【信息发布时间:2020-07-02 阅读次数:】 【我要打印】 【关闭】
南通市政府采购中心:
我单位委托你中心办理下列服务类项目的政府采购事宜,同时授权并接受由评委会(谈判、询价小组)按规定程序和评标(评分)办法评审并确定的中标(成交)供应商,按规定时间及时与中标(成交)供应商签订合同,按合同约定支付采购资金。因合同履约等产生的纠纷,由我单位负责协调处理。
项 目 名 称 |
国家级高技能人才培训基地 工业机器人应用与维护项目 |
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方案 设计单位 |
南通工贸技师学院 |
采购 预算总额 |
182万元 |
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论证聘请 专家名单 |
由市采购中心定 学校代表: 丁峰 |
建议 采购方式 |
单一来源 |
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项目是否 列入年度部门预算 |
是 |
项目是否 属调整或调增 |
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项目是否 已履行报批手续 |
是 |
项目资金是否 己落实到位 |
是 |
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是否需要召开 答疑会、现场考察 |
是 |
是否接受超过 采购预算的投标 |
否 |
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经办人 |
|
联系 电话 |
|
手机 |
|
|
|
传真 |
|
国家级高技能人才培训基地
工业机器人应用与维护专业设备清单
序号 |
名 称 |
规格 型号 |
单位 |
数量 |
1 |
全国工业机器人技术应用技能大赛设备 |
栋梁 DLDS-3717 |
套 |
1 |
2 |
职业类大赛指定设备:工业机器人PCB异形插件工作站 |
华航唯实CHL-DS-01型 |
套 |
1 |
3 |
工业机器人多功能模块化开放式实训设备 |
栋梁 DLRB-341M |
套 |
2 |
4 |
离线仿真编程软件 |
埃夫特ER_Factory |
点 |
30 |
5 |
RobotArt工业机器人离线编程软件 |
V6 |
节点 |
8 |
6 |
工业机器人plc实训装置 |
|
套 |
1 |
7 |
工业机器人在线教学就业平台(学徒宝试用) |
|
点 |
10账户 |
设备技术方案
本系统采用模块化、开放式设计,由工业机器人基础实训台和集成训练模块组成;其中,工业机器人基础实训台主要由六轴机器人、四轴机器人、工业视觉相机、移动输送系统AGV、PLC控制单元、触摸屏等组成,主要功能为完成各种集成训练模块产品的传输、识别、装配、检测与入库任务;集成训练模块根据装配任务的不同,分为七个训练模块,分别为:指尖陀螺压装模块、数字键盘全自动装配模块、双机器人协同的无线鼠标装配模块、工件全自动打磨模块、机器人全自动礼品包装模块、多品种物料转运及码垛模块和书签全自动分拣模块。其中训练模块由相对应的原材料库、成品库、传送机构和工装夹具构成; 在进行不同的装配任务训练中,只需将对应训练模块安放在工业机器人基础实训台上即可。
DLDS-3717工业机器人技术应用系统组成:
1. 工业机器人基础操作台
1#操作平台2#操作平台
由六轴机器人、四轴机器人、工业视觉相机、PLC控制单元、触摸屏、AGV等组成,1#操作平台可单独使用,也可配合2#操作平台组合使用,主要功能为完成各种集成训练模块产品的传输、识别、装配、检测与入库任务。
通用模块 |
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序号 |
名称 |
图片 |
说明 |
1 |
视觉光源模块 |
|
放置在缓存区托架旁边,配合四轴机器人,进行物料分拣和定位。
|
2 |
托盘支架 |
|
可放置成品托盘或原料托盘。共2件。
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3 |
六轴机器人 |
|
|
4 |
快换夹具支架 |
|
用于放置快换夹具。
|
5 |
转盘机构 |
|
放置在四轴和六轴机器人之间,负责转运物料,由伺服电机驱动谐波减速机提供旋转动力。
|
6 |
气源处理 |
|
包含过滤调压器、油雾器、两通阀、两位五通阀、三位五通阀。
|
7 |
移动输送系统 |
|
在原料区托架和缓存区托架之间转运托盘 |
8 |
缓存区托架 |
|
|
9 |
缓存区托架及光源 |
|
|
10 |
四轴机器人底座A |
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11 |
四轴吸盘夹具D20 |
|
七巧板 纪念币
|
12 |
四轴机器人 |
|
|
三、系统主要技术参数
(一)输入电源:单相三线 AC220V±10% 50HZ,
(二)工作环境:温度-10℃-+40℃,相对湿度<85%(25℃),无水珠凝结海拔<4000m
(三)输出电源:直流稳压电源:24V/3A。
(四)设备尺寸:
1#操作平台:1700*1000*1600 (L*W*H)
2#操作平台:1700*950*1200 (L*W*H)
(五)安全保护功能:有短路保护、过载保护、急停保护等。
(六)触摸屏:7寸
(七)六关节工业机器人
六关节机器人技术规格
序号 |
项目 |
参数 |
|
1 |
轴数 |
6 |
|
2 |
最大运动范围 |
628mm |
|
3 |
最大负载 |
3kg |
|
4 |
重复定位精度 |
±0.02mm |
|
5 |
最大运动速度 |
J1轴 |
230°/sec |
J2轴 |
230°/sec |
||
J3轴 |
250°/sec |
||
J4轴 |
320°/sec |
||
J5轴 |
320°/sec |
||
J6轴 |
420°/sec |
||
6 |
最大运动范围 |
J1轴 |
±167° |
J2轴 |
+90°/-130° |
||
J3轴 |
+101°/-71° |
||
J4轴 |
±180° |
||
J5轴 |
±113° |
||
J6轴 |
±360° |
||
7 |
腕部最大允许扭矩 |
J4轴 |
4.45Nm |
J5轴 |
4.45Nm |
||
J6轴 |
2.2Nm |
||
8 |
腕部最大允许惯量 |
J4轴 |
0.27gm2 |
J5轴 |
0.27kgm2 |
||
J6轴 |
0.03kgm2 |
||
9 |
数字量输入端子 DI数量 |
8个 |
|
10 |
数字量输出端子 DO数量 |
8个 |
|
11 |
通信方式 |
TCP/IP,Modbus-TCP |
(八)SCARA机器人技术规格
序号 |
项目 |
参数 |
|
1 |
轴数 |
4 |
|
2 |
臂长 |
400mm |
|
3 |
Z轴行程 |
150mm |
|
5 |
重复定位精度 |
X/Y轴 |
±0.01mm |
|
Z轴 |
±0.01mm |
|
|
R轴 |
±0.005° |
|
7 |
最大运动速度 |
X轴 |
600°/s |
Y轴 |
600°/s |
||
X、Y轴合成 |
6.3m/S |
||
Z轴 |
1.3m/S |
||
R轴 |
1667°/s |
||
8 |
最大运动范围 |
X轴 |
±127o |
Y轴 |
±142o |
||
Z轴 |
150mm |
||
|
|
R轴 |
±360o |
