SKARB-1802型 智能制造工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺
所屬類別：物聯(lián)網(wǎng)系列
·設(shè)備外觀
·設(shè)計(jì)簡述
本裝置可滿足《工業(yè)機(jī)器人編程與應(yīng)用》、《工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)》、《PLC編程及應(yīng)用》、《視覺識別技術(shù)》、《數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)》等課程實(shí)驗(yàn)要求，針對智能制造中工業(yè)機(jī)器人的編程與操作，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人視覺識別系統(tǒng)以及數(shù)字化仿真技術(shù)等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。裝置適用于工業(yè)自動化、電氣類專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，也可作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，科研創(chuàng)新的硬件開發(fā)平臺。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（高職）、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用（中職）、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)等專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和操作技能，可滿足“工業(yè)機(jī)器人操作編程”職業(yè)培訓(xùn)、考核標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)訓(xùn)裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，可組合進(jìn)行初級、中級、高級三個等級的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，依次遞進(jìn)，高級別涵蓋低級別技能要求。系統(tǒng)融入工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)械傳動技術(shù)、電子電工技術(shù)、多種作業(yè)技術(shù)、智能傳感技術(shù)、可編程控制技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、串口通信技術(shù)、以太網(wǎng)通訊技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)，涵蓋工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣自動化、智能傳感、智能制造等多門學(xué)科的專業(yè)知識。
·主要參數(shù)
1.輸入電源：單相三線 AC220V±10%；
2.工作環(huán)境：溫度-5ºC～+40ºC；濕度 85%（25ºC）；海拔＜4000m；
3.氣源壓力：0.2～0.6MPa。
4.裝置容量：<1kVA；
5.外形尺寸：1600mm×1200mm×1500mm；
6.安全保護(hù)：具有接地、漏電壓、漏電流保護(hù)，安全指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
·組成及功能
本裝置由實(shí)訓(xùn)平臺、機(jī)器人本體工作站、搬運(yùn)碼垛工作站、輸送裝配工作站、視覺檢測工作站、軌跡工作站、電氣控制模塊、配套軟件等組成。通過機(jī)器人末端快換更換工裝可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的搬運(yùn)、碼垛、軌跡模擬、視覺分揀等功能，配套機(jī)器人離線編程軟件，進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人示教、編程以及機(jī)器視覺等操作。
a.機(jī)器人工作站
1.工業(yè)機(jī)器人
