TC-IJQ-A型中级机器人实训系统

一、概述：

  工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。目前我国正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解我国产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，市场容量不断扩大。工业机器人的热潮带动机器人产业园的新建。上海、徐州、常州、昆山、哈尔滨、天津、重庆、唐山和青岛等地均已经着手开建机器人产业园区。产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。本专业主要培养德、智、体、美全面发展，具有在生产一线从事工业机器人及其相关机电设备的安装、编程、调试、运行维护和设备管理的高端技能型专门人才。培养拥护党的基本路线，具备德、智、体、美等全面发展的综合素质，掌握使用工业机器人为主的工业控制、自动化应用等必备知识，具备从事工业机器人自动化生产线安装、调试、维护、系统集成的综合职业能力，适应工业机器人操作、工业机器人调试、工业机器人生产线维护、工业机器人设备集成和改造等职业岗位任职要求的高素质技术技能应用型人才。

二、设备简介：

我公司生产的工业机器人技术培训设备包含五个基础模块，分别是机器手臂单元、涂胶单元、视觉检测单元、堆垛单元以及原料成品仓库。如图所示:

                                        工业机器人技术实训设备

1.  工作台架：

1)铝合金框架，碳钢钣金门，碳钢钣金侧板及底板，正面和背面可打开存放设备及物品；

2)整体尺寸2200mm×1400mm×1500mm；

3)安装台面为铝合金T型槽，台面尺寸2200mm×1400mm，厚度20mm；

4)底部安装有万向脚轮和固定支撑，方便移动和固定。

2.工业机器人：

1)具有6个自由度，串联关节型工业机器人；

2)工作范围580mm；

3)额定负载3kg；

4)重复定位精度0.01mm；

5)安全性包括安全停、紧急停、2通道安全回路监测、3位启动装置；

6)集成信号源为手腕设10路信号；

7)集成气源为手腕设4路空气（5bar）。

3.控制器：

1)采用先进的工业机器人控制软件；

2)采用高级工业机器人编程语言；

3)内置16路输入/16路输出的数字量I/O模块。

4.示教器：

1)图形化彩色触摸屏；

2)操纵杆；

3)热插拔，运行时可插拔。

5.底座：

1)材料铝合金；

2)尺寸2200mm×1400mm×1500mm。

6.快换工具：

1)工具快换系统：机器人手臂安装有法兰端快换模块，可实现不同工具间无需人为干涉自动完成切换，6路气动信号，额定负载3kg，厚度38mm；

2)胶枪工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，总长140mm，外壳为铝合金材质，可以配合轨迹图纸实现模拟零件外壳涂胶的轨迹编程实训，可更换笔芯设计且笔芯可10mm窜动防止碰撞损坏；

3)夹爪工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取搬运码垛物料，夹头为铝合金材质，采用气动驱动，内径20mm，重复精度±0.01mm，闭合夹持力45N，开闭行程10mm；

4)吸盘工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，总长110mm，结构为铝合金材质，6mm直径吸盘2个，可稳固抓取各种形状的零件及盖板；

5)锁螺丝工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，结构为铝合金材质，可实现对M4内六角螺钉的锁紧。

7.喷涂单元：

1)3D轨迹图板尺寸440mm×290mm，具有半经50mm的拱形面，材质碳钢烤漆，厚度3mm；

2)轨迹路径包含圆形、三角形、复杂轮廓和样条曲线，以及不同位置、不同指向的基准坐标系；

3)提供工具TCP参数标定用尖锥，材质不锈钢，可以随意固定在3D轨迹图板的任何位置；

4)包含2张轨迹图纸，可自动吸附在3D轨迹图板上。

8.码垛单元：

1)码垛台由台面和支撑构成，台面为POM，尺寸440mm×290mm，采用铝合金型材支撑，高度195mm，可满足多种形式的码垛；

2)包含模拟物料，材质PVC，尺寸70mm×70mm×40mm，数量6个，采用工形设计方便夹爪夹持，可实现在两个码垛台间的搬运、码垛实训。

9.视觉单元：

1)视觉检测采用CCD拍照检测，有效像素数1600×1200，彩色检测，摄像面积7.1mm×5.4mm，场景数128个，可存储图像数43张，可利用流程编辑功能制作处理流程，支持串行RS-232C和网络Ethernet通讯，提供高速输入1点、高速输出4点、通用输入9点和通用输出23点的并行通信，提供DVI-I监控输出；

2)提供环形光源，内圆直径90mm，外圆直径120mm，供电电压24V，供电电流440mA；

3)  视觉检测结果和采集图像信息通过12英寸显示器即时显示，方便视觉检测参数调整和状态监控。

10.螺丝供料单元：

1）采用全自动设计，旋转式分料设计，螺丝供给速度快，机器震动小，稳定的螺丝供料和取料效果；

2）供料速率约为1粒/秒；

3）可实现对M4内六角螺钉的稳定供料。

8.原料库：

1)单层共3个料区，可分别用于存放异形零件、盖板和主体零件；

2)整体方形设计，方便机器人抓取物料。

9.操控面板：

1)提供工作站启动、停止、模式控制和急停按钮，可实现对设备运行操作；

2)提供故障及设备运行状态指示灯；

3)提供多个故障设置点，可模拟不同情况下的故障；

4)提供多个电路信号及气路信号的快接插口，可以方便完成电气接线及调试训练；

5)包含工业HMI触摸屏作为人机交互接口，显示器为7英寸TFT，分辨率800×480，亮度350，对比度500:1，背光类型LED，触控面板类型为4线电阻式，Flash存储器128MB，RAM存储器为128MB，处理器为 ARM RISC 528MHz，提供RS-232和RS-485串行接口。

