JG -RAI02 型 工業(yè)機器人綜合實訓平臺（國產(chǎn)機器人）
JG -RAI02 型 工業(yè)機器人綜合實訓平臺 是專門針對工業(yè)機器人領域的一套實訓實驗教學系統(tǒng)，按照模塊化結構進行設計，主要由六關節(jié)工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、 PLC 模塊、電氣控制系統(tǒng)等組成，可進行工業(yè)機器人相關技術開發(fā)、維護維修、示教等方面專項實訓教學，能夠完成關鍵設備的特性和參數(shù)設置、工業(yè)機器人手動控制及基本參數(shù)設置、工業(yè)機器人 IO 通信及 PLC 信息交互、工業(yè)機器人單軸運動與線性運動控制、工業(yè)機器人工具 TCP 參數(shù)標定、工業(yè)機器人工件坐標系參數(shù)標定及多坐標系切換、基于關鍵點的軌跡編程、模擬碼垛工藝應用編程、工業(yè)機器人與 PLC 的通訊與聯(lián)調、觸摸屏控制應用等實訓任務。
、; 工業(yè)機器人參數(shù)要求
1. 工業(yè)機器人本體：
采用六自由度工業(yè)機器人系統(tǒng)，由機器人本體、機器人控制器、示教單元、輸入輸出信號轉換器和抓取機構組成。
（ 1 ）機器人本體由六自由度關節(jié)組成，固定在型材實訓桌上，具有 6 個自由度，串聯(lián)關節(jié)型工業(yè)機器人安裝方式包括地面安裝、掛裝、倒裝
（ 2 ）第 1 軸工作范圍： ≧ +170 ° /-170 °，最大旋轉速度 ≧ 370 ° /s ，臂展 ≧ 198mm ，功率 ≧ 200W 。
（ 3 ）第 2 軸工作范圍： ≧ +110 ° /-110 °，最大旋轉速度 ≧ 400 ° /s ，臂展 ≧ 141.25mm ，功率 ≧ 400W 。
（ 4 ）第 3 軸工作范圍： ≧ +40 ° /-220 °，最大旋轉速度 ≧ 430 ° /s ，臂展 ≧ 260mm ，功率 ≧ 200W 。
（ 5 ）第 4 軸工作范圍： ≧ +180 ° /-180 °，最大旋轉速度 ≧ 300 ° /s ，臂展 ≧ 25mm ，功率 ≧ 100W 。
（ 6 ）第 5 軸工作范圍： ≧ +125 ° /-125 °，最大旋轉速度 ≧ 600 ° /s ，臂展 ≧ 280mm ，功率 ≧ 100W 。
（ 7 ）第 6 軸工作范圍： +360 ° /-360 °，最大旋轉速度 ≧ 600 ，臂展 ≧ 86.5mm ，功率 ≧ 100W 。
（ 8 ）最大臂展： ≧ 600mm
（ 9 ）有效負載： ≧ 5kg
（ 10 ）整機重量： ≧ 23.50KG
（ 11 ）防護等級： ≧ IP65
（ 12 ）重復定位精度： ≧ ± 0.05mm
二、實訓臺及相關配件：
（ 1 ）整個平臺為立式結構，主要框架和工作面采用工業(yè)鋁型材搭建，電器柜可以安裝工控機、 IO 口擴展板、電磁閥安裝位置、變頻器安裝位置、 PLC 安裝位置，電氣接線部分為抽屜式結構，便于接線，預留擴展區(qū)域，便于設備的擴展。工作平臺為可以靈活安裝各功能模塊的導槽式或矩陣螺絲孔式。尺寸：≥ 2100mm × 1000mm × 900mm ；材料：鋁合金 + 鋼板；平臺面板為多用途可擴展設 計方式，擴展靈活；采用氣動夾具：最大負載能力：≥ 3kg ；最大抓取范圍：≥ 15cm × 15cm ；最高抓取精度：≥ 1mm ；帶安裝機架。
（ 2 ）觸摸屏：≥ 7 英寸；液晶顯示屏分辨率：≥ 800 × 480 ；組態(tài)：嵌入式組態(tài)；提供與 PLC 通訊相配套的端口線和工控機連接的端口線。
（ 3 ）物料：尺寸：≥ 50mm × 30mm × 15mm ；材料：金屬材質；數(shù)量：≥ 10 個。
（ 4 ） PLC ：集成≥ 16 路輸入和≥ 16 路輸出 IO 口；內置≥ 64K 大容量的 RAM 存儲；內置高速處理≥ 0.065 μ S/ 基本指令；控制規(guī)模：≥ 32 I/O 點；內置獨立≥ 3 軸 100kHz 定位功能：提供相關電氣連接線與附屬器件。
