1、系统整体概述

工业机器人工程应用系统是一套模块化机器人训练系统，可根据不同的工作任务要求，由不同模块、单元集成为所需的机器人工程应用系统。工程单元主要应包括：

1）供料单元；

2）皮带输送单元；

3）链式输送单元；

4）气动三爪卡盘加工单元；

5）自动门单元；

6）单轴旋转训练单元；

7）称重单元；

8）滑槽单元；

9）托盘供给、回收单元；

10）机器人柔性工具单元；

11）平面轨迹训练单元；

12）空间轨迹训练单元；

13）自动定位单元；

14）仓库存储单元；

15）护栏单元；

16）安全及警示单元；

17）主令、指示单元；

18）视觉检测单元；

19）可编程序控制单元；

20）人机界面单元；

21）工业机器人单元；

22）龙门检测单元；

23）信号转换传输接口模块；

24）信号仿真装置；

25）工况数据柔性模拟装置；

26）工业机器人安装支架；

27）工作台等20多个单元。

系统可完成产品生产制造中的材料供给、传输、加工、焊接、涂胶、搬运、堆垛、装配、检测、分类、装箱、仓储等过程。系统具有漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护、智能保护等功能。

 

2、系统设计特点

2.1 模块化结构——整个系统由20多个单元模块组成，选取其中部分单元模块可组成不同应用系统，可以组成20多个系统。

2.2 系统所有器件、接口全部开放，用户可以自己搭建应用系统。

2.3 系统接线采用国际通用I\Omini接线岛接线方式，使接线更加方便可靠，模块更便于移动和组合，搭建系统更加规范。

2.4 能进行配电柜、控制柜配盘训练及应用系统机械安装和电器安装训练。

2.5 按照国际标准、专业技术规范、安全健康规范施工和考核，有利于校企对接，学以致用。

3、系统各组成单元技术规格

3.1 供料单元

3.1.1 功能：可提供杯体、杯盖。

3.1.2 结构组成：主要由透明有机玻璃圆筒、用于存储的杯体、型材基体、椭圆地脚盘、门式井架、推料舌块、柱型气缸、气阀岛模块、电气接口模块等组成。

3.2 皮带输送单元

3.2.1 功能：可实现工件的传送。

3.2.2 结构组成：由直流减速电机、同步轮、同步带、多楔带、多楔带轮、涨紧调节装置、型材机体、可调支架等组成。

3.3 链式输送单元

3.3.1 功能：可实现托盘的传送。

3.3.2 结构：由直流减速电机、同步轮、同步带、链条链轮、等组成。

3.4 气动三爪卡盘单元

3.4.1 功能：可自动装夹圆形工件。

3.4.2 结构组成：由气动三爪卡盘、卡盘安装座、状态指示灯、电气接口模块等组成。

3.5 自动门单元

3.5.1 功能：机床的安全防护门，可根据加工状态自动开启与关闭。

3.5.2 结构组成：由固定门、活动门、直线导轨、圆柱气缸、型材机体、位置传感器等组成。

3.6 单轴旋转训练单元

3.6.1 功能：可夹持不同形状的工件，绕垂直轴、水平轴旋转。

3.6.2 结构组成：由工件安装盘、基座箱体、带座球轴承、步进电机、同步轮、同步带、传动轴等组成。

3.7 称重单元

3.7.1 功能：可计量工件重量。

3.7.2 结构组成：由电阻应变片式重量传感器、转换电路板、立柱、地脚链接支架等组成。

3.8 滑槽单元

3.8.1 功能：用于货物分拣、缓冲、存储，应可实现滑道的角度、高度调节。

3.8.2 结构组成：由型材滑道、角度调节支架等。

3.9 托盘供给、回收单元

3.9.1 功能：可为码垛提供托盘，为拆垛收存托盘。

3.9.2 结构组成：由井式存料井、收存托、举升台、治具气缸等组成。

3.10 机器人柔性工具单元

3.10.1 功能：可配合机器人可实现点胶、涂胶、点焊、气体保护焊、打磨、抓取工件、吸附工件。

3.11 平面轨迹训练单元

3.11.1 功能：可在水平面或垂直面、以及空间某一平面内完成直线、曲线轨迹的行走运动。

3.11.2 结构组成：由平面直线、圆弧、二次曲线、镂空模板、两活动轴、模板支架等组成。

3.12 空间轨迹训练单元

3.12.1 功能：可用实体表现出圆柱体、圆锥体、球体、回转体、两两相贯而得到的各种空间曲线。

3.12.2 结构组成：由圆柱与圆柱相交实物模型、圆柱与圆锥体相交模型、圆锥与球体、圆锥与回转体模型等组成。

3.13 自动定位单元

3.13.1 功能：工件放入后，能自动将工件自动调态到某一固定位置。

3.13.2 结构组成：由V型块、靠板、圆气缸、回转气缸、工作平板、支架等组成。

3.14 仓库存储单元

