JG-IRB01型 工业机器人操作与运维实训平台

一、总体概述
1、本设备是工业机器人专业教学训练综合实训设备采用模块化配置思路，主要包括机器人单元、装配单元、视觉单元、运动轨迹单元、码垛单元、快换工具单元、打磨单元、焊接单元、去毛刺单元、仓库单元、人机交互单元、PLC 单元、离线编程单元、桌面平台单元以及气泵等。根据训练及考核任务，可快速更换不同模块，实现不同难度不同技能点的考核。系统深度集成了离线编程技术，软件不仅包含硬件平台的三维模型资源，还大大简化了涂胶、打磨、焊接、码垛等工艺实现的编程过程、提高轨迹复现精度、避免发生碰撞干涉。该工作站不仅满足了职业院校不同专业学生针对工业机器人的操作和编程的教学需求，任务源于工业的特征也使其更加适于作为训考平台。平台展示了工业自动化智能制造、生产数字化、控制网络化、系统集成化等思想，涉及智能控制技术、工业机器人技术、机电一体化技术、计算机应用技术、软件技术、相机测量技术等领域的知识和技能。
2、本设备适用于中级到高级工以上的高技能人才在工业机器人相关专业技术应用方面的培训课程的教学、训练和工程实践，包括从单项技术(技能)到综合技术（技能）培训，满足学生动手能力的强化，为解决在工作岗位所遇到的技术问题提供有建设性的解决方案。
二、系统特点
1、突出高（高端职业技能）、新（新兴职业技能）、长（长周期技能开发）、前（前瞻性技能开发）；
2、在自控产品结构上包含典型品牌产品；
3. 模块化设计，实训功能可有学员自主搭配；
4. PLC与机器人系统配合使用，实现生产过程的协调运作。
三、技术参数
1. 交流电源：单相 AC 220V±10% 50 Hz；
2. 温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3. 整机功耗：≤1.5 kW；
4. 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线
5、外形尺寸 长宽高：2100*1200*1400mm。
四、实训内容：
1.工业机器人安装、初始化与备份恢复考核项目
2.工业机器人手动控制及基本参数设置
3.工业机器人 IO通信及总线通信
4.工业机器人单轴运动与线性运动控制
5.工业机器人工具 TCP参数标定
6.工业机器人工件坐标系参数标定及多坐标系切换
7.工业机器人多类型工具快速更换
8.简单平面轨迹、复杂空间轨迹编程
9.工业机器人打磨工艺应用考核项目
10.工业机器人焊接工艺应用考核项目
11.工业机器人去毛刺工艺应用考核项目
12.工业机器人与变位机联合运动控制考核项目
13.视觉觉传感器的安装、通讯与检测考核项目
14.工业机器人快换工具的技术选型与应用考核项目
15.CCD相机与光源的组成和工作原理考核项目
16.工业视觉颜色识别、尺寸识别、形状识别案例实操考核项目
17.工业机器人与 CCD视觉系统数据通讯应用考核项目
18.RIFD识别分拣应用与调试考核项目
19.系统单元 HMI触摸屏基本编程与调试考核项目
20.组态软件的安装与通信设置考核项目
21.PLC基本编程与调试考核项目
22.PLC与工业机器人网络通讯应用考核项目
23.PLC伺服电机速度位置控制功能的应用考核项目
24.PLC程序故障的设置与排除考核项目
25.PLC程序故障的设置与排除考核项目。
26.系统参数故障的设置排除、电气接线故障的设置排除考核项目
27.传感器信号故障的设置排除等考核项目
五、模块配置：

六、设备各模块主要技术参数

七、配套软件及管理系统

（二）云智能实验室安全管理系统

本平台将 无线传输 、信息处理等 物联网技术 应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。 物联网 系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。

•  ★电压、电流等模拟量数据显示

•  输入开关监控，输出开关等数字量控制。

•  ★远程控制启停状态，给定输出电压值的。

•  显示输入输出电压值的历史数据

•  可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。

•  ★报警信号为 PLC 主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。

•  ★通过手机端可以实现远程控制 PLC 的输出及监视 PLC 的输入状态变化。

•  数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。

•  联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。

（二） 工业机器人离线编程软件 ：

（ 1 ）仿真系统支持 ABB 、 KUKA ， Fanuc 、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、 UR （优傲）、傲博等多种机器人，提供 50 种以上的各 品牌机器人模型和大量生产线组件库；

（ 2 ）支持多种格式的三维 CAD 模型，可导入扩展名为 step 、 igs 、 stl 等格式；

（ 3 ）可通过导入 CAD 模型快速生成运动组件，并对组件特征树进行操作和修改 ;

（ 4 ）支持关节型机器人、 Delta （空间三自由度并联机构机器人）、 SCARA （平面关节型机器人）、直角坐标等各种结构的机器人；

（ 5 ）允许通过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工具的运动控制。算法支持包含 3-5 轴的通用机床、 3-6 个旋转轴的串联，并联，双臂， AGV 小车，等机器人及生产线上对应的工装夹具，传送带，变位机，导轨等辅助设备；

（ 6 ）提供工业机器人虚拟教学模块，能够通过虚拟示教器对机器人的手动操作以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；

（ 7 ）提供强大的 API 功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等；

（ 8 ）包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；

（ 9 ）支持多机器人同步运动仿真，能够实现 5 个及以上机器人与外部轴的同步 运动；

（ 10 ）具有自动 化生产线仿真功能，包含码垛机、 AGV 小车、串联机器人在内的功能模块；

（ 11 ）真实的模拟效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；

（ 12 ）提供多视角的观察，并可实现运动视角镜头追踪；

（ 13 ）支持虚拟传感器的建模与仿真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的仿真，效果接近真实传感器的效果；

