工业机器人装调应用与维护实训平台

发布时间：2021-06-22 丨 浏览次数：

工业机器人装调应用与维护实训平台

一、机器人装调应用与维护实训平台功能说明

1、实训平台功能

工业机器人装调应用与维护实训平台设置内容对应工业机器人机械装配与调试、电气安装与调试、机电联调、机器人功能应用、PLC应用、故障维修等职业技术技能，涵盖工业机器人机电装调、工业机器人位置示教、工业机器人编程、工业机器人与PLC的通信、人机交互、可编程控制、气动控制等专业核心能力和核心知识。

2、参数要求：

（1）整机功率≥1.5KW

（2）长/宽/高≥1350×650×1600mm（电气装调平台）

（3）长/宽/高≥1600×880×1600mm（机械装调平台）

（4）耗气量≥65L/MIN

（5）重量≥450KG

（6）伺服驱动器采用共直流母线控制方式，系统接口开放并可配置工艺软件包

3、可开展的实训项目

工业机器人本体拆卸工艺认知

工业机器人本体装配工艺认知

工业机器人机械关键零部件的基本结构认知

工业机器人电气原理图设计与识图

工业机器人电气关键零部件认知

工业机器人电气系统接线及系统参数设置

工业机器人电气系统故障排查和维护

工业机器人多功能夹具安调

工业机器人示教与编程

工业机器人轨迹描绘、搬运、码垛案例实训

PLC和触摸屏程序设计和调试

PLC和机器人联调实训

二、工业机器人

1、机器人本体

1)具有6个自由度，串联关节型工业机器人；

2)重复定位精度≦±0.02mm；

3)承重能力≥3kg；

4)水平到达距离≥571.5mm；

5)重量≥27kg；

2、额定速度

J1轴≥4.58rad/s，262.5°/s

J2轴≥4.58rad/s，262.5°/s

J3轴≥4.58rad/s，262.5°/s

J4轴≥4.58rad/s，262.5°/s

J5轴≥4.58rad/s，262.5°/s

J6轴≥7.33rad/s，420°/s

3、运动范围

J1轴≥±180°

J2轴≥-155°/+5°

J3轴≥-20°/+240°

J4轴≥±180°

J5轴≥±95°

J6轴≥±360°

三、机器人电气装调实训平台

1、实训平台材质及结构参数

（1）尺寸≥1350mm×650mm×1600mm ；

（2）框架结构件材料采用4040铝型材架设，铝型材壁厚≥2mm；桌面采用1.5mm厚的钣金，表面铺设静电皮；

（3）电气元件安装板和操作面板相互独立，操作面板采用掀盖式结构；

（4）前后门板：前门厚度采用1.5mm钣金制成，配置扣锁；后门板采用螺钉锁紧；

（5）平台侧面预留重载连接器、航插、网口等接口；

（6）操作面板包含触摸屏，提供急停按钮、电源旋钮等开关；

2、实训平台主要组成部件参数

2.1、机器人控制器

（1）支持EtherCAT和NCUC两种通讯协议

（2）电源：DC24V；

（3）NCUC总线接口≥2个外部；

（4）USB接口≥2个

（5）VGA≥1个（内部使用视频型号口）；

（6）LAN接口≥2个；

2.2、伺服驱动器

（1）采用 EtherCAT 网络通信协议，具有高分辨率绝对式编码器接口，采用智能功率模块（IPM），集成串口通信。适合工业机器人对高速度、高精度、低功耗、网络化的要求。

（2）结构紧凑、扩展灵活，直流共母线、一电源模块拖多个驱动模块

（3）输入电源：单相 AC220V 或三相 AC220V

（4）采用 EtherCAT 工业以太网，实时性强，接线简单

（5）支持多个厂家的伺服电机，如华大电机、登奇电机、松下电机、多摩川电机等。

（6）支持高精度绝对式编码器，最高分辨率可达23位

2.3、IO模块

（1）EhterCAT总线式远程IO模块，可扩展。

（2）输入信号点数≥32点

（3）输出信号点数≥32点

2.4、示教器

（1）示教器外观参数

触摸屏尺寸≥8英寸；全触屏操作，配备急停开关、钥匙开关以及三段式安全开关；配备USB接口；

（2）示教器性能参数

运行内存≥1G；存储空间为≥2G；CPU频率≥1GHz；外接电源DC24V，功率≥10W；运行环境温度：0-60℃；防水等级：IP54

（3）示教器功能

手动控制机器人运动、机器人程序示教编程、机器人程序自动运行、机器人运行状态监视、机器人控制参数设置

（4）模式选择

示教器通过旋转开关选择手动T1模式、手动T2模式、自动模式、外部模式4种模式。

2.5、PLC控制系统

（1）常规

尺寸 W ×H× D（mm）≥110 x 100 x 75

（2）CPU特征

1)用户储存器

工作≥100KB

负载≥内置4MB，可用 SD 卡扩展，具体视卡容量而定

保持性寄存器≥10KB

2)板载数字 I/O≥14 点输入/10点数出

3)板载模拟 I/O≥ 2路输入

4)过程映像大小≥1024 字节输入 (I)/1024 字节输出 (Q)