9 |
数字量输入端子 DI数量 |
≥8个 |
|
10 |
数字量输出端子 DO数量 |
≥6个 |
|
11 |
通信方式 |
MODBUS-TCP、TCP/IP、含动态追踪功能 |
|
12 |
扩展功能 |
机器人控制器 自带PLC功能 |
|
13 |
扩展功能 |
机器人控制器 自带外部轴控制功能 |
(九)PLC技术规格
序号 |
项目 |
指标 |
1 |
输入点数 |
16 |
2 |
输出点数 |
14 |
3 |
可扩展性 |
可根据需要扩展AD,DA,PT,TC 模块和远程模块 |
4 |
通信方式 |
TCP/IP、Modbus TCP,Modbus RTU,支持无线WIFI |
(十)HMI技术规格
序号 |
项目 |
指标 |
1 |
尺寸 |
≥7寸 |
2 |
通信方式 |
Modbus TCP, RS485 |
3 |
扩展功能 |
支持SD卡扩展 |
(十一)移动输送系统(AGV)技术规格
参数 |
指标 |
备注 |
外形尺寸(长宽高) |
35*29*17cm |
|
精度 |
±1cm |
|
传感器 |
光电传感器/超声波传感器 |
|
通信方式 |
wifi |
|
CPU |
STM32F103 |
|
导航方式 |
磁导航 |
|
顶升电机 |
直流推杆电机 |
|
行走电机 |
直流电机 |
|
(一)基于机器人自动上下料的指尖陀螺压装生产任务
(二)数字键盘全自动装配任务
(三)基于双机器人协同的无线鼠标生产任务
(四)工件全自动打磨工作任务
(五)机器人全自动礼品包装任务
(六)多品种物料转运及码垛任务
(七)书签全自动分拣任务
可考核的知识及技能点
(一)六轴机器人的认识以及应用
(二)六轴工业机器人安装
(三)四轴工业机器安装及应用
(四)四轴机器人实训及标定
(五)六轴机器人实训及标定
(六)AGV认知及应用
(十)视觉检测模块电气调试
(十一)成品库的组装与安装调试
(十二)切割工艺模拟装置的安装
(十三)机器人与PLC通信的应用
(十四)检测开关的应用
(十五)多种传感器的应用
(十六)气动元件的应用
(十七)PLC的应用
(十八)可视化人机界面的应用
(十九)气路和电路搭建
(二十)机械部分组装和拆卸
(二十一)系统故障诊断与维护
.1 产品介绍
当前社会,信息化和互联网已经深入到每一个人的生活中,以电脑、通讯、消费性电子为主的3C产品消费也成为人们的最大消费之一。由于3C产品品目繁杂、订单化生产、产品质量要求高,使得生产企业在实际制造过程中需要依赖大量的操作工人,在规定的较短时间内完成动作单一重复性工作,劳动量强度极大。随着大量采用高响应驱动技术和轻量化结构设计,桌面式低负载工业机器人已成功应用于3C电子产品的生产制作过程中,代替人工完成动作单一、劳动强度大的分拣、安装、检测等工序,提高产品生产效率并保证高良品率。
工业机器人PCB异形插件工作站,如图 1所示,以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心,在操作平台的四周合理分布有4种不同工艺应用的机器人工具以及涂胶单元、搬运码垛单元、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测及光源单元、螺丝供料单元、总控系统及操作面板等组件。工作站深度集成了离线编程技术,软件中不仅包含了与硬件平台的相符三维模型资源,还大大简化了涂胶及搬运码垛工艺实现的编程应用过程、提高轨迹复现精度、避免发生碰撞干涉。工作站包含了涂胶工艺、搬运码垛工艺、分拣工艺、装配工艺等工业机器人最典型应用,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,完全来源于工业应用现场的特征也使该工作站更加适合于作为职业技能竞赛平台。
图 1 工业机器人PCB异形插件工作站
工业机器人PCB异形插件工作站融合了工业机器人维护及操作、系统安装及调试、现场示教编程及调试、离线编程及应用等技能要求,以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线,产品分为异形芯片零件、PCB电路板和盖板代表不同产品,采用模拟化设计提高装配产品的复用率,如图 2所示。
图 2 电子产品PCB异形芯片插片产品
.2 技术参数
l 输入电源:交流单相220V,频率50Hz
l 额定功率:5kW
l 安全保护:急停开关、漏电保护、短路保护、过载保护
l 整体尺寸:2200mm×1350mm×1500mm
.3 实训项目
l 工作站结构认知
l 关键设备的特性和参数设置
l 工业机器人手动控制及基本参数设置
l 工业机器人IO通信及总线通信
l 工业机器人单轴运动与线性运动控制
l 工业机器人工具TCP参数标定
l 工业机器人工件坐标系参数标定及多坐标系切换
l 工业机器人多类型工具快速更换
l 简单平面轨迹、复杂空间轨迹编程
l 物料搬运与码垛实训
l 产品外壳涂胶实训
l 零件颜色、轮廓等视觉检测应用实训
l 零件尺寸、位置等视觉检测应用实训
l 锁螺丝装配实训
l 基于RobotArt的工作站模型环境搭建与配置
l 基于RobotArt的涂胶离线编程应用
l 基于RobotArt的搬运码垛工艺离线编程应用
.4 主要配置
l 工业机器人:ABB IRB 120、STEP SD500
l PLC:SIEMENS
l 模拟工艺:码垛、涂胶、分拣、装配
l 机械快换:EINS
l 视觉检测:OMRON
l 气动组件:AirTAC、SMC
l 电气组件:OMRON、Schneider、Rittal
.5 核心功能
工业机器人PCB异形插件工作站以3C典型产品的生产装配过程为主线,包含了涂胶、搬运码垛、视觉分拣、装配、锁螺丝、检测等工艺过程,所有涉及设备均合理布置在工作站台面上,方便查看设备状态和操作编程,布局方式如图 3所示。
图 3 工业机器人PCB异形插件工作站布局
工作站选用桌面型工业机器人用来将所有加工工序串联起来,可根据学校需求更换不同品牌近似规格型号的产品,为确保设备使用一贯性和稳定性,建议采用瑞士ABB品牌的IRB 120型、中国新时达品牌的SD 500型,如图 4所示,两款工业机器人的额定负载、工作范围和重复定位精度基本相同,小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等行业,同时较小的工作半径和额定负载,在保证功能实现效果的前提下,确保教学和竞赛安全,防止发生人员以外,满足工作站使用要求。
图 4 可选工业机器人型号
工业机器人工具种类直接决定了工业机器人的应用功能,如图 5所示,4种不同功能的工具覆盖了活塞发动机生产的完整过程,多个工具都采用复合设计,以实现不同的工艺功能。所有工具均采用工业级工具快换系统,实现了无需人为干预,工业机器人可在不同工具间自由切换,同时确保气路、电路信号通信正常,大大扩展了工业机器人的应用能力。涂胶工具采用仿形设计,内部安装可轴向移动的颜色笔可以在涂胶模块上按轨迹要求涂绘;夹爪工具利用气缸驱动,采用平行二指形式,可以稳定夹取码垛物料;吸盘工具采用双功能设计,即可稳定吸取异形芯片,又可吸取盖板;锁螺丝工具可以将供螺丝组件提供的螺丝按照指定锁紧力矩将盖板和PCB电路板锁固。
图 5 工具快换系统及工具
涂胶单元是将工业机器人对产品装配前的涂胶工艺进行功能抽象化,工业机器人抓持涂胶工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同产品外轮廓轨迹上模拟工艺过程,如图 6所示,保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。利用涂胶模块和所提供的不同内容的轨迹图纸,利用涂胶工具,同时可以完成工业机器人脱离工艺应用的基础操作和编程教学应用。