（ 5 ）氣源氣路：采用無油靜音氣泵或集中氣源供氣；配有調壓過濾器、氣路等氣動元件；排氣壓力：≥ 0.7Mpa ；流量：≥ 20L/min ；噪音量：≤ 70dB 。
三、主要功能板塊：
1 、分揀搬運： 配備圓形、三角形、方形等物料模板；機器人可精準完成各種形狀物料分揀搬運；可擴充配置視覺組件，選配視覺條件下可完成全自動分揀（含顏色、位置、坐標、角度等識別）；
2、; 碼垛：碼垛是模擬工業(yè)場合的自動搬運碼垛功能設計，可以自動記錄碼垛位置和高度，具有重復精度高，自動計算旋轉角度等功能；工業(yè)機器人工具盤上安裝了氣動吸盤；包含一個輸送帶，采用步進電機驅動；電機速度可以進行調節(jié)；可以實現(xiàn)將模擬物料送到輸送帶上進行定向傳送；具有傳感器能夠檢測模擬物料是否到達指定位置。
3、; 運動軌跡模塊： TCP 練習區(qū)主要作為工業(yè)機器人的基礎學習環(huán)節(jié)，能動態(tài)直觀的體現(xiàn)出 TCP 示教的重要性和示教的精度，能夠自由更換示教尖端；可實現(xiàn) TCP 標定練習，提供 TCP 標定用錐形教學塊；可實現(xiàn)基本軌跡編程練習，提供三角形、方形教學軌跡；可實現(xiàn)復雜軌跡編程練習，提供曲線教學軌跡；
4、; 流水線模塊：流水線應用場景與工廠實際物流情況相似，可進行機器人點位示教編程與調試，可根據(jù)學習內容不同而設置不同挑選形式，可根據(jù)工件不同采用不同的夾取夾具。
5、; 立體倉庫：存儲自動裝配工件；倉位數(shù)量：≥ 3 列 3 層 9 個；倉位承重：≥ 2Kg ；倉位尺寸：≥ 100mm × 70mm × 80mm ；外形尺寸：≥ 350mm × 180mm × 450mm ；工件種類：≥ 3 種 9 個；工件模塊包括自動裝配母件、子件等。
6、; 視覺智能檢測線：主要是配合工業(yè)機器人做智能檢測工件角度缺陷及自動對位等以及工業(yè)機器人視覺學習開發(fā)使用；工業(yè)相機，要求如下：像素：≥ 130W 像素； 分辨率：≥ 1280 × 960 ； 像素尺寸：≥ 3.75 μ m × 3.75 μ m ； 光譜：彩色； 支持自定義 AOI ，降低分辨率、 f ≥ 16mm F1.4 ： 12 毫米工業(yè)鏡頭，百萬像素相機； 配套同軸光源，光源大小≥ 80mm × 80mm ；準環(huán)形光源，直徑≥ 70mm ，照射角度≥ 90 度，帶模擬控制器；配套同軸光源及光源控制器：發(fā)光窗口≥ 50mm*50mm 含調光控制電源；機器視覺兼視覺開發(fā)環(huán)境。
7、; 快換單元：由 4 種夾具組成，配合機器人使用作搬運、涂膠、焊接、碼垛等用途。配置快換公頭 1 個、快換母頭 4 個、搬運夾具 2 套、涂膠夾具 1 套、焊接工具 1 套、電磁閥 3 個，并標準固定機構，移動式底板。
8、; 工業(yè)機器人末端安裝電磁吸盤，可匹配多種夾具。同時至少配備 4 種工裝夾具，夾具有專門的工具架安放，每個夾具的負重至少在 3kg 以上。按照實訓項目的要求可分別配合工業(yè)機器人完成物料夾取、軌跡模擬、打磨拋光、寫字繪圖等工作。
★ 9 、云智能實驗室安全管理系統(tǒng)
本平臺將 無線傳輸 、信息處理等 物聯(lián)網(wǎng)技術 應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺。 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)的傳感層、傳輸層和應用層關聯(lián)掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。
、; 電壓、電流等模擬量數(shù)據(jù)顯示。
、; 輸入開關監(jiān)控，輸出開關等數(shù)字量控制。
、; 遠程控制啟停狀態(tài)，給定輸出電壓值的。
、; 顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)