機(jī)器人負(fù)載3kg，工作半徑580mm，工作范圍軸1 +165°～ -165°速度250°/s軸2 +110°～ -110°速度250°/s軸3 +70°～ -90°速度250°/s軸4 +160°～ -160°速度320°/s軸5 +120°～ -120°速度320°/s軸6 +400°～ -400°速度420°/s ；TCP速度6.0m/S，加速度28m/s；重復(fù)定度0.01mm；集成10路信號源，4路氣源。機(jī)器人可任意角度進(jìn)行安裝。
2.機(jī)器人控制器
采用RAPID工業(yè)機(jī)器人編程語言，機(jī)器人控制器支持DeviceNet、PROFIBUSDP，PROFINET，EtherNet/IP，Allen-Bradley總Attr議，wHHT各A制系統(tǒng)中。內(nèi)置數(shù)字量16DI/16DO；可擴(kuò)展電子限位開關(guān)、5路安全輸出（1-7軸監(jiān)測）等安全選項(xiàng)；提供SafeMove功能，可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、速度、位置、方向監(jiān)測（機(jī)器人及附加軸）和8路功能啟動安全輸入和8路監(jiān)測輸出；配套PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)通訊組件；電源電壓單相222V，頻率50Hz/60H；工作環(huán)境溫度范圍0℃～ +45℃；工作環(huán)境相對濕度最高95%（無凝露）。
3.機(jī)器人示教器
采用圖形化彩色觸摸屏，觸摸屏6.5寸，提供有10個鍵薄膜鍵盤、1個急停按鈕，功能可自定義；配備操縱桿，可控制多個軸運(yùn)動；能夠進(jìn)行熱插拔，運(yùn)行時可插拔；支持和機(jī)器人本體配套，示教盒控制電路的主要功能是對操作鍵進(jìn)行掃描并將按鍵信息送至控制器,同時將控制器產(chǎn)生的各種信息在顯示屏上進(jìn)行顯示。
b.搬運(yùn)碼垛模塊
鋁合金材質(zhì)（鋁板6063），厚度10mm，并配有鋁型材支架，分有原料區(qū)、碼垛區(qū)兩塊。
物料塊有圓柱形和正方形兩種，配置吸盤夾具與拆手夾具，機(jī)器人通過吸盤夾具按要求拾取物料塊進(jìn)行碼垛任務(wù)；自由組合碼垛形式及樣式。主要訓(xùn)練機(jī)器人搬運(yùn)指令及碼垛指令。
c.軌跡標(biāo)定模塊
鋁合金材質(zhì)，表面陽極氧化噴細(xì)沙處理。包含不同形狀的軌跡圖形，軌跡路徑包含圓形、三角形、復(fù)雜輪廓和樣條曲線，以及不同位置、不同指 向的基準(zhǔn)坐標(biāo)系，配合機(jī)器人激光筆手爪，完成軌跡的描繪、涂膠、焊接、軌跡編程實(shí)訓(xùn)。
臺板可以翻轉(zhuǎn)過來安裝，用來放置畫紙，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)行繪畫、漢字書寫等創(chuàng)意工作。
d.裝配模塊
模塊外形尺寸：300×150×60mm，適配標(biāo)準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)臺定位安裝，雙軸氣缸行程：50mm，V 型塊固定夾持范圍：φ30mm～φ65mm；可用于部分功能套件的固定可以用于工作對象的固定，動作可控。
e.井式供料模塊
結(jié)構(gòu)件分別包括料臺、料筒、頂料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)頂料機(jī)構(gòu)；料筒高度：150mm，驅(qū)動氣缸行程：75mm；用于儲存多種零件，根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求，由機(jī)器人控制供料時機(jī)。
f.皮帶運(yùn)輸模塊主要由輸送支架、平皮帶、軸承、主動軸、從動軸，編碼器、調(diào)速電機(jī)等組成。
輸送機(jī)長度：600mm，有效工作寬度：60mm，電機(jī)調(diào)速范圍：90-3000r/min，調(diào)速電機(jī)驅(qū)動皮帶，運(yùn)輸多種不同的零件，使用機(jī)器人對傳送帶進(jìn)行啟停和調(diào)速控制。
g.RFID模塊
通過RFID讀寫頭感應(yīng)芯片，通過工業(yè)總線和以太網(wǎng)通信控制，對芯片進(jìn)行信息的讀取和寫入。
RFID通訊接口：RS422；
工作頻率/額定值：13.56MHz；
作用范圍/最大值：140mm；
傳輸率/無線電傳輸時/最大值：106kbit/s。
h.檢測模塊
檢測零件的形狀、顏 色 、 坐 標(biāo)（X/Y/A）、重量等信息，通過以太網(wǎng)和模擬量通道將檢測結(jié)果發(fā)往機(jī)器人。