图 6 涂胶单元
搬运码垛单元是将工业机器人对产品搬运码垛工艺进行功能抽象化,工业机器人抓持夹爪工具将已完成生产的方形产品由原料台按照要求搬运码垛到指定位置,如图 7所示,提供两种不同类型的仓储料库,可以模拟传送带队列式供货和平台堆垛,通过对物料转移过程和堆垛形式的要求增加教学多样性,提高编程复杂度。
图 7 码垛单元
异形芯片原料单元用于存放不同类型的异形芯片,通过形状不同代表不同种类、颜色不同代表不同型号,异形芯片装配单元提供多个装配工位,如图 8所示,分别用于不同产品的装配和检测。不同产品对芯片种类、数量的要求不一,需要工业机器人根据要求从异形芯片原料单元中选取所需的芯片后放置到指定位置,在完成所有芯片的安装后,为产品安放盖板并锁紧固定螺丝。
图 8 异形芯片原料单元及装配单元
视觉检测及光源单元可以对工业机器人所选取芯片的颜色、形状、位置等信息进行检测和提取,如图 9所示,并将检测结果传输给工业机器人,以辅助其完成后续动作。视觉镜头配套检测光源,可以尽量避免环境光源对检测结果的影响。采用倒置式安装,可以使机器人手持零件进行检测,减少周边配套设备,简化机器人轨迹动作。
图 9 视觉检测单元
工作站为方便教学和竞赛使用,在平台上布置了云监控,如图 10所示,利用互联网可将设备的实时操作过程在大尺寸教学终端中进行展示,避免了集中式教学学生围观又无法切实看清教师操作过程的问题,也可以在竞赛过程中实现直播提高观赏度,同时方便教师对学生的操作流程进行实时点评,提高教学指导效果,存储在系统中的录像实现对操作过程可追溯,为竞赛过程中争议事件提供佐证材料。同时,在工作站操作正面,利用线性光栅作为安全保护措施,当操作人员进入危险区域时,工作站会蜂鸣报警,并降低工业机器人运动速度,甚至触发急停,以避免危险发生。
图 10 云监控及安全光栅
离线编程软件选用可同时支持ABB IRB 120和新时达 SD500两种工业机器人的RobotArt软件,采用独家解算算法并已申请软件著作权,集成了计算机三维实体显示、系统仿真、智能轨迹优化、运动控制代码生成等核心技术,使得工业机器人获得了更加强大的“大脑”,可以轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现,在计算机上完成轨迹设计、规划、运动仿真、碰撞检查、姿态优化,最后直接生成工业机器人控制器所需的执行运动代码,同时还提供了方便的轨迹整体优化、工艺过程设计和空间校准算法,缩短了工业机器人的停机调试时间,为工业机器人实现更广泛的应用提供技术支撑。
技术方案
图片仅供参考,以实际方案文字为准
一、 设备概述
目前我国职业教育,针对工业机器人的应用训练主要分为两部分,即:工业机器人基础编程操作训练和工业机器人系统集成训练。前者利用不需要其他可编程设备配合的工艺模块或固定程式的工艺模块训练,后者需要将工业机器人和其他外围系统组成一个统一的系统进行编程调试,涉及 PLC、触摸屏、驱动装置等。
目前国内相关训练设备各功能结构固定在一个操作平台上,且控制回路均已提前连接完毕,不能支持外围系统的二次开发, 这样学生实际训练操作过程中,容易因各种原因损坏与当前训练项目不相关外围设备;动手能力与创新能力得不到很好锻炼,只能练习单一的程序编制。因此该类设备性价比低,容易造成学校和培训机构重复购置功能相近的装置或设备,造成投资浪费;从使用效果来看,因开放度不够,学习者对控制系统学习的效果也不佳。
二、 设备组成
本实训系统的研发目的在于克服上述不足,提供一种模块式工业机器人开放式实训系统,以解决上述问题。该系统包括工业机器人本体、基础平台、系统控制单元模块、基础训练模块、系统执行机构模块和可移动电脑推车六部分。
2.1 工业机器人本体(可根据客户需求,选型ABB、法那科、库卡、安川四大家族工业机器人或其它品牌机器人)
2.2 ABB机器人简介
IRB_120 是ABB新型第四代机器人家族的最新成员,也是迄今为止ABB制造的最小机器人。IRB_120具有敏捷,紧凑,轻量的特点,控制精度与路径精度俱优,是物料搬运与装配应用的理想选择
ABB机器人IRB120-3/0.58,有效负载3kg,臂展0.58米,配套工业紧凑型控制器,带机器人控制软件;控制器220V电源,本体到控制器3~7m长电缆;示教器具中文操作界面,本体到示教器3~7m长线缆;带DC24V 16in/16out IO卡;远程机器人系统备份与恢复功能;具有自动工具重量与载荷检测设定功能;在机器人使用寿命内,使用机器人离线软件进行实时程序、机器人3D动态动作监控;具有机器人全寿命保养自动维护检测系统功能;具有电池电量环保节省功能;机器人控制系统原配固态存储器容量1G,并支持USB扩展为副存储器;具有机器人运动轨迹实时微调功能;
2.2.1机器人本体(IRB120)
A. 规格
a) 型号:IRB 120
b) 工作范围:580mm
c) 有效荷重:3Kg(4Kg)
d) 手臂荷重:0.3Kg
B. 特性
a) 集成信号源:手腕设10路信号
b) 集成气源:手腕设4路空气 (5 bar)
c) 重复定位精度:0.01 mm
d) 机器人安装:任意角度
e) 防护等级:IP30
f) 控制器:IRC5紧凑型 / IRC5单柜或面板嵌入式
C. 工作范围
a) 轴1旋转:+165°~-165°
b) 轴2手臂:+110°~-110°
c) 轴3手臂:+70°~-90°
d) 轴4手腕:+160°~-160°
e) 轴5弯曲:+120°~-120°
f) 轴6翻转:+400°~-400°
D. 最大速度
a) 轴1旋转:250°/s
b) 轴2手臂:250°/s
c) 轴3手臂:250°/s
d) 轴4手腕:320°/s
e) 轴5弯曲:320°/s
f) 轴6翻转:420°/s
E. 性能
a) 1 kg拾料节拍
b) 25×300×25mm:0.58 s
c) TCP最大速度:6.2 m/s
d) TCP最大加速度:28 m/s2
e) 加速时间:0-1 m/s 0.07 s
F. 电气连接
a) 电源电压:200-600 V,50/60 Hz
b) 额定功率:3.0kVA(变压器额定功率),0.25 kW(功耗)
G. 物理特性
a) 机器人底座尺寸:180×180 mm
b) 机器人高度:700mm
c) 重量:25kg
H. 环境
a) 运行中环境温度:+5°C(41°F)至 +45°C(122°F)
b) 运输与储存时温度:-25°C(-13°F)至 +55°C(131°F)
c) 短期最高温度:+70°C(158°F)
d) 相对湿度最高:95%
e) 噪音水平最高:70dB(A)
f) 安全性:安全停、紧急停,2通道安全回路监测,3位启动装置
g) 辐射:EMC/EMI屏蔽
2.2.2机器人控制器(IRC5紧凑型控制器)
A. 规格
a) 控制器硬件:
i. 多处理器系统
ii. PCI总线
iii. 大容量闪存盘
iv. 防掉电备用电源
v. U盘接口
b) 控制软件:
i. 成熟的实时操作系统
ii. 高级RAPID程序语言
iii. PC-DOS文件格式预装软件(以DVD为载体)
iv. 扩展功能组,另见RobotWare数据单
B. 电气连接
a) 电源:单相220/230 V,50-60 Hz
C. 环境
a) 环境温度:+0°C(32°F)~ +45°C(122°F)
b) 相对湿度:最高95%
c) 防护等级:IP20
d) 达标:
i. 机械指令98/37/EC条例
ii. 附录II B
iii. EN 60204-1:2006
iv. ISO 10218-1:2006
v. ANSI/RIA R 15.06 -1999
D. 维护:
a) 诊断软件