、; 可按照日期、日間進行查詢歷史數(shù)進行查詢。
、; 報警信號為 PLC 主機模擬量采集數(shù)值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產(chǎn)生報警，通過物聯(lián)網(wǎng)自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。
、; 通過手機端可以實現(xiàn)遠程控制 PLC 的輸出及監(jiān)視 PLC 的輸入狀態(tài)變化。
、; 數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關狀態(tài)輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
、; 聯(lián)網(wǎng)設置界面：設置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
需提供云智能實驗室安全管理系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查，并現(xiàn)場演示 1-3 項功能視頻 。
★ 10 、實驗室智能電源管理系統(tǒng)
實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)由主電路、控制電路、檢測保護電路、顯示電路、語音報警電路等組成，整個實驗室配置一套管理系統(tǒng)。投標時現(xiàn)場演示以下 10.1-10.4 項功能視頻。
主要功能：
10.1 上電系統(tǒng)自測
（ 1 ）主電路及控制電路上電后對線路系統(tǒng)進行輸入電壓的過壓、欠壓；線路對地漏電；輸出負載過流的檢測，任一故障存在電源輸出斷開。
（ 2 ）故障內容有相應文字顯示。
（ 3 ）對故障進行語音報警。
10.2 運行檢測保護
（ 1 ）輸入過壓、欠壓、輸出過流、漏電，任一故障出現(xiàn)將自動跳閘，實施保護。
（ 2 ）對故障進行語音報警。
（ 3 ）保護閥值可進行現(xiàn)場設置。
10.3 漏電功能測試
（ 1 ）按下漏電測試按鈕，裝置會自動提供一個漏電測試信號，使保護器跳閘。
（ 2 ）重新進行上電進入自己檢測狀態(tài)，文字顯示“開機檢測中 .... ”，無故障情況下，實訓室智能電源管理系統(tǒng)恢復供電。
10.4 過壓保護
（ 1 ）運行中，出現(xiàn)輸入過壓，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。
（ 2 ）對應的“過壓相”進行文字顯示。
（ 3 ）語音播報“線路過壓，請注意”。
10.5 過流保護
（ 1 ）運行中，三相電源中任一相出現(xiàn)過流，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。
（ 2 ）對應的“過流相”進行文字提示。
（ 3 ）語音播報“線路過流，請注意”
10.6 漏電保護
（ 1 ）運行中，三相中任一相出現(xiàn)漏電，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。
（ 2 ）對“漏電”進行文字顯示。
（ 3 ）語音播報“線路漏電，請注意”。
10.7 電源監(jiān)控
（ 1 ）可對各相電壓進行數(shù)值顯示及曲線顯示，顯示精度± 5V
（ 2 ）可對各相電流進行數(shù)值顯示及曲線顯示，顯示精度± 0.1A
（ 3 ）高壓保護電壓設置：
①設置范圍 <300V ，輸入 1A;
②動作時間： 2-5S ，輸入單位 0.1S
（ 4 ）欠壓保護電壓設置：
①設置范圍： >154V ，輸入單位 1V
②動作時間： 2-5S ，輸入單位 0.1S
(5) 過流保護電流設置：
①設置范圍： <20A, 輸入單位 0.01A;
②動作時間： 0.5-2S ，輸入單位 0.1S