10.总控系统：

1)采用高性能PLC实现集成控制，知名品牌模块化设计，支持最多6个模块扩展，方便升级；

2)电气控制元件采用知名品牌优质产品，包含滤波、短路保险等安全机制；

3)工作台正面提供运行安全装置，采用光栅传感器，光轴数量8，光轴间距40mm；

4)操作过程可通过摄像头采集记录，焦距2.8mm，焦段广角，清晰度720p，感光面积1/3英寸，IP66防水防尘，可通过WiFi连接云端监控，监控信息可存储在扩展存储卡中；

5)供气系统功率600W，排气量118L/min，最大压力8bar，储气罐24L，噪音52db，静音无油，配套知名品牌气路控制元件和真空元件。

三、控制软件：

1、 MES生产管理软件：

1）能完成从生产订单到生产任务的合成，生产任务的统计，生产任务完成情况的统计，特殊情况（如未完成）的处理，系统操作人员的管理，库存的管理以及正在生产的情况等；

2）加工设备等终端设备的组网和数据采集和控制方式；

3）了解各种迥异不同的设备协议和工业现场协议的复杂性，以及相应可能的互联互通方式；

4）树立安全意识，通过安全体系让学生重视生产设备联网后的安全重大隐患及应对方法；

5）打散的MES功能渗透到网络平台的各个角落，学生自然理解MES的作用和功能；

6）建立生产（实习）数据的私有（大）数据平台，为师生提供可资使用的（大）数据集合；

7）通过整个架构的软硬件的防护，使学生真正建立起工业环境安全的重要性和安全保障手段；

8）实现手持设备与车间（产线）的互通互动。

2、3D虚拟仿真软件：

3D 建模：基于针对外部 CAD 系统的标准化导入过滤器，STEP、IGES、VRML 和 STL 的导入过滤器，CAD 基本功能，定义本地坐标系统（主框架），用于对象的简单相对定位，通过对几何形状、动力学特性、材料和物理属性的参数设定进行建模，工业机器人系统和大量自动化元件的数据库，功能强大的自动化机构数据库，DXF、STEP、IGES、VRML 和 STL 的导出过滤器。实时３Ｄ模拟，包括模拟物理效果，传输管道连接，链传动，故障模拟，传感器模拟，可以通过ＯＰＣ服务器通讯，连接任意ＰＬＣ控制器．虚拟再现真实的控制信号下的运动结果，软件自身可以支持多种工业自动化设备控制语言S7-PLC MELFABASIC  KRL  RAPID V+。

3、手机管理教学软件（目前正在研制开发，一般客户可以不用加进去）：

1）具有自主的网络教学平台和对应的教学资源，提供永久免费使用权。针对每个模块具有配套的实训教学视频；

2）提供全自主手机教学软件 APP，APP支持课程分类、网络直播、课程学习、答疑交流等功能，并能够对学习进度进行记录。与网络教学平台同步，免费提供学生使用。

4、智能实训室管理系统：

1）具备中央管理系统，能够自动巡视各个实训室是否有人员，如无人员，可在15分钟内进行自动停机，自动切断实训室主电源，实现财产安全和节能的目标；2）电源智能控制与信息统计系统：具备智能控制实训设备的电源，防止学生私自上电造成人身、设备安全事故。具备教师考评信息统计。

四、设备技术指标：

1、工作电源：单相三线制 AC220V±10%，50Hz；

2、直流电源： 24VDC；

3、整机功率：≤2Kw；

4、安全保护措施：具有过载保护、短路保护、漏电保护等功能，所有电器 安全符合相关的国标标准；

5、气源：额定流量 55L/MIN  额定压力 0.7MPa；

6、实验台尺寸（mm）：L2200×W1400×H1500。

五、实验内容：

1) 工业机器人机械本体拆装调试：

1.同步带轮的调整操作；

2.机械零点的校对；

3.减速机的安装与更换；

4.伺服电机的安装与更换；

5.密封胶的使用；

6.机械故障的排除。

2) 工业机器人电气控制拆装调试：

1.机器人电气原理认知实验；

2.电气安装与调试实验；

3.机器人参数调试实验；

4.伺服系统的安装以调试；

5.伺服系统与控制器之间的通信连接；

6.IO接口模块功能实验；

7.以太网通信实验；

8.控制器与PLC之间的实验；

9.机器人电池更换及零点校准；

10.PLC程序编程与调试；

11.电气回路的安装及调试；

12.机器人的编程与调试；

13.安全继电器回路实验。

3) 机器人软件开发：

1.机器人运动学实验；

2.机器人轨迹规划认知实验；

3.工业机器人示教编程在线实验；

4.单元标定实验；

5.坐标变换实验；

6.运动学正逆解实验；

7.虚拟示教实验；

8.离线编程实验。

4) 工业机器人基础实训：

1.工业机器人操作与编程；

2.工业机器人集成应用设计；

3. 工业机器人工装夹具设计。