5)位存储器（M）≥ 8192 个字节

（3）通信

1) 接口：PROFINET 接口1个

2)类型：以太网

2.6、触摸屏

1）尺寸（英才）≥7寸

2）显示屏幕材质：TFT液晶显示屏，LED背光

3）分辨率（宽×高，像素）≥800×480

4）处理器≥ 4核、主频≥ 1GHz

5）显示颜色≥262K真彩

6）触摸类型：电阻式触摸屏

7）内存≥256 MB

8）系统存储≥4GB

9）接口

以太网口≥1 个 ，10/100M自适应

RS 232 接口≥1个

RS 485 接口≥2 个

USB接口≥1（主）

10）供电电压： DC24V（-20%，+20%）；

11）额定功率≥5W

四、机器人机械装调实训平台

1、实训平台材质及结构参数

（1）尺寸≥1600mm×880mm×1600mm；

（2）框架结构件材料采用4040铝型材架设，铝型材壁厚≥2mm；桌面采用20120铝型材铺设，壁厚≥3mm，表面铺设静电皮；台面两侧边框采用4040铝型材，中间封板采用透明亚克力板；

（3）实训平台底部安装移动脚轮为福马轮，承重≥200kg；

（4）机器人底座安装采用可锁紧式旋转台工装；

（5）平台背板采用网孔板，可挂置电脑显示器；

（6）前门板：厚度≥1.5mm钣金制成，配置扣锁，外观颜色：橙红色；门板上方装键盘抽屉；

（7）正面抽屉：配置≥3个抽屉；

（8）平台内部：可放电脑主机、工具箱、气动控制元器件等；

2、机器人工装

机器人配置底座旋转工装，旋转部件采用优质深沟球轴承及推力球轴承，带手动锁紧功能，承重≥50kg。

机器人多功能夹具

1、包含轨迹描绘、码垛和搬运3组功能夹具；

2、轨迹描绘夹具为末端带尖端的描绘笔；

3、码垛夹具：包含真空发生器和一个真空吸盘；

真空发生器：采用真空发生器，具备真空控制，最大真空度可达-85kpa；

4、搬运夹具：包含一个气动夹爪、末端手指和一个电磁阀；

六、实训对象组件

1、轨迹描绘实训组件

（1）尺寸≥长190mm×宽190mm×高160mm；

（2）采用铝型材搭设，轨迹面板为铝板，包含曲线、圆形、多边形等多种轨迹。

2、棒料搬运实训组件

（1）尺寸≥长190mm×宽190mm×高160mm；

（2）采用铝型材搭设，面板为铝板，含4个棒料料位和4个搬运料位。

（3）工件：铝材棒料，尺寸≥直径18mm×长120mm，数量4件。

3、物料码垛实训组件

（1）尺寸≥长190mm×宽190mm×高160mm；

（2）采用铝型材搭设，面板为铝板，含8个料位和1个码垛工位。

（3）工件：材料尼龙，尺寸≥长40mm×宽30mm×高20mm，数量8个。

七、机械及电气拆装工具

1、机械拆装工具

内六角扳手1套，10"活动扳手,扭力扳手2套，橡胶锤1个，铜棒1个，卡簧钳1把等

2、电气拆装工具

T系列双头螺丝批1把、剥线钳1把、一字螺丝刀1把、精密绝缘端子压接钳1把、精密欧式端子压接钳把、穿腮式迷你斜嘴钳1把、万用表1个等

八、编程终端

1、编程终端

CPU≥2.0HZ（双核/四线程）、内存≥4GB、硬盘≥500GB 、显卡性能：HD530或同性能显卡

2、显示器

尺寸≥19.5英寸

分辨率≥1440*900

九、离线编程软件

1)与工作站配套，可实现3个以上品牌每种品牌2个以上型号的工业机器人进行模型导入、轨迹规划、运动仿真和控制代码输出，实现离线编程；

2)能实现工业机器人多种编程模式选择，如手持工具或手持工件；

43采用通用3D技术，与CAD教学衔接，标准3D CAD系统的模型文件导入，如STEP,IGES，STL等，可对模型进行平移、旋转操作；

4)轨迹生成基于CAD数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹；

5）支持多种路径规划方式：对于复杂的模型可以通过UG的CAM模块生成刀位文件，导入离线编程系统进行模拟仿真生成代码；能根据工艺要求规划多个点确定刀具路径，并根据仿真结果对点的位置姿态进行调整，生成相应的代码；