b) 恢复程序
c) 带时间标记登录
d) 支持远程服务
E. 安全性
a) 安全停、紧急停
b) 2通道安全回路监测
c) 3位启动装置
2.2.3示教器FlexPendant
a)重1 kg
b)彩色触摸屏
c)操纵杆
d)紧急停
e)支持惯用左/右手切换
f)支持U盘
基础平台
基础平台为所有控制模块与训练模块的载体。平台基体为工业铝型材结构,带有25mm的槽间距,配合公司开模定制的专利快换结构-槽板式插拔系统,保证可以在任何地方安装任何控制模块与实训模块。
固定座-固定时样式
固定座-拆卸方法
2.3 系统控制单元模块
图片仅供参考
控制单元模块包括PLC、触摸屏、电机驱动模块和继电器驱动模块,可涵盖系统集成执行机构所有驱动需求;其中电机驱动模块包括步进电机驱动、伺服电机驱动、三相交流变频驱动三种驱动方式;
系统控制单元设有动力插座和航空插座。动力插座可提供AC220V电压。航空插座与系统控制单元模块连接,方便与外围执行机构进行插拔。驱动输出和控制信号所用快速插孔规格不同。
2.4 基本训练模块
所有基础训练模块下方均设有快速安装座,在不用任何工具的情况下,可与基板快速连接,学生在训练时,只需选择不同的训练模块安装于平台即可,不需要连接系统控制单元模块。
2.4.1 平面描图轨迹模块
铝板加工制造;设置有一A4幅面铅笔绘图区,平面上雕刻有圆形、方形、矩形、曲线等不同规则的图案,机器人以笔形绘图夹具描绘图形,训练对机器人基本的点示教,直线、曲线运动轨迹的掌握;学习点的定位及机器人运动路线选择优化。
2.4.2 绘画拼图模块
该模块主要功能是提高学生学习兴趣和提高学生创新能力,可实现写字、绘画等功能、主要由绘图纸夹具、笔芯等组成。
2.4.3 零件码垛模块
零件码垛:物料块有圆柱形和正方形两种,操作者可选择摆放,机器人通过吸盘夹具按要求拾取物料块进行码垛任务;可自由组合码垛出多种形状;
练习对机器人码垛、阵列的理解并快速编程示教;
图块搬运:机器人通过吸盘夹具依次把一个物料板摆放好的物料拾取搬运到另一个物料板上;搬运形式可灵活组合。
2.4.4视觉检测模块
由相机、镜头、视觉处理软件、连接电缆、铝型材支架等组成。安装在检测物料上方,采用视觉系统检测工件颜色、形状。
具有总线通信功能,至少包含TCP/IP、MODBUS-TCP、UDP三种通讯协议,能够与PLC通讯,检测物品形状、颜色、缺陷、OCR文字识别,要求采用国产品牌。
帧率:37.5fps
镜头: 8mm焦距
光源:LED平板光源
视觉控制器:处理器Intel E3845;内存:4GB DDR3L;存储:32GB SSD
基础训练模块列表
序号 |
名称 |
图片 |
训练内容 |
1 |
绘画拼图模块 |
|
机器人点位示教,机器人轨迹 |
2 |
零件码垛模块 |
|
工业机器人关节运动指令\线性运动指令等 |
3 |
夹具库模块 |
|
工业机器人夹具设计、安装、快换 |
4 |
TCP标定针 |
|
工业机器人坐标点设定 |
5 |
平面描图轨迹模块 |
|
工业机器人复杂轨迹运动 |
6 |
曲面描图轨迹模块 |
|
工业机器人复杂典面轨迹练习 |
7 |
平板原料库模块 |
|
工业机器人搬运实操练习 |
8 |
立体仓储模块 |
|
工业机器人码垛实操练习 |
9 |
三色灯模块 |
|
训练学员对仓储技术的应用与实践 |
10 |
触摸屏按钮模块 |
|
训练学员对工控触摸屏和组态软件的应用 |
11 |
气源处理模块 |
|
|
基础训练模块规格/型号
序号 |
名称 |
主要机械部件规格\型号 |
材质 |
单台数量 |
功能 |
12 1 |
绘画拼图模块 |
整体尺寸(长宽高)394*287*155,包括绘画拼图平台、铝型材立柱、文件夹、快换座 |
铝合金
|
1套 |
绘画拼图平台,可快速更换纸张,可以练习机器人绘画、拼图、轨迹 |
13 |
零件码垛模块 |
整体尺寸328*148*150,包含定位板、支撑板、铝型材立柱、快换座
|
铝合金
|
1套 |
练习对机器人码垛、阵列的理解并快速编程示教的强化训练,工业机器人关节运动指令、线性运动指令、等 |
14 |
夹具库模块 |
整体尺寸130*110*155,圆珠笔夹具、双头吸盘夹具、单头吸盘夹具、标定件夹具,真空发生器
|
铝合金
|
1套 |
为整套设备提供夹具。 |
15 |
平面描图轨迹模块 |
整体尺寸240*200*170,平面雕刻板、定位板、支撑板、铝型材立柱、快换座
|
铝合金
|
1套 |
机器人以笔形绘图夹具描绘图形,训练对机器人基本的点示教,直线、曲线运动足迹的掌握;学习点的定位及机器人运动路线选择优化。 |
16 |
曲面描图轨迹模块 |
整体尺寸359*257*185,弧形曲面面板,刻有三角形、平行四边形、渐开线等图案,铝型材立柱,下装有快换座
|
铝合金
|
1套 |
满足工业机器人复杂典面轨迹练习,该技术主要用于焊接、抛光去毛刺领域。 |
17 |
平板原料库模块 |
整体尺寸348*148*160,定位板、支撑板、14个共10种不同外形和颜色的料块,快换座
|
铝合金
|
1套 |
满足工业机器人搬运、拼图、颜色分拣等实操练习 |
18 |
立体仓储模块 |
整体尺寸350*85*445,定位板、支撑板、铝型材立柱、底座,快换座 |
铝合金
|
1套 |
训练学员对仓储技术的应用与实践 |
19 |
三色灯模块 |
三色灯铝支架、快换座
|
|
1套 |
三色灯下方装有快换座和快插接头,训练学员对设备的故障检测、警报灯应用与实践 |
20 |
触摸屏按钮模块 |
碳钢喷塑斜面式支架、控制按钮
|
|
1套 |
训练学员对工控触摸屏和组态软件的应用 |
21 |
气源处理模块
|
两位五通电磁阀、阀座、调压过滤器、快换座
|
|
1套 |
训练学员对于气动元件的运用与实践。 |
2.5 执行机构模块
执行机构模块主要训练学员工业机器人和周边设备进行集成、联调能力,本内容需在学员熟练掌握工业机器人基础操作后进行。
所有执行机构模块控制信号与驱动信号全部以航空插头或厂家自带快插方式引出,通过航空线缆与系统控制单元模块快速连接,学生可自行设计控制线路、气动回路并编程调试。
2.5.1 车窗玻璃涂胶模块
动作流程:将汽车车窗送入工作区,汽车模型转盘转动定位,机器人拾取车窗玻璃,并配合涂胶机进行涂胶,最后把涂胶的玻璃安装到汽车模型上,一辆汽车完成后;汽车转盘转到下一个工位,继续完成下一台汽车装配;
组成:涂胶点胶模块、汽车模型、定位分度盘、车窗玻璃上料机构、吸盘夹具、工业传感器、无杆气缸、伺服电机等;
玻璃上料机构由无杆气缸驱动;
汽车模型分度盘由伺服电机驱动;
本模型配合机器人完成汽车模型的定位、车窗玻璃的点胶的功能。
2.5.2检测排列模块
待排列板存放在存储仓内,排列板采用梯形设计,摆放装置采用长边插入,分为左右两个方向,检测台由光纤传感器检测排列板的长边;
机器人通过吸盘夹具拾取排列板到检测台检测,根据检测判断玻璃长边选择插入方向;依次循环;
该模块训练对机器人有不同结果选择的精确定位。
2.5.3 模拟焊接模块
组成:本模块由铝合金支架、步进电机、减速器、夹具等组成,采用步进驱动,完成工件的旋转、定位;
模块功能:可完成夹持装配工件、模拟焊接等工件,以便机器人模拟进行焊接、装配作业。
2.5.4 圆料块供料模块
组成:主要由圆形亚克力料仓、气缸推料单元、光纤传感器检测单元组成;
功能:机器人根据传感器信号,将料仓内的工件,进行供料任务。
2.5.5 材料分拣模块
组成:主要由皮带传输单元、传感检测单元、推料单元组成;
功能:机器人根据传感器信号,将从皮带传输过来的工件,进行颜色和材质的分拣任务并传送到下一个工序完成其他要求任务。
执行机构模块列表
序号 |
名称 |
图片 |
组成 |
训练内容 |
1 |
