工業機器人為主體的機器人產業，正是破解我國產業成本上升、環境制約問題的重要路徑選擇。中國工業機器人市場近年來持續表現強勁，市場容量不斷擴大。工業機器人的熱潮帶動機器人產業園的新建。上海、徐州、常州、昆山、哈爾濱、天津、重慶、唐山和青島等地均已經著手開建機器人產業園區。產業的發展急需大量高素質高級技能型專門人才，人才短缺已經成為產業發展的瓶頸。本專業主要培養德、智、體、美全面發展，具有在生產一線從事工業機器人及其相關機電設備的安裝、編程、調試、運行維護和設備管理的高端技能型專門人才。培養擁護黨的基本路線，具備德、智、體、美等全面發展的綜合素質，掌握使用工業機器人為主的工業控制、自動化應用等必備知識，具備從事工業機器人自動化生產線安裝、調試、維護、系統集成的綜合職業能力，適應工業機器人操作、工業機器人調試、工業機器人生產線維護、工業機器人設備集成和改造等職業崗位任職要求的高素質技術技能應用型人才。

二、設備簡介：

我公司生產的工業機器人技術培訓設備包含五個基礎模塊，分別是機器手臂單元、涂膠單元、視覺檢測單元、堆垛單元以及原料成品倉庫。如圖所示:

                                        工業機器人技術實訓設備

1.  工作臺架：

1)鋁合金框架，碳鋼鈑金門，碳鋼鈑金側板及底板，正面和背面可打開存放設備及物品；

2)整體尺寸2200mm×1400mm×1500mm；

3)安裝臺面為鋁合金T型槽，臺面尺寸2200mm×1400mm，厚度20mm；

4)底部安裝有萬向腳輪和固定支撐，方便移動和固定。

2.工業機器人：

1)具有6個自由度，串聯關節型工業機器人；

2)工作范圍580mm；

3)額定負載3kg；

4)重復定位精度0.01mm；

5)安全性包括安全停、緊急停、2通道安全回路監測、3位啟動裝置；

6)集成信號源為手腕設10路信號；

7)集成氣源為手腕設4路空氣（5bar）。

3.控制器：

1)采用先進的工業機器人控制軟件；

2)采用高級工業機器人編程語言；

3)內置16路輸入/16路輸出的數字量I/O模塊。

4.示教器：

1)圖形化彩色觸摸屏；

2)操縱桿；

3)熱插拔，運行時可插拔。

5.底座：

1)材料鋁合金；

2)尺寸2200mm×1400mm×1500mm。

6.快換工具：

1)工具快換系統：機器人手臂安裝有法蘭端快換模塊，可實現不同工具間無需人為干涉自動完成切換，6路氣動信號，額定負載3kg，厚度38mm；

2)膠槍工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，總長140mm，外殼為鋁合金材質，可以配合軌跡圖紙實現模擬零件外殼涂膠的軌跡編程實訓，可更換筆芯設計且筆芯可10mm竄動防止碰撞損壞；

3)夾爪工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，可穩固抓取搬運碼垛物料，夾頭為鋁合金材質，采用氣動驅動，內徑20mm，重復精度±0.01mm，閉合夾持力45N，開閉行程10mm；

4)吸盤工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，總長110mm，結構為鋁合金材質，6mm直徑吸盤2個，可穩固抓取各種形狀的零件及蓋板；

5)鎖螺絲工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，結構為鋁合金材質，可實現對M4內六角螺釘的鎖緊。

7.噴涂單元：

1)3D軌跡圖板尺寸440mm×290mm，具有半經50mm的拱形面，材質碳鋼烤漆，厚度3mm；

2)軌跡路徑包含圓形、三角形、復雜輪廓和樣條曲線，以及不同位置、不同指向的基準坐標系；

3)提供工具TCP參數標定用尖錐，材質不銹鋼，可以隨意固定在3D軌跡圖板的任何位置；

4)包含2張軌跡圖紙，可自動吸附在3D軌跡圖板上。

8.碼垛單元：

1)碼垛臺由臺面和支撐構成，臺面為POM，尺寸440mm×290mm，采用鋁合金型材支撐，高度195mm，可滿足多種形式的碼垛；

2)包含模擬物料，材質PVC，尺寸70mm×70mm×40mm，數量6個，采用工形設計方便夾爪夾持，可實現在兩個碼垛臺間的搬運、碼垛實訓。

9.視覺單元：

1)視覺檢測采用CCD拍照檢測，有效像素數1600×1200，彩色檢測，攝像面積7.1mm×5.4mm，場景數128個，可存儲圖像數43張，可利用流程編輯功能制作處理流程，支持串行RS-232C和網絡Ethernet通訊，提供高速輸入1點、高速輸出4點、通用輸入9點和通用輸出23點的并行通信，提供DVI-I監控輸出；

2)提供環形光源，內圓直徑90mm，外圓直徑120mm，供電電壓24V，供電電流440mA；

3)  視覺檢測結果和采集圖像信息通過12英寸顯示器即時顯示，方便視覺檢測參數調整和狀態監控。

10.螺絲供料單元：

1）采用全自動設計，旋轉式分料設計，螺絲供給速度快，機器震動小，穩定的螺絲供料和取料效果；

2）供料速率約為1粒/秒；

3）可實現對M4內六角螺釘的穩定供料。

8.原料庫：

1)單層共3個料區，可分別用于存放異形零件、蓋板和主體零件；

2)整體方形設計，方便機器人抓取物料。

9.操控面板：

1)提供工作站啟動、停止、模式控制和急停按鈕，可實現對設備運行操作；

2)提供故障及設備運行狀態指示燈；

3)提供多個故障設置點，可模擬不同情況下的故障；

4)提供多個電路信號及氣路信號的快接插口，可以方便完成電氣接線及調試訓練；

5)包含工業HMI觸摸屏作為人機交互接口，顯示器為7英寸TFT，分辨率800×480，亮度350，對比度500:1，背光類型LED，觸控面板類型為4線電阻式，Flash存儲器128MB，RAM存儲器為128MB，處理器為 ARM RISC 528MHz，提供RS-232和RS-485串行接口。