視覺系統(tǒng)采用歐姆龍F(tuán)Z4-350智能視覺系統(tǒng)，由視覺控制器、視覺相機(jī)及監(jiān)視顯示器等組成。采用CCD拍照檢測，有效像素?cái)?shù)200萬，攝像面積7.1X5.4mm，彩色檢測，場景數(shù)128個，可利用流程編輯功能制作處理流程，支持串行RS-232C和網(wǎng)絡(luò)Ethernet通訊，提供高速輸入1點(diǎn)、高速輸出4點(diǎn)、通用輸入9點(diǎn)和通用輸出23點(diǎn)的并行通信，并提供DVI-I監(jiān)控輸出，提供可調(diào)環(huán)形光源，內(nèi)圓直徑40mm，外圓直徑70mm，供電電壓24V，供電電流440mA。
用于檢測工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，對工件本身及裝配效果進(jìn)行實(shí)時檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機(jī)器人控制器，也支持串行總線和以太網(wǎng)總線連接到PLC或機(jī)器人控制器，對檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
視覺系統(tǒng)采用歐姆龍F(tuán)Z4-350智能視覺系統(tǒng)，由視覺控制器、視覺相機(jī)及監(jiān)視顯示器等組成。采用CCD拍照檢測，有效像素?cái)?shù)200萬，攝像面積7.1X5.4mm，彩色檢測，場景數(shù)128個，可利用流程編輯功能制作處理流程，支持串行RS-232C和網(wǎng)絡(luò)Ethernet通訊，提供高速輸入1點(diǎn)、高速輸出4點(diǎn)、通用輸入9點(diǎn)和通用輸出23點(diǎn)的并行通信，并提供DVI-I監(jiān)控輸出，提供可調(diào)環(huán)形光源，內(nèi)圓直徑40mm，外圓直徑70mm，供電電壓24V，供電電流440mA。
用于檢測工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，對工件本身及裝配效果進(jìn)行實(shí)時檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機(jī)器人控制器，也支持串行總線和以太網(wǎng)總線連接到PLC或機(jī)器人控制器，對檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
稱重區(qū)域：φ65mm，稱重范圍：0-1000g，精度：0.005%，輸出信號：0±10V
i.倉儲模塊
由工業(yè)鋁質(zhì)材料加工而成，配有6個倉位（2×3），安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于放置裝配完的合格產(chǎn)品。也可以用于機(jī)器人的基礎(chǔ)性實(shí)訓(xùn)，機(jī)器人入庫、出庫位置示教，機(jī)器人碼垛指令應(yīng)用，機(jī)器人入庫自動檢測等，使設(shè)備的實(shí)用性更強(qiáng)。
可存放多種零件，庫位都有檢測傳感器，通過I/O采集模塊，將數(shù)據(jù)傳輸給其他設(shè)備。
j.旋轉(zhuǎn)供料模塊
旋轉(zhuǎn)速度20º/s，負(fù)載5kg，步進(jìn)電機(jī)+減速器驅(qū)動，共6個工位容量。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，PLC 和機(jī)器人通過 I/O 和以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互，PLC 最終根據(jù)機(jī)器人的命令將料盤旋轉(zhuǎn)到指定工位。
k.變位機(jī)模塊
包含安裝底板，外形尺寸500*400*330mm，鋁板厚度12mm，精度0.5mm，伺服驅(qū)動器400W，電機(jī)扭矩1.27N-m,轉(zhuǎn)速5000r/min，電流2.6A，變位機(jī)支架高250mm、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)300×200mm，夾具采用手動快速夾具，可以對工件進(jìn)行全方位的焊接。
l.工具快換模組
采用日本高精度快換連接機(jī)構(gòu)，包括：機(jī)器人側(cè)和工具側(cè)，機(jī)器人側(cè)用來安裝在機(jī)器人末端法蘭上，工具側(cè)用來安裝在末端執(zhí)行工具上。此快換模組實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人自動更換不同的末端執(zhí)行工具，使本實(shí)訓(xùn)室中的機(jī)器人生產(chǎn)線的加工流程更具柔性。末端執(zhí)行器包含單吸盤工具、氣動手爪工具、關(guān)節(jié)手爪工具、無源工具（繪圖筆）、激光筆工具等。工具快換裝置包括一個機(jī)器人側(cè)用來安裝在機(jī)器人手臂上，還包括一個工具側(cè)用來安裝在末端執(zhí)行器上。