（ 14 ）场景中的物理实体具有真实世界中的物体的物理效果，可以进行碰撞检测并具备刚体运动的效果，具备设置重力，摩擦系数等参数能力，并能根据这些参数模拟物体的真实运动效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景进行建模，减少了建模的复杂性。

（ 15 ）具有离线编程功能，支持 ABB ，三菱， Fanuc ，安川，川崎等品牌机器人的代码；

（ 16 ）可生成仿真运动视频（ AVI 或者 Mp4 格式）并导出。

正版软件，需提供工业机器人离线编程软件著作权证书原件备查，并提供不少于十张的软件截图。

（三） PLC 控制编程仿真软件

1 、软件特点：

（ 1 ）软件以 PLC 为原型，实现基本指令、应用指令以及顺序控制指令的仿真模拟。

（ 2 ）软件通过实训要求，了解实训目的和控制要求。

（ 3 ）实训器件采用三维仿真实物组件，让学生了解控制实验中所需的元件。

（ 4 ）通过器件库，学生可进行器件布局，对各控制回路进行模拟接线。

（ 5 ）通过 I/O 分配布置，将鼠标移到 I/O 分配地址资源相应部分能查看到相对应的实物。

（ 6 ）通过符号库，选择正确的符号放置有 T 型图正确位置，实现接线仿真。

（ 7 ）在原理图中进行模拟仿真连接电路，按步骤连接正确后才能进行下一条的接线操作。

（ 8 ）接线完成实现通电运行，通过鼠标进行上电运行，软件会以动画形式进行动作演示。

2 、软件仿真项目

（ 1 ）双面铣床控制

（ 2 ）工业洗衣机控制

（ 3 ）皮带运输线控制

（ 4 ）电镀生产线控制

（ 5 ）运料小车控制

（ 6 ）音乐喷泉控制

（ 7 ）简易机械手控制

（ 8 ）大小球传送装置控制

（ 9 ）循环彩灯控制

（ 10 ）停车场车位控制

（ 11 ）小推车控制

（ 12 ）三层电梯控制

（ 13 ）电动机启停控制

（ 14 ）电动机正反转控制

（ 15 ）电动机循环正反转控制

（ 16 ）可逆运行反接制动控制

（ 17 ）三速电机控制

（ 18 ）星角降压启动控制

（ 19 ）数码管点亮控制

（ 20 ）交通灯控制

（ 21 ）恒压供水系统控制

需提供 PLC 控制编程仿真软件著作权证书原件备查。

（四）电气控制技能实训仿真软件

（ 1 ）应适用于电气控制及电工培训，仿真软件应收集有电拖专业里最基础、最重要的 18 种电路，电动机反接制动控制电路、三相电动机机械制动控制电路、时间继电器自动控制电动机 Y- Δ降压起动电路、接触器自动控制电动机 Y- Δ降压起动电路、自耦补偿控制的电动机降压起动控制电路、生产机械行程控制电路、双重联锁电动机可逆控制电路、有过载保护的电动机单向运转电气控制电路、直流电动机的正反转控制电路、直流电动机的制动控制电路、直流电动机调速控制电路、钻床电气控制电路、平面磨床控制电路、车床电气控制电路、绕线式电动机运转控制电路、电动葫芦控制电路、接触器控制的双速电动机调速电路、能耗制控制电路。每种线路分为元件结构、原理分析、实际接线、课堂练习四大模块。软件还包括安全用电常识，常用电工工具，常用导线连接，手工焊接工艺等；电工仪表：包括万能表，电能表，钳型电流表，直流电桥，配电板等；电机与变压器：包括三相异步电动机，单机异步电动机，伺服电机，步进电机，直流电机等；低压电器；包括交流接触器：继电器，低压断路器，熔断器，起动器，主令电器等；照明电路安装：包括荧光灯，两地控制灯。软件形式上有多媒体演示动画课件和自学型交互课件，视频部分在大型的一流企业实景拍摄，所使用的设备与工艺流程，皆为生产车间现在正在使用的生产技术。情景模拟软件支持多媒体播放，让你切身实际的感受仪器的使用方法、注意事项，能够身临其境地感受到操作仪器的逼真效果。

需 提供电气控制技能实训仿真软件著作权原件备查。

（五）教学课件资源

1 、工业机器人课程资源

•  工业机器人的概述：工业机器人的定义、发展与应用、基本组成及技术参数、工业机器人的分类；

•  工业机器人的机械系统：工业机器人的 1 轴结构、工业机器人的 2 轴结构、工业机器人的 3 轴结构、工业机器人的 4 轴结构、工业机器人的 5 轴结构、工业机器人的 6 轴结构、工业机器人的机身结构、工业机器人的行走结构、工业机器人的驱动装置和传动单元；

•  工业机器人的运动学与动力学：工业机器人的连杆参数和齐次坐标变换矩阵。

•  工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检测装置；

•  工业机器人的编程：工业机器人的编程方式、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统结构和基本功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例；

•  工业机器人的典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；

•  提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。

2 、 PLC 编程教学课件资源

（ 1 ） S7-1200PLC 的认知： S7-1200PLC 简介、 S7-1200PLC 工作原理及运行模式、 S7-1200PLC 特点、 S7-1200PLC 扩展功能、 PLC 应用技术人才培养；

（ 2 ） TIA 博图软件的使用： TIA 博图集成软件开发平台、 TIA 博图集成软件简介、入门实例；

（ 3 ）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、 HMI 控制液体混合、 G120 变频器的电机控制。

（ 4 ）小型自动化生产线的设计

课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：

1 ）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；

2 ）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行 10 秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；

3 ）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；

4 ）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；

5 ）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；

6 ）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。

（ 5 ）用户手册：包括与 S7-1200 、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。