检测排列模块 |
|
步进电机、光纤传感器、光纤放大器、三相异步交流电机、气缸、信号座、 快换座
|
工业机器人IO口通讯,程序编写与调试 |
2 |
车窗玻璃涂胶模块 |
|
光纤传感器、胶枪、运动台、有机玻璃料库、磁耦式无杆气缸、信号座、快换座 |
工业机器人与PLC通讯 |
3 |
车窗玻璃装配模块 |
|
伺服电机、减速机、电感传感器M8、400W伺服电机、 信号座、快换座
|
工业机器人程序调试、工业机器人与PLC通讯 |
4 |
圆料块供料模块 |
|
光纤传感器、光纤放大器、气缸、信号座、快换座、有机玻璃料仓(外直径50)
|
工业机器人IO口通讯,程序编写与调试 |
5 |
方料块供料模块 |
|
光纤传感器、光纤放大器、气缸、井式料仓,尼龙推板,快换座、信号座、
|
|
6 |
材料分拣模块 |
|
传感器、信号座、快换座、直流电机、气缸、输送带 |
工业机器人与PLC通讯,传感器安装、调试与应用 |
7 |
搬运机械手模块 |
|
传感器、信号座、直流电机、气缸、滚珠丝杠、快换座 |
工业机器人配合机械手进行物料搬运码垛应用 |
8 |
模拟焊接模块 |
|
步进电机、减速机、电感传感器、 信号座、快换座
|
步进电机应用; 机器人焊接应用 |
9 |
模拟去毛刺模块 |
|
直流电机、夹具、小磨头
|
工业机器人去毛刺应用 |
10 |
视觉检测模块 |
|
相机、镜头、控制器、光源 |
机器人与视觉通讯,视觉检测与调试 |
11 |
气动手指模块 |
|
|
|
12 |
视觉检测模块 |
|
|
|
13 |
电气控制模块 |
|
西门子1200系列PLC: 西门子通信模块、400W伺服驱动器、步进驱动器、西门子变频器V20 |
|
14 |
台体 |
|
整体尺寸1700*900*1600,水平调节脚轮,平台基板带有25mm的槽间距,其他各模块通过快换座可快速与此类基板连接除六轴工业机器人
|
|
15 |
静音气泵 |
|
|
|
复杂模块的规格/型号
序号 |
名称 |
主要电气部件及说明 |
主要机械部件规格\型号 |
材质 |
单台数量 |
功能 |
1 |
检测排列模块 |
直线步进电机;光纤传感器M6;光纤放大器; 交流三相异步电动机; |
整体尺寸701*160*220;料库和检测平台是不锈钢材质,排列平台,立柱,料块,快换座
|
不锈钢+铝合金
|
1套 |
直线丝杆步进电机的应用,光纤传感器的应用,工业机器人IO口通讯,程序编写与调试,变频调速的应用。 |
2 |
车窗玻璃涂胶模块 |
光纤传感器,胶枪; |
整体尺寸660*150*184;运动台,有机玻璃料库,磁耦式无杆气缸,快换座。
|
|
1套 |
无杆气缸的应用,胶枪的应用,工业机器人与PLC通讯 |
3 |
车窗玻璃装配模块 |
电感传感器M8 400W伺服电机
|
车辆大转盘直径420,车辆模型,伺服转角减速机,快换座
|
铝合金
|
1套 |
伺服电机和伺服控制器的应用,工业机器人程序调试,工业机器人与PLC通讯 |
4 |
圆料块供料模块 |
光纤传感器,光纤放大器;快插接头
|
推料气缸,有机玻璃料仓(外直径50),铝型材,快换座。
|
铝合金
|
1套 |
自动供料模块的应用,气动元件的使用,工业机器人IO口通讯,程序编写与调试 |
5 |
方料块供料模块 |
光纤传感器,光纤放大器
|
推料气缸,井式料仓,尼龙推板,快换座。
|
铝合金
|
1套 |
井式供料模块的应用,,气动元件的使用,工业机器人IO口通讯,程序编写与调试 |
6 |
材料分拣模块 |
直流电机、电感传感器、光电传感器;
|
气缸,输送带(宽38mm 厚1mm 周长856mm ),快换座
|
铝合金
|
1套 |
,输送带的应用,工业机器人与PLC通讯,传感器原理与应用,材料分拣的技术应用 |
7 |
搬运机械手模块 |
行程开关,直流电机,光电传感器
|
滚珠丝杠SFU16,尼龙拖链,迷你气缸,直线轴承,快换座。
|
铝合金
|
1套 |
滚珠丝杠的应用,拖链的应用,直线轴承的应用,工业机器人配合机械手进行物料搬运码垛应用 |
8 |
模拟焊接模块 |
步进电机:57系列 |
精密行星减速机57,水平式肘夹,铝合金支架,快换座。
|
铝合金
|
1套 |
为设备提供焊接平台,可快速更换不同的焊接元件,步进电机和步进驱动器的应用。 |
9 |
气动手指模块 |
|
真空发生器,气动手指,L形接头,铝合金夹指
|
|
1套 |
机器人可自主更换不同的夹具,完成不同的训练任务 |
10 |
模拟去毛刺模块 |
直流减速电机
|
钻夹头,羊毛抛光磨头。(为了人身安全考虑,此模块控制电机转速和磨头类型)
|
|
1套 |
去毛刺执行模块,小磨头可以快速更换 |
11 |
视觉检测模块 |
工业视觉系统:
|
铝型材,快换座。
|
铝合金
|
1套 |
机器人与视觉通讯,视觉检测与调试,机器人和视觉系统的联合应用。 |
12 |
电气控制模块
|
西门子1200系列PLC: 西门子通信模: 400W伺服驱动器 步进驱动器 西门子变频器V20: |
电气件安装用网孔板,端子接线板,四个调节
|
钣金喷塑
|
1套 |
|
13 |
台体 |
整体尺寸1700*900*1600 |
,水平调节脚轮,平台基板带有25mm的槽间距,其他各模块通过快换座可快速与此类基板连接 六轴工业机器人
|
铝合金型材,钣金喷塑护板
|
1套 |
|
三、教学资源包
1、设备说明书;
2、设备运行视频;
3、设备安装图纸及工艺要求。、
四、DLsoft-robotarm工业机器人虚拟拆装训练仿真系统软件
4.1 功能介绍:
该仿真系统采用3D技术与交互式动画相结合的方式,仿真拆装工业机器人机构结构,通过对机器人的3D模拟仿真拆装训练,可以在线将每个轴拆卸成独立的零部件,让学生掌握工业机器人的硬件组成、机器人结构分析、机器人电机安装、RV减速器、谐波减速器安装、机械件润滑、日常保养等机器人维护技巧。
4.2装配模式中的随机性
传统的拆装仿真软件中,零件多为顺序排列,学员即使掌握不了正确的装配顺序,一般依据软件内的有序零件排列也很完成整体机构的装配而使软件的练习效果减弱,起不到很好的训练作用。而在本系统装配模式中,每次点击进入装配场景后,桌面上散落的各种零件,其位置、角度均不同。通过这种随机机制,可以更好的训练学员进行装配。
4.3智能拆装助手
该仿真系统设有智能拆装助手,在学员还没有完全掌握工业机器人的拆装顺序、步骤时,只需通过简单的点击操作便可以实现分步式拆装、自动拆装、规定步序拆装等操作,教师可用此功能作为教学示教,学生利用此功能进行自主学习。
4.4 全方位零件展示方式
传统拆装软件,其零件展示方式一般以图标的形式存入列表,不直观。本系统以3D形式展示零件,设有零件视窗,零件视窗内可拖动零件实现360度全方位交互展示。
4.5 零件视察显示
鼠标移动到零件上的时候,零件会以高亮标识出示零件的名称、轮廓,方便识别。
4.6 摄像机位置追踪
当鼠标点击某个零件的时候,摄像机会平滑运动过度到该零件位置,操作简单。
4.7 场景切换:
系统内设简易和仿真两种场景模式供用户选择切换,仿真场景以实际工业机器人理实一体化教室为模型,设有理论学习区、讨论区、装配区、资料区等不同区域,给学生以真实学习环境。
4.8 画质与性能兼顾
仿真场景下画质光影都非常突出,场景的代入感十足。极简场景下,只显示必要物体,对机器配置要求比较低。不同电脑配置可以按需选择场景。
4.9 完美的比例适配
本系统可以完美的适配4:3、5:4、16:9/16:10等各种屏幕比例,不会出现菜单显示不全或比例不正常的现象
4.10 跨平台
本系统兼容Android、PC平台
五、 RobotStudio工业机器人离线仿真编程软件(ABB机器人)
软件简介:
