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工業(yè)機器人綜合實訓臺

一、實訓裝置介紹

工業(yè)機器人綜合實訓臺是模塊化工業(yè)機器人實訓工作站，臺面各工作單元均為模塊化結構設計，可靈活自由拆裝。工作站覆蓋了工業(yè)機器人應用技術、互聯(lián)控制技術、傳動技術、人機交互（HMI）技術、視覺檢測技術、機械技術、傳感與氣動技術及多種工業(yè)現(xiàn)場總線通訊技術等多種技術應用。其中，互聯(lián)控制、人機交互（HMI）技術載體標配國內外一線品牌，其保證了工業(yè)機器人綜合實訓臺在系統(tǒng)教學過程的穩(wěn)定性與可靠性。

圖1 工業(yè)機器人綜合實訓臺正面?zhèn)纫暷Ｐ蛨D

工業(yè)機器人綜合實訓臺由多種類型工作單元組合而成，包含工業(yè)機器人控制單元、旋轉供料單元、上下料控制單元、夾具快換單元、輸送單元、視覺檢測單元、物料中轉單元、智能倉儲單元、人機交互單元、信息寫入/讀取單元、繪圖單元等多種實訓單元。且該實訓臺既可某一方面功能控制進行針對性實訓；亦可自行根據(jù)需求，選擇多種工作單元搭建產線，進行綜合實訓。通過該實訓臺可培養(yǎng)學生智能控制工藝分析、工作站設計、工作站仿真與編程、工作安裝與調試、智能工作站虛擬仿真、編程、設計等能力。

圖2 工業(yè)機器人綜合實訓臺分布圖

技術參數(shù)：

1、輸入電源：單相三線制～220V±10%  50Hz

2、溫度：-5℃～+40℃，相對濕度＜85%（25℃）

3、設備功率：＜3.0 kw

4、外形尺寸：長×寬×高：1200mm×1200mm×1600mm

二、實訓單元介紹

1、供料工作站

圖3 井式供料單元

主要由固定底板、不銹鋼拉手、支撐架、安裝板、氣缸、推桿、有機材質料筒等組成，整體采用鋁合金材質。用于儲存待裝配物料，可通過PLC控制器對該模塊進行控制，實現(xiàn)待裝配物料的自動出庫作業(yè)，該模塊與輸送單元配合使用。

工作流程： 系統(tǒng)復位→料倉檢測到內有物料→系統(tǒng)啟動 →PLC 發(fā)出指令→氣缸頂出→將物料推送到“輸送單元”上，完成物料出庫動作。

2、輸送單元

主要由固定底板、不銹鋼拉手、支撐架、皮帶、軸承、主動輪、從動輪、驅動電機（直流、交流、步進、伺服多種驅動方式可選）、旋轉編碼器、光電開關、導流板等組成。整體采用鋁合金和不銹鋼材質，用于井式供料出庫模型的輸送。可通過 PLC 控制器對該單元進行控制，實現(xiàn)物料的自動運輸作業(yè)，該模塊與井式供料單元、視覺檢測單元配合使用。

3、視覺檢測單元

由固定底板、光軸、連接塊、相機安裝板、光源安裝板、相機、鏡頭、光源、線纜、視覺控制器（內置視覺系統(tǒng)軟件）等組成。主要進行機器視覺分揀應用實訓，可自動檢測工件的位置、尺寸、外觀瑕疵等信息，經過軟件比對處理后，通過 TCP/IP 通訊協(xié)議把比對結果傳遞給控制器，工業(yè)機器人使用末端吸盤夾具將工件分揀定位抓取，自動進行工件分揀作業(yè)。該單元安裝在輸送線末端上方，與輸送單元配合使用。

工作流程：皮帶輸送線運輸物料至末端停止→視覺系統(tǒng)拍照（識別位置、顏色、形狀） →將信息發(fā)送給控制器→機器人根據(jù)任務要求進行后續(xù)作業(yè)。

3、信息讀寫單元

圖6 信息寫入單元

信息讀寫單元采用RFID讀寫技術，使用高頻讀寫器對物料底座預置的電子標簽進行信息寫入/讀取，方便后續(xù)分類入庫、信息錄入等操作。

工作流程： 系統(tǒng)復位→手動將帶有芯片的裝配底座放置在讀寫器上→手動錄入數(shù)據(jù)→完成后將裝配底座放置在立庫單元→機器人完成裝配作業(yè)后→將成品裝配搬運到讀寫器上→ 自動讀取信息→根據(jù)讀取到的信息，將工件放置到對應立庫位置。

4、人機交互單元

圖18 人機交互單元

人機交互單元配備工業(yè)觸摸屏，可進行設備人機界面組態(tài)。在組態(tài)界面中，可實現(xiàn)設備的自動化控制、監(jiān)測產線設備的工作/生產狀態(tài)及參數(shù)、生產過程關鍵參數(shù)調整、設備故障報警等功能

