工業機器人裝調應用與維護實訓平臺

發布時間：2021-06-22 丨 瀏覽次數：

工業機器人裝調應用與維護實訓平臺

一、機器人裝調應用與維護實訓平臺功能說明

1、實訓平臺功能

工業機器人裝調應用與維護實訓平臺設置內容對應工業機器人機械裝配與調試、電氣安裝與調試、機電聯調、機器人功能應用、PLC應用、故障維修等職業技術技能，涵蓋工業機器人機電裝調、工業機器人位置示教、工業機器人編程、工業機器人與PLC的通信、人機交互、可編程控制、氣動控制等專業核心能力和核心知識。

2、參數要求：

（1）整機功率≥1.5KW

（2）長/寬/高≥1350×650×1600mm（電氣裝調平臺）

（3）長/寬/高≥1600×880×1600mm（機械裝調平臺）

（4）耗氣量≥65L/MIN

（5）重量≥450KG

（6）伺服驅動器采用共直流母線控制方式，系統接口開放并可配置工藝軟件包

3、可開展的實訓項目

工業機器人本體拆卸工藝認知

工業機器人本體裝配工藝認知

工業機器人機械關鍵零部件的基本結構認知

工業機器人電氣原理圖設計與識圖

工業機器人電氣關鍵零部件認知

工業機器人電氣系統接線及系統參數設置

工業機器人電氣系統故障排查和維護

工業機器人多功能夾具安調

工業機器人示教與編程

工業機器人軌跡描繪、搬運、碼垛案例實訓

PLC和觸摸屏程序設計和調試

PLC和機器人聯調實訓

二、工業機器人

1、機器人本體

1)具有6個自由度，串聯關節型工業機器人；

2)重復定位精度≦±0.02mm；

3)承重能力≥3kg；

4)水平到達距離≥571.5mm；

5)重量≥27kg；

2、額定速度

J1軸≥4.58rad/s，262.5°/s

J2軸≥4.58rad/s，262.5°/s

J3軸≥4.58rad/s，262.5°/s

J4軸≥4.58rad/s，262.5°/s

J5軸≥4.58rad/s，262.5°/s

J6軸≥7.33rad/s，420°/s

3、運動范圍

J1軸≥±180°

J2軸≥-155°/+5°

J3軸≥-20°/+240°

J4軸≥±180°

J5軸≥±95°

J6軸≥±360°

三、機器人電氣裝調實訓平臺

1、實訓平臺材質及結構參數

（1）尺寸≥1350mm×650mm×1600mm ；

（2）框架結構件材料采用4040鋁型材架設，鋁型材壁厚≥2mm；桌面采用1.5mm厚的鈑金，表面鋪設靜電皮；

（3）電氣元件安裝板和操作面板相互獨立，操作面板采用掀蓋式結構；

（4）前后門板：前門厚度采用1.5mm鈑金制成，配置扣鎖；后門板采用螺釘鎖緊；

（5）平臺側面預留重載連接器、航插、網口等接口；

（6）操作面板包含觸摸屏，提供急停按鈕、電源旋鈕等開關；

2、實訓平臺主要組成部件參數

2.1、機器人控制器

（1）支持EtherCAT和NCUC兩種通訊協議

（2）電源：DC24V；

（3）NCUC總線接口≥2個外部；

（4）USB接口≥2個

（5）VGA≥1個（內部使用視頻型號口）；

（6）LAN接口≥2個；

2.2、伺服驅動器

（1）采用 EtherCAT 網絡通信協議，具有高分辨率絕對式編碼器接口，采用智能功率模塊（IPM），集成串口通信。適合工業機器人對高速度、高精度、低功耗、網絡化的要求。

（2）結構緊湊、擴展靈活，直流共母線、一電源模塊拖多個驅動模塊

（3）輸入電源：單相 AC220V 或三相 AC220V

（4）采用 EtherCAT 工業以太網，實時性強，接線簡單

（5）支持多個廠家的伺服電機，如華大電機、登奇電機、松下電機、多摩川電機等。

（6）支持高精度絕對式編碼器，最高分辨率可達23位

2.3、IO模塊

（1）EhterCAT總線式遠程IO模塊，可擴展。

（2）輸入信號點數≥32點

（3）輸出信號點數≥32點

2.4、示教器

（1）示教器外觀參數

觸摸屏尺寸≥8英寸；全觸屏操作，配備急停開關、鑰匙開關以及三段式安全開關；配備USB接口；

（2）示教器性能參數

運行內存≥1G；存儲空間為≥2G；CPU頻率≥1GHz；外接電源DC24V，功率≥10W；運行環境溫度：0-60℃；防水等級：IP54

（3）示教器功能

手動控制機器人運動、機器人程序示教編程、機器人程序自動運行、機器人運行狀態監視、機器人控制參數設置

（4）模式選擇

示教器通過旋轉開關選擇手動T1模式、手動T2模式、自動模式、外部模式4種模式。

2.5、PLC控制系統

（1）常規

尺寸 W ×H× D（mm）≥110 x 100 x 75

（2）CPU特征

1)用戶儲存器

工作≥100KB

負載≥內置4MB，可用 SD 卡擴展，具體視卡容量而定

保持性寄存器≥10KB

2)板載數字 I/O≥14 點輸入/10點數出

3)板載模擬 I/O≥ 2路輸入

4)過程映像大小≥1024 字節輸入 (I)/1024 字節輸出 (Q)