A. 借助虚拟机器人技术进行离线编程,如同将真实的机器人搬到了您的PC机中!
B. RobotStudio以ABB VirtualController为基础,与机器人在实际生产中运行的软件完全一致。因此,通过RobotStudio可执行十分逼真的模拟,所用均为车间中实际使用的真实机器人程序和配置文件。
C. 离线编程是扩大机器人系统投资回报的最佳途径。借助ABB模拟与离线编程软件RobotStudio,可在办公室内完成机器人编程,无需中断生产。机器人程序可提前准备就绪,提高整体生产效率。
D. 借助RobotStudio提供的各种工具,可在不影响生产的前提下执行培训、编程和优化等任务,提升机器人系统的盈利能力,并让您获得多种利益:
E. 风险降低
F. 投产更迅速
G. 换线更快捷
H. 生产效率提高
六、 技术参数
1)输入电源:单相三线制 AC220V±10% 50Hz,
2)工作环境:温度-10℃-+40℃,相对湿度<85%(25℃),无水珠凝结海拔<4000m
3)电源控制:自动空气开关通断电源,有短路保护、过流保护系统。
4)外形尺寸:1700 mm×900mm×1600mm
七、实训项目
该系统支持以下实训内容:
1. 基础气动实验
l 控制技术的基础知识及相关术语: 控制回路、信号流,回路图的构成及绘制
l 气动元件的结构及其原理
l 气动基本控制回路
l 安全防护措施
l 实验回路故障分析及排除
2. 基础电路实验
l 电气基础知识
l 电气元件的结构及功能
l 控制回路的故障分析
l 电气元件的结构及功能
l 电气自保持回路
3. 机械结构及综合布线实训
模块化的功能设计,学员可以在正确使用的情况下进行多次拆装实验,提高学生对机械产品的直观认知性和技能操作水平,从而达到老师教学的目的和实现机电一体化教学的真正意义。
4. PLC控制技术实验
l 可编程控制器硬件认识与接线
l 可编程控制器基本指令练习
l 可编程控制器通讯练习
5. 工业机器人基础操作与编程
l 工业机器人本体与控制器的安装接线;
l 工业机器人初始化与参数恢复;
l 工业机器人与PLC的I\O通讯;
l 工业机器人I\O接线;
l 工业机器人码垛应用安装与接线;
l 工业机器人夹具选择与设计;
l 工业机器人码垛应用编程与调试;
l 工业机器人搬运应用安装与接线;
l 工业机器人搬运应用编程与调试;
l 工业机器人轨迹曲线编程与调试
l 工业机器人检测排列应用安装与接线;
l 工业机器人检测排列应用编程与调试;
一、机器人离线编程软件是一套独完整独立的机器人三维仿真编程环境系统。通过曲面曲线特征来计算机器人运动轨迹,保证轨迹的精度要求。
二、基于优秀3D内核技术开发,完全独立开发的软件,兼容第三方CAM软件功能。支持主流CAM软件刀路轨迹输入功能,完成比较复杂的CNC功能。
三、应用范围:搬运、码垛、喷漆、机械铣削加工、抛光、打磨、雕刻、激光切割、点焊、弧焊;可以根据软件用户的特殊需求进行开发和改进,实现特殊用途。
四、*提供两种工作模式:工具(TOOL)模式、零件(PART)模式,支持6关节、4关节、Scara、Delta等类型机器人,以及用户自定义运动机构,包含机器人运动学及速度规划算法功能。
五、*生产过程仿真功能,验证项目的可行性。
六、*支持主流的机器人,包括埃夫特、ABB、KUKA、川崎、安川、FANUC、Staubli、三菱等;仿真输出对应的机器人代码,可直接用于生产加工。
七、对于复杂的模型可以通过UG的CAM模块生成刀位文件,导入离线编程系统进行模拟仿真生成代码;支持CAD文件输入,文本轨迹生成等,可以完成绘图、平面文字书写或毛笔字书法等功能。
八、*支持任意数量外部附加轴功能,设备间可以进行位置动态绑定。
九、支持奇异点检查与控制。
十、支持运动范围、速度和加速度限制检查。
十一、离线编程输出程序可直接被机器人读取,并且导入现场机器人轨迹路径到仿真中。
十二、具有传送带、Buffer、传送链、AGV等物流仿真功能,对工厂布局以及物流过程进行仿真,获取生产信息数据。
十三、支持机器人是机器人示教器编程,用户可以在虚拟的HMI界面上对虚拟机器人进行编程操作。
十四、支持用户自定义运动机构并提供二次开发接口,用户自己编写运动学算法。
十五、软件采用多任务控制逻辑,因此在虚拟环境中用户可以实现同时对多台机器人,以及所有运动设备、输送设备的的运动仿真控制。
模型轻量化处理模块,可以将STP格式数模进行轻量化处理。
十六、自动计算机器人运动范围及最大矩形空间。
十七、焊接过程焊缝生成模拟,喷涂过程喷涂效果模拟。
十八、支持与PLC在线通讯,实现自动化PLC程序的虚拟调试。
十九、具体工艺应用:
(一)喷涂
? 完成喷涂机器人程序离线编程
? 喷涂可以根据不同类型的产品快速创建轨迹点
? 根据工件模型创建三次样条线轨迹,保证运动轨迹的均匀度
? 可以创建各种规则形状的轨迹线
? 喷涂效果的仿真验证
? 喷涂节拍仿真
(二)打磨
? 完成铜件、锌合金件打磨等卫浴行业机器人离线编程
? 完成现场设备位置标定
? 自动提取工件模型轮廓数据
? 进行打磨程序仿真验证及速度设定
? 验证打磨节拍
(三)机械加工
? 自动完成镗孔,平面铣削程序的编程
? 通过导入刀路轨迹生成机器人程序,用于零件加工
? 加工节拍仿真等
(四)离线软件生成的书法轨迹
(五)柔性制造过程仿真
(六)PLC程序虚拟调试
(七)码垛工艺仿真
(八)多机器人(带行走轴)协同点焊
(九)物流仿真
(十)CAM功能
根据三维模型和工艺参数,自动规划机器人轨迹,增加加工工艺数据,便于一次性输出机器人控制程序。
1 软件概述
随着工业机器人技术的发展,高精度、高性能、高智能工业机器人相继问世,助其不断地扩展应用领域。不同于简单的物料搬运、码垛应用,新兴工业机器人应用需要更高精度轨迹和复杂工艺支持,导致了传统示教编程和语言编程无法完全满足。同时在线操作和调试使得工业机器人必须停机配合,致使生产线停产,造成企业损失。工业机器人离线编程技术集成了计算机三维实体显示、系统仿真、智能轨迹优化、运动控制代码生成等核心技术,使得工业机器人获得了更加强大的“大脑”,可以轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现,在计算机上完成轨迹设计、规划、运动仿真、碰撞检查、姿态优化,最后直接生成工业机器人控制器所需的执行运动代码,同时还提供了方便的轨迹整体优化、工艺过程设计和空间校准算法,缩短了工业机器人的停机调试时间,为工业机器人实现更广泛的应用提供技术支撑。
RobotArt工业机器人离线编程软件,华航唯实掌握核心算法并申请了软件著作权,如图 11所示,已经在工业机器人应用领域取得初步成功,切实解决了实际应用问题,打破了国外软件垄断局面。RobotArt工业机器人离线编程软件充分考虑到软件应用特点,实现了功能最优化、使用简易化、界面人性化、操作统一化,在教育领域为学校提供教育版,提供专业的技术支持和二次开发服务,实现教学功能定制化。
图 11 RobotArt工业机器人离线编程软件著作权
2 推荐硬件配置要求
l 操作系统:Windows 7/Windows 8/Windows 8.1/Windows 10(32bit/64bit)