3.14.1 功能：种类分布式存储货物，库层高度、间距可调。

3.14.2 结构组成：由圆弧型库架、层板、型材基体、椭圆地脚盘等组成。

3.15 护栏单元

3.15.1 功能：可安装与地面、桌面，机器人工作时人员不得靠近。护栏内有人时，或护栏门打开时，机器人不能正常动作。

3.15.2 结构组成：由专用护栏网、透明有机玻璃、护栏立柱、护栏门、门禁报警传感器等组成。

3.16 安全及警示单元

3.16.1 功能：防止机器人碰撞过载，保持人与机器人之间的安全距离。

3.16.2 结构组成：由机器人防撞及过载保护装置、安全开关继电器、安全光栅等组成。

3.17 主令、指示单元

3.17.1 功能：对设备进行操作控制并通过指示灯指示设备的工作状态。

3.17.2 结构组成：由按钮、转换开关、急停、指示灯和安装板等组成。

3.18 视觉检测单元

3.18.1功能：配合PLC、机器人完成工件识别、分拣、装配、搬运功能。

3.18.2单元组成：包含主机、相机、电缆、手柄、镜头以及配套单元，还需配套光源及外围机构。

3.18.2.1 电压：24V DC。

3.18.2.2 电流：2.0A以下。

3.18.2.3 输入/输出：最少有8入8出数字量输入输出。

3.18.2.4 检查功能：位置补正/位置旋转补正/旋转补正/区域调整/2值化窗口/灰度窗口/2值化边缘/灰度边缘/特征抽出/智能模板/线/伤痕检知/连接器（2值化窗口）/连接器（灰度窗口）/连接器（灰度边缘）/智能边缘（圆）/智能边缘（线）/彩色窗口。

3.18.2.5 几何运算：根据检查功能·文字图形绘制，多个/品种（根据设定数据）运算功能（2点间距离、2直线交点、2直线的角平分线、垂线距离、虚拟直线、虚拟圆、虚拟椭圆）。

3.18.2.7 相机：彩色。

3.19 可编程序控制单元

可编程序控制单元由空气开关、电源、可编程序控制器、接线端子等组成。

可编程序控制器主机采用西门子S71200 CPU1214C DC/DC/DC型教育培训包、SM1223 数字量输入输出模块（16输入24V DC/ 16输出继电器）、SM1223 数字量输入输出模块（8输入24V DC/ 8输出继电器）。

西门子S71200 CPU1214C DC/DC/DC型教育培训包具体包括：

1个CPU 1214C，紧凑型CPU DC/DC/DC ,集成输入/输出：14 DI 24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0 - 10V DC或0 - 20MA，供电：直流 DC 20.4 - 28.8 V，可编程数据存储区：50 KB；

1套软件STEP 7 BASIC V13，单授权，软件及其文档，包含于DVD， 两种语言(德语,英语)，WINXP，WIN VISTA下运行；

1根预制工业以太网电缆，长度6米；

1个仿真模块，8 通道，仿真数字量直流输入开关；

1个模拟量输出模块SB 1232，1路模拟量输出，+/- 10VDC (12位) 或 0 - 20 MA (11位)。

3.20 人机界面单元

采用西门子KTP700基本型彩色触摸屏教育培训包，具体包括：

1个KTP700基本型彩色触摸屏，带键盘和触摸操作，7寸液晶显示，65536色，PROFINET通讯接口；

1根工业以太网电缆。

3.21 工业机器人单元

3.21.1 机器人采用KUKA KR 6R700sixx工业六轴机器人

3.21.1.1 轴数：6轴

3.21.1.2 最大工作范围：706.7mm

3.21.1.3 最大负载：6kg

3.21.1.4 重复定位精度：±0.03 mm

3.21.1.5 机器人本体重量: 50 kg

3.21.1.6 机器人本体防护等级：IP 65

3.21.1.7 各个轴的运动范围（软件限位）：轴1：+/-170°；轴2：+45° to -190°；轴3：+156° to -120°；轴4、+/-185°；轴5、+/-120°；轴6：+/-350°

3.21.2 KUKA机器人控制柜KRC4Compact

3.21.2.1 安装的伺服轴数量：最多6个

3.21.2.2 重量：33 kg

3.21.2.3 防护等级：IP 20

3.21.2.4 额定供电电压：1×208 to 230V AC

3.21.2.5 频率：49…61 Hz

3.21.2.6 控制柜尺寸：460×483×271mm

3.21.3 KUKA示教器smartPAD

3.21.3.1 显示屏：触摸彩色显示屏，600 x 800像素

3.21.3.2 显示屏尺寸：8.4"