5)位存儲器（M）≥ 8192 個字節

（3）通信

1) 接口：PROFINET 接口1個

2)類型：以太網

2.6、觸摸屏

1）尺寸（英才）≥7寸

2）顯示屏幕材質：TFT液晶顯示屏，LED背光

3）分辨率（寬×高，像素）≥800×480

4）處理器≥ 4核、主頻≥ 1GHz

5）顯示顏色≥262K真彩

6）觸摸類型：電阻式觸摸屏

7）內存≥256 MB

8）系統存儲≥4GB

9）接口

以太網口≥1 個 ，10/100M自適應

RS 232 接口≥1個

RS 485 接口≥2 個

USB接口≥1（主）

10）供電電壓： DC24V（-20%，+20%）；

11）額定功率≥5W

四、機器人機械裝調實訓平臺

1、實訓平臺材質及結構參數

（1）尺寸≥1600mm×880mm×1600mm；

（2）框架結構件材料采用4040鋁型材架設，鋁型材壁厚≥2mm；桌面采用20120鋁型材鋪設，壁厚≥3mm，表面鋪設靜電皮；臺面兩側邊框采用4040鋁型材，中間封板采用透明亞克力板；

（3）實訓平臺底部安裝移動腳輪為福馬輪，承重≥200kg；

（4）機器人底座安裝采用可鎖緊式旋轉臺工裝；

（5）平臺背板采用網孔板，可掛置電腦顯示器；

（6）前門板：厚度≥1.5mm鈑金制成，配置扣鎖，外觀顏色：橙紅色；門板上方裝鍵盤抽屜；

（7）正面抽屜：配置≥3個抽屜；

（8）平臺內部：可放電腦主機、工具箱、氣動控制元器件等；

2、機器人工裝

機器人配置底座旋轉工裝，旋轉部件采用優質深溝球軸承及推力球軸承，帶手動鎖緊功能，承重≥50kg。

機器人多功能夾具

1、包含軌跡描繪、碼垛和搬運3組功能夾具；

2、軌跡描繪夾具為末端帶尖端的描繪筆；

3、碼垛夾具：包含真空發生器和一個真空吸盤；

真空發生器：采用真空發生器，具備真空控制，最大真空度可達-85kpa；

4、搬運夾具：包含一個氣動夾爪、末端手指和一個電磁閥；

六、實訓對象組件

1、軌跡描繪實訓組件

（1）尺寸≥長190mm×寬190mm×高160mm；

（2）采用鋁型材搭設，軌跡面板為鋁板，包含曲線、圓形、多邊形等多種軌跡。

2、棒料搬運實訓組件

（1）尺寸≥長190mm×寬190mm×高160mm；

（2）采用鋁型材搭設，面板為鋁板，含4個棒料料位和4個搬運料位。

（3）工件：鋁材棒料，尺寸≥直徑18mm×長120mm，數量4件。

3、物料碼垛實訓組件

（1）尺寸≥長190mm×寬190mm×高160mm；

（2）采用鋁型材搭設，面板為鋁板，含8個料位和1個碼垛工位。

（3）工件：材料尼龍，尺寸≥長40mm×寬30mm×高20mm，數量8個。

七、機械及電氣拆裝工具

1、機械拆裝工具

內六角扳手1套，10"活動扳手,扭力扳手2套，橡膠錘1個，銅棒1個，卡簧鉗1把等

2、電氣拆裝工具

T系列雙頭螺絲批1把、剝線鉗1把、一字螺絲刀1把、精密絕緣端子壓接鉗1把、精密歐式端子壓接鉗把、穿腮式迷你斜嘴鉗1把、萬用表1個等

八、編程終端

1、編程終端

CPU≥2.0HZ（雙核/四線程）、內存≥4GB、硬盤≥500GB 、顯卡性能：HD530或同性能顯卡

2、顯示器

尺寸≥19.5英寸

分辨率≥1440*900

九、離線編程軟件

1)與工作站配套，可實現3個以上品牌每種品牌2個以上型號的工業機器人進行模型導入、軌跡規劃、運動仿真和控制代碼輸出，實現離線編程；

2)能實現工業機器人多種編程模式選擇，如手持工具或手持工件；

43采用通用3D技術，與CAD教學銜接，標準3D CAD系統的模型文件導入，如STEP,IGES，STL等，可對模型進行平移、旋轉操作；

4)軌跡生成基于CAD數據，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡；

5）支持多種路徑規劃方式：對于復雜的模型可以通過UG的CAM模塊生成刀位文件，導入離線編程系統進行模擬仿真生成代碼；能根據工藝要求規劃多個點確定刀具路徑，并根據仿真結果對點的位置姿態進行調整，生成相應的代碼；