l 网络要求:程序运行过程中稳定访问互联网
l CPU:Intel i5及以上,主频3.2GHz
l 内存:DDR4 8GB
l 显卡:NVIDIA显示芯片,独立2GB显示内存
l 参考电脑型号:联想扬天A6860f,戴尔V3000-24N8,惠普580-056cn等
3 特色功能
3.1 多品牌工业机器人离线编程功能
RobotArt工业机器人离线编程软件采用独家解算算法,可以支持市面上所有品牌工业机器人的离线编程操作,目前模型库中已附带KUKA、ABB、STAUBLI、广州数控、新时达等品牌工业机器人模型,可以导入三维模型并进行轨迹规划,采用通用化空间正逆解算算法真实仿真运动过程,一键即可完成复杂的程序编译过程,直接生成运行所需要的控制代码文件,如图 12所示,简化工业机器人编程过程,统一编程接口,提高应用效率。
图 12 多品牌工业机器人离线编程支持
3.2 基于CAD数据的轨迹设计
RobotArt工业机器人离线编程软件采用通用的3D核心模块,提供了基础的曲线、曲面及实体建模功能,满足简单建模需求,同时RobotArt工业机器人离线编程软件独家提供了丰富的模型文件接口,包含了通用标准三维模型格式如step、igs、stl、x_t,以及市面上广泛使用的三维设计软件如UG的prt、ProE的prt、CATIA的CATPart、Solidworks的sldpart,方便用户在不同软件中建立真实的工作环境并导入到RobotArt工业机器人离线编程软件中,提高设计环境真实度。软件操作过程与通用3D CAD软件基本相同,在教学上具有延续性,如利用三维球对模型位置和姿态进行调整等,便于学生掌握软件操作。
同时RobotArt工业机器人离线编程软件的工业机器人轨迹生成采用基于CAD模型数据技术,可通过实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹,简化轨迹生成步骤,提高轨迹精度。
3.3 灵活的编程模式和轨迹优化功能
工业机器人在真实应用时,会根据不同需求采用工业机器人手持工具或手持工件两种方式实现,有时因为空间限制或成本要求,一个工业机器人工位需要完成多个工序功能,要求工业机器人配合快速更换工具实现多种末端执行器自动替换。RobotArt工业机器人离线编程软件为解决此类应用问题,将轨迹仅与工件和工具关联,可以实现手持工具和手持工件两种轨迹编程模式自由切换,并对多个工具进行定义编程,多个工序一次实现,简化编程流程,充分模拟真实应用效果。
RobotArt工业机器人离线编程软件提供了多种工具用来解决轨迹优化过程可能出现的问题:利用仿真实时碰撞检查工具可以检查编程结果在仿真运行过程中模型间的碰撞,防止真实应用时发生危险;利用轨迹分析工具可以对工业机器人的可达性、姿态奇异点和轴超限进行检查,以提示设计人员对轨迹进行调整,避免实际运行中的无故停机,提高调试效率;利用独家算法的智能轨迹优化工具,采用可视化界面实现复杂轨迹的优化调整,规避不可达点、姿态奇异点和轴超限点,简化轨迹优化操作过程,如图 13所示。
图 13 轨迹分析工具及优化
3.4 多机器人联动仿真
在真实生产应用中,由于工艺要求复杂、产品结构特殊等原因,同一工位处经常需要多个机器人互相配合完成要求的加工动作,有时甚至需要两到三个机器人联动完成复杂空间轨迹的动作,这使得工业机器人的工作环境极为复杂,容易发生碰撞等危险,在编程调试过程中,需要更加细致和小心,也对工作站的整体设计提出了更高的要求。RobotArt工业机器人离线编程软件利用独家的轨迹关联技术,可以在同一三维环境下导入多个不同品牌、不同型号的工业机器人,并对每一个工业机器人进行轨迹编程,如图 14所示。利用IO关联控制技术可以实现多个机器人之间轨迹的联动控制,从而达到完全模拟真实状态下,工业机器人的仿真过程,从而在虚拟环境中对工业机器人的工作空间进行碰撞检查,避免危险发生,同时也可以直观地验证多机配合情况下轨迹的复现效果,提高程序调试效率,缩短设备停机时间。
图 14 多机器人联动仿真
3.5 第七轴扩展及变位机应用
最常用的串联六自由度关节型工业机器人,因其结构特点使其工作范围为近似球型,与人的工作范围相同。但随着应用形式的扩展,大幅度提高工业机器人的工作范围成为了主要需求。但单纯增加工业机器人工作半径,不仅严重影响了有效负载和重复定位精度两大指标,还使得成本大幅提升,得不偿失。为此,利用线性行走模块使工业机器人增加第7轴实现沿一维自由运动,从而将球形工作范围迅速扩展成为圆柱形空间,且高精度导轨和高性能伺服技术的发展也确保了优良的定位精度,成为了当前主流应用方式。RobotArt工业机器人离线编程软件为解决该应用问题,将轨迹与机器人在几何关系上解耦,实现了机器人动态实时跟踪轨迹运动仿真,不论机器人运动到任何位置都可准确定位到目标轨迹点,同时对当前状态下的机器人轨迹数据进行输出,实现扩展第7轴的离线编程应用,如图 15所示。
图 15 扩展第7轴的编程仿真应用
在焊接应用过程中,由于焊接零件的尺寸及焊缝轨迹的要求,经常需要工业机器人配合变位机实现单工位下多个焊接工序的加工过程。对于非联动的变位机应用,示教编程还可以勉强应付,但当需要应对贯穿线等复杂轨迹加工时,需要工业机器人与变位机联动完成,即加工过程中工业机器人和变位机同时运动,这使得传统示教编程基本无法满足,必须依靠离线编程实现,以满足高精度加工需求。RobotArt工业机器人离线编程软件中提供了单轴L型、单轴H型、单轴转盘型、双轴等不同形式的变位机,方便不同应用工况下的快速部署与应用,也提供了自定义变位机的接口,满足定制化需求,如图 16所示。
图 16 变位机联动轨迹规划及仿真
3.5 快换工具应用支持
在自动化生产线中,由于空间、成本等因素限制,经常会要求单一工业机器人完成多种工艺过程,如搬运装配复合、点焊抓取复合、装配检测复合等等,这使得工业机器人需要能够自动更换末端执行器。为满足该工业需求,工业机器人用快换工具应运而生,分为机器人端和工具端,机器人端安装在机器人法兰盘上,可以与同规格的工具端实现快速装配和分离,采用气动控制。RobotArt工业机器人离线编程软件利用独家的轨迹关联技术,实现同一工业机器人不同工具间的轨迹匹配,完全模拟了真实快换工具的应用方式。同时针对快换动作特点,增加了抓取、放回工具的快捷工具,简化了编程过程,提高了应用效率,如图 17所示。
图 17 快换工具应用支持
3.6 丰富的工艺工具包
为满足工业机器人不同工艺应用需求,RobotArt工业机器人离线编程软件提供了工艺工具包以解决实际应用问题,如图 18所示:可以根据需求自定义工具模型和坐标参数,满足个性化工作站设计要求;通过多点智能匹配算法可实现虚拟设计环境与真实应用环境的坐标变换,在轨迹轮廓不变的情况下对所有标志点进行变换,提高适应性;可利用搬运码垛工艺包真实还原工业机器人抓取物料搬运并摆放的整个工艺过程,避免与环境中其他设备的碰撞;利用点云数据直接生成打孔轨迹,简化轨迹编程过程;利用CAM软件生成的复杂APT Source或NC格式G代码文件生成数控加工轨迹,完成复杂轮廓轨迹或立体模型雕刻。
图 18 工艺应用工具包
3.7 定制教学功能