m.電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)主要由可移動網(wǎng)孔板、漏電保護(hù)器、開關(guān)電源、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、變頻器、觸摸屏(7英寸高亮度TFT液晶顯示屏，集成以太網(wǎng)接口、RS232、RS485、USB接口)，按鈕模塊、線槽、電線、接線端子等組成。具有接地保護(hù)、斷電保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。安裝電氣的網(wǎng)孔板采用改進(jìn)型“橫二豎六”橢圓長孔加工，整體設(shè)計(jì)規(guī)范、合理，使各類元器件在任何角度、任何方位都能輕松裝配、調(diào)整，采用抽屜式設(shè)計(jì)，可以抽出，方便接線。
1.可編程控制器
可編程控制器采用西門子模塊式CPU S7-1500 CPU 1511C-1PN，工作內(nèi)存175KB、數(shù)據(jù)存儲器1MB，配有16路數(shù)字量輸入/16路數(shù)字量輸出模塊，5路模擬量輸入/2路模擬量輸出模塊，支持6個高速計(jì)數(shù)器、6軸定位控制，集成2個以太網(wǎng)接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、S7協(xié)議通訊、PROFIBUS等通信，并配有4M存儲卡和通信編程電纜。
2.伺服系統(tǒng)
采用臺達(dá)伺服系統(tǒng)ASDA-B2，功率0.4KW，供電電壓1AC～240V，集成10路數(shù)字量信號輸入(NPN/PNP)，6路數(shù)字量信號輸出(NPN)，2路模擬了輸入(±10V，分辨率13位)，2路模擬了輸出(±10V，分辨率10位)，具有位置、速度、扭矩等多種控制方式，支持脈沖輸入(最高可達(dá)1Mpps)、模擬電壓、通訊設(shè)定多種指令；7段LED顯示，參數(shù)實(shí)時自動優(yōu)化；電機(jī)最大扭矩3.82Nm，最大電流7.8A，轉(zhuǎn)速3000r/min，配有增量編碼器2500ppr，振動等級A級，徑向抖動公差N級。
3.變頻器
采用西門子基本型變頻器V20，功率0.55kW，供電電壓1AC～230V，輸出頻率0～550Hz，精度0.01Hz。帶有RS485通信接口，集成4路數(shù)字量輸入，2路繼電器輸出，2路模擬量輸入（±10V，0～10V，0～20mA，12位分辨率），1路模擬量輸出（0～20mA）；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設(shè)定V/F控制，磁通電流控制、電壓/頻率控制等工作模式；可進(jìn)行PID控制、BICO功能、多脈沖高轉(zhuǎn)矩啟動模式、單脈沖高轉(zhuǎn)矩啟動模式、防堵模式、多泵控制、彈性電壓提升控制、擺頻功能、滑差補(bǔ)償、雙斜坡、PWM調(diào)制；具備霜凍保護(hù)、冷凝保護(hù)、氣穴保護(hù)、動能緩沖、負(fù)載故障檢測功能。
采用西門子基本型變頻器V20，功率0.55kW，供電電壓1AC～230V，輸出頻率0～550Hz，精度0.01Hz。帶有RS485通信接口，集成4路數(shù)字量輸入，2路繼電器輸出，2路模擬量輸入（±10V，0～10V，0～20mA，12位分辨率），1路模擬量輸出（0～20mA）；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設(shè)定V/F控制，磁通電流控制、電壓/頻率控制等工作模式；可進(jìn)行PID控制、BICO功能、多脈沖高轉(zhuǎn)矩啟動模式、單脈沖高轉(zhuǎn)矩啟動模式、防堵模式、多泵控制、彈性電壓提升控制、擺頻功能、滑差補(bǔ)償、雙斜坡、PWM調(diào)制；具備霜凍保護(hù)、冷凝保護(hù)、氣穴保護(hù)、動能緩沖、負(fù)載故障檢測功能。
n.智能監(jiān)控系統(tǒng)
該功能可以記錄學(xué)生操作過程并且做到過程回溯。由紅外多角度攝像頭、固定支架、網(wǎng)絡(luò)平臺等構(gòu)成。攝像頭采用1080P高清錄制，保證整個記錄過程可靠，和高質(zhì)量回溯。通過該模塊可以記錄學(xué)生的考核過程，同時通過回溯查看操作過程中的錯誤點(diǎn)，針對性進(jìn)行提高和改正。
該功能可以記錄學(xué)生操作過程并且做到過程回溯。由紅外多角度攝像頭、固定支架、網(wǎng)絡(luò)平臺等構(gòu)成。攝像頭采用1080P高清錄制，保證整個記錄過程可靠，和高質(zhì)量回溯。通過該模塊可以記錄學(xué)生的考核過程，同時通過回溯查看操作過程中的錯誤點(diǎn)，針對性進(jìn)行提高和改正。