四、實訓平臺可完成的實訓項目
（ 1 ）工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與實訓操作
（ 2 ） PLC 與工業(yè)機器人的通訊技術實訓
（ 3 ） PLC 對工業(yè)機器人的電氣集成控制應用
（ 4 ）工業(yè)機器人模擬軌跡實訓
（ 5 ）工業(yè)機器人圖形識別實訓
（ 6 ）工業(yè)機器人搬運與碼垛工藝的應用
（ 7 ）工業(yè)機器人平焊、立焊、曲面焊接工藝的實訓
（ 8 ）工業(yè)機器人復雜裝配體的組裝實訓
（ 9 ）工業(yè)機器人打磨拋光工藝的實訓
（ 10 ）工業(yè)機器人多用途快換裝置的自由切換和匹配實訓
（ 11 ） PLC 基本功能實訓（軟硬件結構、基本指令、接線、編程下載等）
（ 12 ）觸摸屏的編程與應用
（ 13 ）氣動控制元件的安裝與調試
（ 14 ）機器人末端夾具的結構設計認知；
（ 15 ）機器視覺檢測以及與工業(yè)機器人、 PLC 的協(xié)調控制運用
（ 16 ） PLC 控制伺服電機驅動小型變位機實訓
五、教學配套資源：
★ （一） 智能制造生產(chǎn)線虛擬仿真系統(tǒng)軟件 ：
（ 1 ）仿真系統(tǒng)支持 ABB 、 KUKA ， Fanuc 、安川、新松、埃夫特、廣州數(shù)控、熊貓、斯陶比爾、 UR （優(yōu)傲）、傲博等多種機器人，提供 50 種以上的各品牌機器人模型和大量生產(chǎn)線組件庫；
（ 2 ）支持多種格式的三維 CAD 模型，可導入擴展名為 step 、 igs 、 stl 等格式；
（ 3 ）可通過導入 CAD 模型快速生成運動組件，并對組件特征樹進行操作和修改 ;
（ 4 ）支持關節(jié)型機器人、 Delta （空間三自由度并聯(lián)機構機器人）、 SCARA （平面關節(jié)型機器人）、直角坐標等各種結構的機器人；
（ 5 ）允許通過專用的模板和程序語言定制各種機器人和自動化工具的運動控制。算法支持包含 3-5 軸的通用機床、 3-6 個旋轉軸的串聯(lián)，并聯(lián)，雙臂， AGV 小車，等機器人及生產(chǎn)線上對應的工裝夾具，傳送帶，變位機，導軌等輔助設備；
（ 6 ）提供工業(yè)機器人虛擬教學模塊，能夠通過虛擬示教器對機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行，也能直連客戶指定的實際示教器；
（ 7 ）提供強大的 API 功能支持，允許開展大量機器人機構的自動化應用�？蛇M行仿真和應用于程序機器人取放物體和應用于復雜的多機器人同步運動等；
（ 8 ）包含豐富的軌跡調整優(yōu)化工具包，如碰撞檢查、工業(yè)機器人可達性、姿態(tài)奇異點、軸超限等；
（ 9 ）支持多機器人同步運動仿真，能夠實現(xiàn) 5 個及以上機器人與外部軸的同步 運動；
（ 10 ）具有自動化生產(chǎn)線仿真功能，包含碼垛機、 AGV 小車、串聯(lián)機器人在內的功能模塊；
（ 11 ）真實的模擬效果（如焊接火花效果、噴漆上色效果、雕刻效果）；
（ 12 ）提供多視角的觀察，并可實現(xiàn)運動視角鏡頭追蹤；
（ 13 ）支持虛擬傳感器的建模與仿真，支持視覺，激光距離，力傳感等傳感器的仿真，效果接近真實傳感器的效果；
（ 14 ）場景中的物理實體具有真實世界中的物體的物理效果，可以進行碰撞檢測并具備剛體運動的效果，具備設置重力，摩擦系數(shù)等參數(shù)能力，并能根據(jù)這些參數(shù)模擬物體的真實運動效果，用戶可以按照真實世界中的邏輯對場景進行建模，減少了建模的復雜性。
（ 15 ）具有離線編程功能，支持 ABB ，三菱， Fanuc ，安川，川崎等品牌機器人的代碼；
（ 16 ）可生成仿真運動視頻（ AVI 或者 Mp4 格式）并導出。
（二）教學課件資源
★ 1 、工業(yè)機器人課程資源
、; 工業(yè)機器人的概述：工業(yè)機器人的定義、發(fā)展與應用、基本組成及技術參數(shù)、工業(yè)機器人的分類；