RobotArt工业机器人离线编程软件为方便教学应用,在学校进行部署时,会在软件中集成与学校所购买的硬件实训设备相同的模型环境,以方便在教学过程中融入离线编程应用,如图 19所示。同时,在进行硬件实训教学前,利用RobotArt工业机器人离线编程软件的虚拟环境熟悉实训操作过程,可以提高硬件设备使用率,降低设备损坏率。为满足集中式教学,RobotArt工业机器人离线编程软件提供了仿真结果3D动画输出功能,在完成离线编程后,可以通过浏览器直接查看运行效果,方便教师对学生的学习情况进行考核,避免实机操作时发生危险。为保障软件的正常使用和教学应用,华航唯实可以提供及时的技术支持,充分解答软件的各种使用疑问,并会定期在网上进行软件操作培训。
图 19 集成实训设备模型资源
系统特色:
1) 多功能接线面板
多个接线孔位置,包含电源、信号、电机电路等线路模拟接线,接线孔采用香蕉插头,具有易拔插,不易损坏等特点。
2) 料井式供料仓
料井是供料仓库采用光电检测物料仓内是否有物料,使用推动气缸推出物料至皮带,可做到多个物料储料,连续供料的要求。
3) 输送皮带
采用电机驱动,推动物料至皮带终端,终端有检测光电,可检测物料是否到位。
4) 龙门式物料移栽模组
采用两个气缸气缸组成两个轴向的龙梦是移栽模组,终端带有吸盘,可吸取物料之多工位旋转料仓。
5) 多工位旋转仓库
托盘具有多个物料防止仓位,通过步进电机控制仓位选择,可精确件物料仓位转动至移栽模组放料位置下方,通过定产品的定制需求,将产品放入对应仓位。
1、 学徒宝——“互联网+职业教育”
传统的教学方式主要依靠已掌握相关知识和技能的教师通过系统、细致的现场讲解和操作演示,使学生学习和掌握教学任务要求的技术能力,这种教学方式可以充分发挥教师的主导作用,但被动式教学很难使学生对所学知识产生兴趣并发挥主观能动性,严重影响了教学效果。随着信息技术的发展,互联网已深入人们生活的方方面面,并产生了很多意想不到的影响,使人们的生活习惯发生了翻天覆地的改变。作为技术发展的前沿和人才培养的摇篮,教育更应该利用互联网技术,实现教学方法革命。工业机器人,作为机电一体化技术和各种应用技术的集大成者,在职业教育领域处于起步阶段,在学校如何开展教学、教师如何实现教学、学生如何掌握技术等方面仍在探索之中,在互联网技术改变教学的今天,使工业机器人专业规划初期就引入网络化、信息化,从而真正实现“互联网+职业教育”的深入融合。
学徒宝是专注于工业机器人领域的在线教育和就业服务云平台,如图20所示,利用PC技术、互联网技术、虚拟现实技术和多媒体技术改变了传统教学方式,有效帮助院校提升工业机器人专业教学质量,优化教学活动,简化教务工作,减少管理成本,与华航唯实提出的E-ROBOT工业机器人专业建设解决方案深度融合,实现高效的“教、学、管”信息化、一体式创新教学体验。学徒宝围绕教学开展和实施需求,提供了辅教辅学、3D虚拟实训和就业指导三大功能模块,涵盖了工业机器人专业教学过程中所需的典型技能内容,为学生搭建了一个开放的、自由的、成体系的学习平台,提供了学习、就业、创新、深造提供全方位服务。
图20 学徒宝
学徒宝提供了传统课程学习,3D虚拟实训、学情统计分析、应用技术交流、就业指导推荐五大特色功能,为学生的学习、就业、创新、深造提供全方位服务。学徒宝拥有丰富的专业教学资源,包括以传统形式体现的PPT、视频等教学资源,还有完全创新的3D虚拟实训,利用在线互动及移动互联网技术,可以随时随地实现教学与实训,培养学习兴趣,节约硬件成本,提高教学效率。学徒宝采取“理-虚-实”一体化的教学构架,线上学习与线下实训相互配合,确保教学效果,提高硬件设备使用率,增加学校社会服务能力,为学校承担社会技能培训提供信息平台支持。通过大数据将用户的人才成长信息与企业岗位需求对接,彻底解决学生出口,提高就业率,为学校、学生、企业搭起沟通桥梁。
2、辅教辅学——解放教师,翻转课堂
学徒宝实现了教学定制化、过程可控化、知识平台化、信息共享化,利用PC技术和多媒体技术,将单一枯燥的教材和口述式教学转化为文字、图像、视频等形象的教学资源,通过虚拟技术创建教学环境,实现沉浸式教学,理论知识、基础操作、实训指导等融合在教学中,实现教学方法的革新。
辅教辅学功能模块提供了丰富的工业机器人相关的学习资源,包含PPT、教学微课、实操视频、专家答疑等内容,如图21所示,主体资源由华航唯实自有独立专业团队制作,确保质量,同时外聘行业知名专家制作精品课程,确保资源多样性。课程资源按照知识点、技能点组织,按照人才培养路径进行规划,学生可根据自身情况和预定目标自由选择学习内容和进度安排,满足教学个性化需求。
图21 传统课程学习模块
在教学过程中,学徒宝会及时采集学生学情信息并汇总,对教学流程和效果进行量化管理。学徒宝会对教学过程中学生的每个知识点的学习情况一一记录,并对其进行全方位评估,利用云计算统计和分析学习情况和进度,创建图形化学习曲线,如图22所示,为个性化教学提供数据支撑,教师可以实时根据数据对学生进行针对性指导,提高辅导效率,也可为选拔优秀学生和技能竞赛参赛选手提供理论依据,保证竞赛成绩。
图22 学情记录及分析
定期开展当前工业机器人应用技术发展和现状开展技术讲堂,为专业教师和学生了解当前最新资讯提供平台,使学校的教学工作于真实行业应用并行发展,提高学生就业竞争力。
3、3D虚拟实训——虚拟环境,仿真教学
3D虚拟实训功能模块,采用最新的互联网三维呈现技术,包含真实设备模型,让用户感受接近实际的操作体验,仅依赖网页浏览器,支持多类型终端设备,实现随时随地实训演示和操作练习,为实训前的仿真练习提供支撑,如图23所示。3D虚拟实训模块旨在对实训内容真实再现效果,帮助老师、学生及社会学员掌握包括工业机器人基础操作技能、不同工艺应用技巧,了解和掌握工业机器人操作及应用技能,培养学习兴趣,节约硬件成本,提高教学效率。
图23 3D虚拟实训
4、就业推荐——精准对接,校企合作
华航唯实与多家国内外工业机器人知名厂商签订战略合作协议,将其产品用户的用工岗位需求在平台就业板块中发布,通过就业指导推荐模块为学校的合格毕业生提供就业指导服务。模块将企业信息进行有机整合,结合大数据分析技术,对合作院校的即将就业学生进行针对性推荐,提高学生就业率,满足企业的招工需求,彻底解决人才出口问题,如图24所示。对于学生来说,模块提供了所有企业所有岗位技能要求,使其在学习前就明确目标,对部分知识点有针对性的重点学习,有效缩短岗位适应期,提高就业竞争力。对于企业用户来说,模块可以通过大数据分析和匹配度计算,快速寻找企业所需技能人才,提高招聘效率。
图24 人才技能分析与匹配
5、应用技术交流
应用技术交流模块致力于建造工业机器人领域的专家咨询社区,集搜索、提问、回复等功能于一体,将经验丰富的行业专家引入校园,提高学生实际应用能力。当学生遇到技术瓶颈时,可以方便地将问题提交到平台上,资深教师和丰富经验的工程人员可以为其进行专业解答,学生间也可互相交流学习,将教师从繁重的一对一解答中释放出来,使其更加专注一些疑难问题和典型问题的解决。同时定期邀请行业专家对当前工业机器人应用技术发展和现状开展技术交流,为专业教师和学生了解当前最新资讯提供平台,使学校的教学工作于真实行业应用并行发展,提高学生就业竞争力。