6）支持外部軸（變位機）運動與優化：包括直線、旋轉軸等

十、交鑰匙工程，配套現場線路、氣路、安裝調試培訓等

十一、工業機器人機電控制與裝調虛擬仿真實訓與考評系統

1、分訓練模式和考核模式，真實還原了六軸工業機器人拆裝、接線及調試環境。

2、系統訓練模式包括J1-J6軸拆卸工藝與裝配調試工藝、電氣元器件安裝、電氣原理圖接線、機器人初步調試等不少10個虛擬仿真實訓項目，不少于80個實訓任務。

3、實訓項目機器人5、6軸拆卸，包含機器人外部軸線纜、手腕體組件拆分、J5軸減速機組件及手腕體拆卸、J6軸末端法蘭組件拆卸、J6軸電機組件拆卸等不少于10個訓練子任務；

4、實訓項目機器人4、5、6軸的安裝與調試，包含手腕體組件裝配、小臂手腕體減速機組件裝配、J6軸主動軸組件裝配、J6軸從動軸組件裝配、J4軸減速機帶輪組件裝配、J4軸護線套組件裝配與線纜整理等不少于15個訓練子任務；

5、實訓項目機器人附件及外殼安裝，包含零點標識及小臂航插板安裝、零點標識及小臂航插板安裝等不少于3個實訓子任務；

6、機器人電氣安裝與調試實訓模塊，包含元器件安裝、電氣原理圖接線、機器人的調試共計3個實訓項目，不少于20個虛擬仿真實訓子任務；

7、系統具有自動評分功能，實訓任務與考核任務均設計有評價打分標準，系統可以對學習者的每一個任務進行自動評分，并反饋給學習者和教師用戶；

8、系統考核模塊，老師用戶可根據課程時間與教學進度選擇實訓考核任務與設置考核時間，其中考核任務可以從所有實訓項目中任意選擇；

9、系統的每一個實訓任務提供詳細的作業指導書，系統至少包括60個作業指導書，作業指導書中包含當前任務所需要的工具、零配件、操作方法、質量要求控制點等內容，并且有機器人詳細的爆炸圖和工藝說明；

10、每一個任務的以實際的機器人生產工廠為場景，設計有資料區、貨架區、預裝區、操作區、工具臺等區域，合理設計機器人裝調工藝流程。同時系統每個任務之間獨立運行，學習者的每一個操作都會被系統后臺記錄，系統支持每一個操作正向或負向反饋，實現學習過程全紀錄，實訓過程中可以跳過當前任務進入下一個實訓任務；

11、學習信息查詢，學習者可以查詢當前學習時長、班級排名、訓練總得分等信息，同時可以查詢每一個項目子任務的完成情況、實際得分，錯誤點與扣分詳情等信息；

12、教學管理，教師可以通過后臺管理系統登錄，批量導入/刪除學生信息，管理學生學習成績，設置考試時間與考試項目，同時可以對學生學情進行統計分析，按照班級或實訓項目查詢學習時長統計、實訓任務統計、學生登陸統計、實訓成績統計等；

13、背包系統，任務的設計采用游戲化的形式，背包系統針對每個任務的操作要求不同指定個性化的背包內容，任務的順利實施需要以正確放入背包的工具和材料為前提，系統可以根據任務背包的使用規則進行評分；

14、系統模型需要有工業機器人機械本體拆裝實訓臺、工業機器人電氣拆裝實訓臺、組件裝配臺、裝配工具、料架等內容；

15、系統練習模塊有語音和視頻引導學習，細化到每一個實訓子任務的操作步驟，錯誤仿真操作系統會有提示，練習過程系統可記錄得分，引導語音提示要求采用播音級別；

16、系統采用沉浸式體驗設計，可在場景以第一視角任意漫游，支持漫游與鼠標操作兩種模式的自由切換。操作上更加逼近真實的實訓操作。

17、系統性能參數：

1）采用MVC架構技術，架構更靈活高效，虛擬系統穩定可靠；

2）采用分布式系統架構，隨時記錄學員練習和考核狀態，供教學機構分析統計；

3）采用多種緩存技術，有效提高仿真系統的執行效率，縮短響應時間；

18、系統教務和教學管理參數：