6）支持外部轴（变位机）运动与优化：包括直线、旋转轴等

十、交钥匙工程，配套现场线路、气路、安装调试培训等

十一、工业机器人机电控制与装调虚拟仿真实训与考评系统

1、分训练模式和考核模式，真实还原了六轴工业机器人拆装、接线及调试环境。

2、系统训练模式包括J1-J6轴拆卸工艺与装配调试工艺、电气元器件安装、电气原理图接线、机器人初步调试等不少10个虚拟仿真实训项目，不少于80个实训任务。

3、实训项目机器人5、6轴拆卸，包含机器人外部轴线缆、手腕体组件拆分、J5轴减速机组件及手腕体拆卸、J6轴末端法兰组件拆卸、J6轴电机组件拆卸等不少于10个训练子任务；

4、实训项目机器人4、5、6轴的安装与调试，包含手腕体组件装配、小臂手腕体减速机组件装配、J6轴主动轴组件装配、J6轴从动轴组件装配、J4轴减速机带轮组件装配、J4轴护线套组件装配与线缆整理等不少于15个训练子任务；

5、实训项目机器人附件及外壳安装，包含零点标识及小臂航插板安装、零点标识及小臂航插板安装等不少于3个实训子任务；

6、机器人电气安装与调试实训模块，包含元器件安装、电气原理图接线、机器人的调试共计3个实训项目，不少于20个虚拟仿真实训子任务；

7、系统具有自动评分功能，实训任务与考核任务均设计有评价打分标准，系统可以对学习者的每一个任务进行自动评分，并反馈给学习者和教师用户；

8、系统考核模块，老师用户可根据课程时间与教学进度选择实训考核任务与设置考核时间，其中考核任务可以从所有实训项目中任意选择；

9、系统的每一个实训任务提供详细的作业指导书，系统至少包括60个作业指导书，作业指导书中包含当前任务所需要的工具、零配件、操作方法、质量要求控制点等内容，并且有机器人详细的爆炸图和工艺说明；

10、每一个任务的以实际的机器人生产工厂为场景，设计有资料区、货架区、预装区、操作区、工具台等区域，合理设计机器人装调工艺流程。同时系统每个任务之间独立运行，学习者的每一个操作都会被系统后台记录，系统支持每一个操作正向或负向反馈，实现学习过程全纪录，实训过程中可以跳过当前任务进入下一个实训任务；

11、学习信息查询，学习者可以查询当前学习时长、班级排名、训练总得分等信息，同时可以查询每一个项目子任务的完成情况、实际得分，错误点与扣分详情等信息；

12、教学管理，教师可以通过后台管理系统登录，批量导入/删除学生信息，管理学生学习成绩，设置考试时间与考试项目，同时可以对学生学情进行统计分析，按照班级或实训项目查询学习时长统计、实训任务统计、学生登陆统计、实训成绩统计等；

13、背包系统，任务的设计采用游戏化的形式，背包系统针对每个任务的操作要求不同指定个性化的背包内容，任务的顺利实施需要以正确放入背包的工具和材料为前提，系统可以根据任务背包的使用规则进行评分；

14、系统模型需要有工业机器人机械本体拆装实训台、工业机器人电气拆装实训台、组件装配台、装配工具、料架等内容；

15、系统练习模块有语音和视频引导学习，细化到每一个实训子任务的操作步骤，错误仿真操作系统会有提示，练习过程系统可记录得分，引导语音提示要求采用播音级别；

16、系统采用沉浸式体验设计，可在场景以第一视角任意漫游，支持漫游与鼠标操作两种模式的自由切换。操作上更加逼近真实的实训操作。

17、系统性能参数：

1）采用MVC架构技术，架构更灵活高效，虚拟系统稳定可靠；

2）采用分布式系统架构，随时记录学员练习和考核状态，供教学机构分析统计；

3）采用多种缓存技术，有效提高仿真系统的执行效率，缩短响应时间；

18、系统教务和教学管理参数：