3.21.3.3 重量：1.1 kg

3.22 龙门检测单元

3.22.1 功能：可对工件的材质、颜色和数量进行检测。

3.22.2 结构组成：由光电传感器、接近传感器、色标传感器和支架等组成。

3.23 信号转换传输接口单元

3.23.1 功能：可对信号进行集中处理和传输。

3.23.2 结构组成：由接线端子、发光二极管、续流二极管和电阻等组成。

3.24信号仿真装置

3.24.1 功能：可模拟控制器对设备的检测器件和执行器件进行调试。

3.24.2 结构组成：由仿真盒电源线、仿真盒测试线、仿真盒本体等组成。

3.25工况数据柔性模拟装置

3.25.1 功能：可产生和提供机器人在点胶、点焊、气弧焊、打磨、铣削等工作时的各种电信号。

3.25.2 结构组成：由电气箱、胶管接口、点焊电源接口、气弧焊枪接口等组成。

3.26 工业机器人安装支架

3.26.1 功能：可安全可靠的放置机器人，高度可在一定范围内调整。

3.26.2 结构组成：由安装平台、方立柱、底座、可调地脚等组成。

3.27 工作台

3.27.1 功能：可实现机器人手动、自动控制按钮操作，触摸屏控制，可安放机器人控制箱，以及各模块的控制电路。

3.27.2 结构组成：由按钮模块、触摸屏放置模块、启停按钮、状态指示灯、触摸控制板支架、网孔板控制单元等组成。

4、系统整体规格参数

4.1电源：单相三线（AC220V 50Hz）

4.2 功率：≤5kVA

4.3 工作温度：﹣5℃～55℃

4.4 工作湿度：30%～85%（无冷凝）

4.5 气动气压：0.6～0.8MPa

4.6 系统外型尺寸：2000×2000×1700mm（L×W×H）

5、系统实验实训项目

5.1 现场安装训练

5.1.1 读图并解释复杂的技术图纸，电路图，布局图

5.1.2按照图纸测量和计算所要安装的部件的位置

5.1.3安装的准确性训练

5.1.4在给定的公差范围内安装控制组件并连线路

5.1.5安装导管、线槽、电缆训练

5.1.6电源和通讯系统布线训练

5.1.7操作面板的安装训练

5.1.8安全、有效地使用工具训练

5.2设计开发训练

5.2.1设计气动控制回路

5.2.2根据要求，安装、设置并调整机械零部件

5.2.3按照行业标准，正确安装电器、气动元件；连接电线及气管

5.3机器人基础功能实训

5.3.1机器人机械结构及工作原理认知

5.3.2机器人控制柜功能学习

5.3.3机器人示教器功能学习

5.3.4机器人示教器各功能菜单基本运用

5.3.5机器人基本控制指令实训

5.3.6编程控制机器人的简单动作实训

5.3.7编程控制机器人多轴联动实训

5.3.8机器人复杂运动编程指令实训

5.3.9转轴运动指令实训

5.3.10输入输出群指令实训

5.3.11输入信号指令实训

5.3.12通讯指令实训

5.3.13程序流程指令实训

5.3.14程序运行停止指令实训

5.3.15速度控制指令实训

5.3.16等待指令实训

5.3.17赋值指令实训

5.3.18负载定义指令实训

5.4安全控制实训

5.4.1PLC采集安全光幕信号实现安全生产、系统报警功能实训

5.4.2PLC、安全继电器实训

5.5人机界面功能实训

5.5.1触摸屏编程练习

5.5.2触摸屏与PLC、机器人通讯实训

5.5.3触摸屏编程实现远程控制实训

5.5.4触摸屏编程实现远程监控实训

5.6工业机器人行业应用训练

5.6.1码垛实训

5.6.1.1机器人对不同物料进行分类码垛实训

5.6.1.2机器人夹取物料进行纵横交错式码垛实训

5.6.1.3机器人夹取物料进行纵横交错式码垛及托盘自动供给实训

5.6.2弧焊轨迹实训

5.6.2.1机器人控制焊头进行方形轨迹运动实训；

5.6.2.2机器人控制焊头进行圆形轨迹运动实训；

5.6.2.3机器人控制焊头进行椭圆形轨迹运动实训；

5.6.2.4机器人控制焊头进行弧形轨迹运动实训；

5.6.2.5空间轨迹焊接实训

5.6.2.6空间轨迹宽、窄焊缝焊接实训

5.6.3点焊实训

5.6.3.1平面工件点焊实训

5.6.3.2利用两轴旋转单元点焊训练

5.6.4入库出库训练

5.6.4.1工件传输，检测、入库训练

5.6.4.2工件出库、检测、传输、分拣训练

5.6.4.3利用触摸屏入库出库训练

5.6.5车铣加工上下工件训练

5.6.5.1机床门自动开启与机器人联动控制训练

5.6.5.2机床门自动开启控制及工业机器人上下工件训练

5.6.6点胶、涂胶训练

5.6.6.1平面点胶实训

5.6.6.2灯罩涂胶实训

5.6.6.3玻璃涂胶实训

5.6.7抛光训练

5.6.7.1平面抛光训练

5.6.7.2利用单轴旋转单元抛光训练

5.6.8分拣训练

5.6.8.1利用传感器分拣实训

5.6.8.2利用重量检测分拣实训

5.6.8.3利用视觉检测分拣实训

5.6.8.4分拣及托盘回收实训

5.6.9装配训练

5.6.9.1利用传感器对桶体、桶盖装配