、; 工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)：工業(yè)機器人的 1 軸結構、工業(yè)機器人的 2 軸結構、工業(yè)機器人的 3 軸結構、工業(yè)機器人的 4 軸結構、工業(yè)機器人的 5 軸結構、工業(yè)機器人的 6 軸結構、工業(yè)機器人的機身結構、工業(yè)機器人的行走結構、工業(yè)機器人的驅動裝置和傳動單元；
、; 工業(yè)機器人的運動學與動力學：工業(yè)機器人的連桿參數(shù)和齊次坐標變換矩陣。
、; 工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)：工業(yè)機器人控制裝置、工業(yè)機器人驅動裝置、工業(yè)機器人檢測裝置；
、; 工業(yè)機器人的編程：工業(yè)機器人的編程方式、工業(yè)機器人的示教編程、工業(yè)機器人的編程語言、工業(yè)機器人的語言系統(tǒng)結構和基本功能、常用工業(yè)機器人編程語言、工業(yè)機器人的離線編程、工業(yè)機器人的離線編程仿真軟件及編程示例；
、; 工業(yè)機器人的典型應用：焊接機器人的應用、搬運機器人的應用、碼垛機器人的應用、涂裝機器人的應用、裝配機器人的應用；
、; 提供汽車生產(chǎn)線工業(yè)機器人應用的高清視頻。
★ 2 、 PLC 編程教學課件資源
（ 1 ） S7-1200PLC 的認知： S7-1200PLC 簡介、 S7-1200PLC 工作原理及運行模式、 S7-1200PLC 特點、 S7-1200PLC 擴展功能、 PLC 應用技術人才培養(yǎng)；
（ 2 ） TIA 博圖軟件的使用： TIA 博圖集成軟件開發(fā)平臺、 TIA 博圖集成軟件簡介、入門實例；
（ 3 ）控制單元的程序設計、指令編寫、硬件選型和設計、課后思考與練習等內容。模塊至少包括：八路搶答器、三相異步電機的星三角降壓啟動、運料小車往返控制、十字路口交通燈的控制、電動機組的啟停控制、 HMI 控制液體混合、 G120 變頻器的電機控制。
（ 4 ）小型自動化生產(chǎn)線的設計
課件資源具有產(chǎn)品的搬運、檢測和傳輸分揀功能，整個系統(tǒng)由送料單元、機械手搬運單元、步進電機多點定位輸送單元和傳送帶輸送分揀單元等組成。具體的項目設計要求如下：
1 ）本設計的要求使用通過觸摸屏與控制臺按鈕操作，控制生產(chǎn)線的自動運行。生產(chǎn)線通電以后，系統(tǒng)自行檢測初始狀態(tài)是否滿足運行條件，如不滿足則自行復位或手動調整，若滿足則觸摸屏顯示準備就緒；
2 ）在準備就緒的情況下，按下啟動按鈕，生產(chǎn)線開始按順序運行，供料單元開始工作，電機驅動轉盤將工件送到物料臺上；電機運行 10 秒后，若物料臺光電開關沒有檢測到物料，說明已沒有物料，開始報警；若檢測到物料，則一號搬運機械手開始動作；
3 ）物料臺有料，一號機械手臂伸出并下降夾取工件，夾取到工件后機械手上升縮回并旋轉到右側限位；然后機械手伸出下降將工件放到步進電機輸送單元的供料臺上，一號搬運機械手恢復到初始狀態(tài)，等待下一次運行；
4 ）當步進電機輸送單元傳感器檢測到供料臺工件后，步進電機前往高度檢測單元進行檢測；到達后通過超聲波傳感器進行高度檢測，檢測完畢后；步進電機運行到二號搬運機械手位置；
5 ）到達二號搬運機械手位置后；二號搬運機械手伸出、爪夾取工件，機架臺上升，旋轉到右限位，伸出手臂，機架臺下降，手爪放松，將工件放到傳送帶上，同時二號搬運機械手復位；
6 ）當傳送帶單元傳感器檢測到工件時，傳送帶開始工作，根據(jù)工件的顏色、材料進行分揀；分揀結束后，供料臺回到供料位置，等待下一次運行。
（ 5 ）用戶手冊：包括與 S7-1200 、有關硬件、軟件和通信的手冊，數(shù)量不少于二十多種。
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