10.總控系統：

1)采用高性能PLC實現集成控制，知名品牌模塊化設計，支持最多6個模塊擴展，方便升級；

2)電氣控制元件采用知名品牌優質產品，包含濾波、短路保險等安全機制；

3)工作臺正面提供運行安全裝置，采用光柵傳感器，光軸數量8，光軸間距40mm；

4)操作過程可通過攝像頭采集記錄，焦距2.8mm，焦段廣角，清晰度720p，感光面積1/3英寸，IP66防水防塵，可通過WiFi連接云端監控，監控信息可存儲在擴展存儲卡中；

5)供氣系統功率600W，排氣量118L/min，最大壓力8bar，儲氣罐24L，噪音52db，靜音無油，配套知名品牌氣路控制元件和真空元件。

三、控制軟件：

1、 MES生產管理軟件：

1）能完成從生產訂單到生產任務的合成，生產任務的統計，生產任務完成情況的統計，特殊情況（如未完成）的處理，系統操作人員的管理，庫存的管理以及正在生產的情況等；

2）加工設備等終端設備的組網和數據采集和控制方式；

3）了解各種迥異不同的設備協議和工業現場協議的復雜性，以及相應可能的互聯互通方式；

4）樹立安全意識，通過安全體系讓學生重視生產設備聯網后的安全重大隱患及應對方法；

5）打散的MES功能滲透到網絡平臺的各個角落，學生自然理解MES的作用和功能；

6）建立生產（實習）數據的私有（大）數據平臺，為師生提供可資使用的（大）數據集合；

7）通過整個架構的軟硬件的防護，使學生真正建立起工業環境安全的重要性和安全保障手段；

8）實現手持設備與車間（產線）的互通互動。

2、3D虛擬仿真軟件：

3D 建模：基于針對外部 CAD 系統的標準化導入過濾器，STEP、IGES、VRML 和 STL 的導入過濾器，CAD 基本功能，定義本地坐標系統（主框架），用于對象的簡單相對定位，通過對幾何形狀、動力學特性、材料和物理屬性的參數設定進行建模，工業機器人系統和大量自動化元件的數據庫，功能強大的自動化機構數據庫，DXF、STEP、IGES、VRML 和 STL 的導出過濾器。實時３Ｄ模擬，包括模擬物理效果，傳輸管道連接，鏈傳動，故障模擬，傳感器模擬，可以通過ＯＰＣ服務器通訊，連接任意ＰＬＣ控制器．虛擬再現真實的控制信號下的運動結果，軟件自身可以支持多種工業自動化設備控制語言S7-PLC MELFABASIC  KRL  RAPID V+。

3、手機管理教學軟件（目前正在研制開發，一般客戶可以不用加進去）：

1）具有自主的網絡教學平臺和對應的教學資源，提供永久免費使用權。針對每個模塊具有配套的實訓教學視頻；

2）提供全自主手機教學軟件 APP，APP支持課程分類、網絡直播、課程學習、答疑交流等功能，并能夠對學習進度進行記錄。與網絡教學平臺同步，免費提供學生使用。

4、智能實訓室管理系統：

1）具備中央管理系統，能夠自動巡視各個實訓室是否有人員，如無人員，可在15分鐘內進行自動停機，自動切斷實訓室主電源，實現財產安全和節能的目標；2）電源智能控制與信息統計系統：具備智能控制實訓設備的電源，防止學生私自上電造成人身、設備安全事故。具備教師考評信息統計。

四、設備技術指標：

1、工作電源：單相三線制 AC220V±10%，50Hz；

2、直流電源： 24VDC；

3、整機功率：≤2Kw；

4、安全保護措施：具有過載保護、短路保護、漏電保護等功能，所有電器 安全符合相關的國標標準；

5、氣源：額定流量 55L/MIN  額定壓力 0.7MPa；

6、實驗臺尺寸（mm）：L2200×W1400×H1500。

五、實驗內容：

1) 工業機器人機械本體拆裝調試：

1.同步帶輪的調整操作；

2.機械零點的校對；

3.減速機的安裝與更換；

4.伺服電機的安裝與更換；

5.密封膠的使用；

6.機械故障的排除。

2) 工業機器人電氣控制拆裝調試：

1.機器人電氣原理認知實驗；

2.電氣安裝與調試實驗；

3.機器人參數調試實驗；

4.伺服系統的安裝以調試；

5.伺服系統與控制器之間的通信連接；

6.IO接口模塊功能實驗；

7.以太網通信實驗；

8.控制器與PLC之間的實驗；

9.機器人電池更換及零點校準；

10.PLC程序編程與調試；

11.電氣回路的安裝及調試；

12.機器人的編程與調試；

13.安全繼電器回路實驗。

3) 機器人軟件開發：

1.機器人運動學實驗；

2.機器人軌跡規劃認知實驗；

3.工業機器人示教編程在線實驗；

4.單元標定實驗；

5.坐標變換實驗；

6.運動學正逆解實驗；

7.虛擬示教實驗；

8.離線編程實驗。

4) 工業機器人基礎實訓：

1.工業機器人操作與編程；

2.工業機器人集成應用設計；

3. 工業機器人工裝夾具設計。