o.工業(yè)機(jī)器人工作臺
工作臺主體部分采用鋁合金框架結(jié)構(gòu)；
整體尺寸為1600mm×1200×800mm（L×W×H）；
臺面采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)20×80鋁型材，臺面尺寸為1600mm×1200mm，厚度20mm，用于安裝工業(yè)機(jī)器人及其他實(shí)訓(xùn)模塊。在型材中放置有多種螺母，各模塊均可自由調(diào)整位置；
臺架主體采用4080和4040工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型材和鈑金組裝而成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。工作臺下方設(shè)置有抽屜式網(wǎng)孔板，用于安裝電氣控制元件，網(wǎng)孔板采用改進(jìn)型“橫二豎六”橢圓長孔加工，整體設(shè)計(jì)規(guī)范、合理，使各類元器件在任何角度、任何方位都能輕松裝配、調(diào)整；
工作臺底部帶有萬向腳輪，方便移動和固定。
p.空氣壓縮機(jī)
Ots-550，功率550W，轉(zhuǎn)速1380rpm/min，壓力7.0Bar，排氣量40L/min，容量18L。
·實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
(一)工業(yè)機(jī)器人本體工作站
1)工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知及示教設(shè)計(jì)
2)工業(yè)機(jī)器人基本指令操作與位置點(diǎn)設(shè)置
3)工業(yè)機(jī)器人示教單元使用
4)工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件使用
5)機(jī)器人RAPID語言編程控制
6)工具坐標(biāo)系標(biāo)定原理和方法
(二)搬運(yùn)碼垛工作站
1)掌握搬運(yùn)、碼垛常用I/O配置
2)掌握程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建
3)掌握目標(biāo)點(diǎn)示教
4)掌握搬運(yùn)程序編寫
5)掌握碼垛指令應(yīng)用
6)掌握準(zhǔn)確觸發(fā)動作的運(yùn)用
7)掌握碼垛節(jié)拍優(yōu)化技巧
(三)軌跡工作站
1)掌握基礎(chǔ)參數(shù)配置
2)掌握軌跡程序調(diào)試
(四)視覺工作站
1)掌握視覺I/0配置
2)掌握視覺參數(shù)設(shè)置
3)掌握視覺工具使用
4)視覺顏色識別控制
5)視覺形狀識別控制
6)工業(yè)機(jī)器人和視覺I/O配置
(五)PLC編程及應(yīng)用
1)PLC基礎(chǔ)編程
2)PLC定位控制編程
3)伺服系統(tǒng)認(rèn)知
4)伺服系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)
5)伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置
6)PLC定位控制編程與實(shí)訓(xùn)
7)觸摸屏認(rèn)知與選型
8)觸摸屏通訊電纜制作
9)觸摸屏組態(tài)軟件實(shí)訓(xùn)
10)觸摸屏網(wǎng)絡(luò)配置與組態(tài)
11)PLC與觸摸屏通訊實(shí)訓(xùn)
12)PLC機(jī)器人控制電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
13)機(jī)器人外部控制系統(tǒng)配置及編程
14)PLC綜合應(yīng)用編程實(shí)例
15)變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
16)變頻器外部端子點(diǎn)動控制
17)變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)
18)多段速度選擇變頻調(diào)速
(六)案例應(yīng)用類實(shí)訓(xùn)
1)搬運(yùn)碼垛案例實(shí)訓(xùn)
2)輸送搬運(yùn)案例實(shí)訓(xùn)
3)物料分揀案例實(shí)訓(xùn)
4)裝配案例實(shí)訓(xùn)
5)供料案例實(shí)訓(xùn)
6)RFID檢測案例實(shí)訓(xùn)
7)倉儲案例實(shí)訓(xùn)
8)變位機(jī)控制案例實(shí)訓(xùn)