為保證生產過程的安全，出廠觸摸屏程序設置多級權限，普通用戶僅可觀看生產數(shù)據(jù)看板和啟停操作，修改生產參數(shù)需通過身份認證登錄權限用戶賬號，登錄后才可對生產關鍵參數(shù)進行修改。

5、快換夾具單元

該設備所有末端工具都安裝有快換裝置-工具端，機器人法蘭處安裝有快換裝置-機器人端。工具端和機器人端配合使用，可實現(xiàn)機器人末端工具的快速更換，大大提高了實訓操作對象的兼容性。

6、工件對象

工件對象即為實訓單元的工作對象，含裝配套件（模擬電機裝配）、碼垛套件（矩形、方形）、搬運套件。組裝套件共 6 套， 三種顏色設計， 每套包含3個部件， 用于模擬電機裝配。

7、繪圖單元

繪圖模塊分為平面繪圖和曲面繪圖兩種， 主要由繪圖固定支架、繪圖板、不銹鋼拉手、支撐桿等組成。平面繪圖板上預留工件坐標系標定點，可參照此點對工業(yè)機器人工件坐標進行標定，該模塊支持面軌跡描繪，同時通過手動操作，可實現(xiàn)多種不同角度的斜面軌跡描繪功能；曲面繪圖板上采用弧形設計，可訓練空間姿態(tài)示教練習。

將繪圖紙打印出來，放置在繪圖板上，用磁鐵或夾子壓緊，可以訓練對機器人基本的點位示教、直線軌跡示教、曲線軌跡示教的掌握。

8、斜面搬運單元

斜面搬運操作模塊主要搬運支架、搬運面板、搬運工件（三角形帶數(shù)字）、不銹鋼拉手等組成。搬運面板分為左右兩塊物料面板， 預留了10個方形和矩形放置位， 同時預留工件坐標系標定點，可參照此點對工業(yè)機器人工件坐標進行標定。

9、碼垛單元

碼垛模塊主要由碼垛支架、碼垛面板、碼垛工件（長形、方形）、不銹鋼拉手等組成。面板預留10個長方形物料放置位和 10個正方形物料放置位， 2個碼垛長方形放置位，同時預留工件坐標系標定點，可參照此點對工業(yè)機器人工件坐標進行標定。該模塊可根據(jù)任務需求，完成多種模式的碼垛，訓練機器人相關指令編程應用。

10、控制單元

① 電源接口

② 存儲卡插槽（上部保護蓋下面）

③ 可拆卸用戶接線連接器（保護蓋下面）

④ 板載 I/O 的狀態(tài) LED

⑤ PROFINET 連接器（CPU 的底部）

控制器采用西門子 S7-1200 系列 PLC 控制器，具備數(shù)字量輸入 14 點，數(shù)字 量輸出 10 點， 模擬量輸入 2 路， 模擬量輸出 2 路， 標準的 PROFINET 以太網通訊 接口 2 個， 可實現(xiàn)與觸摸屏、PC 等多種上位機， 進行通訊。還可使用附加模塊通過 PROFIBUS、GPRS、RS485、RS232、IEC、DNP3 和 WDC 網絡進行通信。

11、變位機裝配單元

由氣缸、固定底板、擋塊、支撐桿、伺服驅動器、伺服電機、減速器、軸承、安裝板和不銹鋼把手等組成,用于裝配底座模型定位與夾緊，工藝零部件應用的實訓。采用蝸輪蝸桿減速器，配伺服驅動器和伺服電機，采用網絡通訊控制，可用工業(yè)機器人/PLC驅動，該模塊可與搬運模塊配合使用。

工作流程： 系統(tǒng)復位（氣缸縮回）→機器人拾取關節(jié)底座放置到裝配模塊上 →氣缸頂出→機器人工具松開并退回到安全位置， 完成裝配底座模型的定位夾緊操作，為后面其它模塊裝配做準備。

12、裝配物料單元

電機裝配模塊主要由裝配支架、裝配面板、電機裝配工件（端蓋、轉子、電機底座）、不銹鋼拉手等組成。面板預留6個蓋板工件放置位、6個轉子工件放置位和6個電機底座放置位， 同時預留工件坐標系標定點，可參照此點對工業(yè)機器人工件坐標進行標定。

13、物料中轉單元

物料中轉單元主要由固定底板、支撐桿、安裝板、廢料盒組合而成，主要用于在裝配過程中，指定顏色裝配情況下，拾取到不需要的裝配物料存放和踢廢。

三、工作站整體展示

圖19工作站左側視圖

圖20工作站右側視圖

圖21 工作站后側視圖

圖22工作站正面視圖

圖23 工作站側視圖

四、工作站詳細設備參數(shù)