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工业机器人应用编程创新平台
发表时间：2023-04-19
工业机器人应用编程创新平台
工业机器人应用编程创新平台：
要求采用模块化设计，灵活组合。可进行工业机器人应用编程等级证书的初级、中级职业技能实训考核与技能鉴定。平台融入工业机器人技术、机械传动技术、电子电工技术、多种作业技术、智能传感技术、可编程控制技术、机器视觉技术、计算机技术、串口通信技术、以太网通讯技术、离线编程仿真技术涵盖工业机器人、机械设计、电气自动化、智能传感、智能制造等多门学科的专业知识。
1、工业机器人本体 1）机器人要求不低于6自由度串联机器人；最大负载：≥3kg；重复定位精度：≤0.015mm；最大臂展：≥570mm；对工业机器人进行参数设定，手动操作工业机器人；能按照工艺要求熟练使用基本指令对工业机器人进行示教编程，根据项目要求能够完成机器人抓取，搬运、组装入库等应用。
2）机器人末端工具至少要有吸盘工具、电机手爪工具、关节手爪工具、绘图笔工具，金属笔工具，模拟焊枪工具、激光笔工具等不少于7种工具；同时，设备配套标定工具、笔筒工具，用于机器人作业前的标定和预练习。
2、标准实训台要求采用铝型材搭建，前后可视化开关门，两侧和底部钣金封板，为机器人、示教器、功能模块的安装提供标准的安装接口，预留有标准气源和电气接口安装位置，根据模块的使用情况进行功能的扩展。同时为工业机器人、功能模块、功能套件提供稳定的电源，平台上可牢固安装多种功能模块。1）、平台尺寸：≥1300×1150×880mm；模块固定板：≥10个；最大电气接口容量：≥3组；
3、为了更好让学生了解真正工业机器人在实际场景中的应用，需要配套操作样件，至少包含关节套件、电机套件、码垛矩形套件、码垛方形套件，并且每种套件不少于3种颜色，红、黄、蓝方便学习视觉识别技术。
4、绘图模块要求尺寸：≥300×300mm,高度40-200mm，可调节；曲面绘图模块尺寸：≥300×300×100mm；采用实训台定位安装；配套图样张数不少于10张；预设图案：至少包含直线、圆弧、曲线、正交坐标系、非正交坐标系；平面绘图板尺寸：≥250×245×6mm；曲面绘图模块尺寸（长×宽×高）：≥300×300×100mm
5.搬运模块外形尺寸：≥300×300×40mm；要求采用实训台定位安装；可容纳零件个数：不少于18个；排列形式：至少3行6列。
6.码垛模块外形尺寸：≥300×300×40mm；采用实训台定位安装；零件容量：矩形工件不少于10个，方形工件不少于10个，可混装。
7.通用电气接口套件需配置机电一体化功能模块，为模块提供稳定的电源和控制器资源。
7.1控制套件包含总线模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、工业交换机。主要功能应满足：（一）总线模块1）支持EtherCAT或DeviceNet；（二）数字量扩展模块1)数字量通道：16DI/DO；2）电源：DC24V；（三）模拟量扩展模块1)模拟量通道：4AI/AO；2）电源：DC24V；（四）工业交换机1)端口数量：不少于8；2)电源：DC24V
7.2电气接口模块电气接口模块安装于标准实训台台面上，至少包括3组通用电气接口和1组电气专用接口。通过快插线缆与各有源功能模块进行连接，实现设备主控与各模块之间的供电及通讯。具有以下保护功能：1）同类型接口通用；2）不同类型接口防呆保护；3）接口插座带红点方向指示；4）接口通过快插电缆进行连接。
专用电气接口功能应满足：1）变位机伺服动力接口：SV1-1，引脚数6；2）变位机伺服编码器接口：SV1-2，引脚数4；3）行走轴伺服动力接口：SV2-1，引脚数6；4）行走轴伺服编码器接口：SV2-2，引脚数4；5）皮带调速电机接口：AV1，引脚数5；6）旋转供料机步进系统接口：DRV1，引脚数7；7）RFID接口：RFID1，引脚数8；
7.3快插线缆主要用于电气接口模块与各功能模块之间的电气连接与信息传输。线缆两端可实现快速插拔；具备安全保护功能及特点，如快插接头防呆保护，快插连接器带红点方向指示；不同类型电缆按颜色区分；可快速连接不同的通用IO接口，实现对设备的控制；可快速连接通用电源接口，实现模块供电；可快速连接变位机等模块专用电气接口，实现设备的供电与控制；可快速连接通用以太网接口，实现以太网模块通信，并从示教盒上监控相应变量。
8.外围控制器套件,控制器采用模块化、紧凑型设计,可扩展，具有标准工业通信接口，适用于实现简单逻辑控制、高级逻辑控制、网络通信与控制应用，以及小型运动控制系统、过程控制系统等高级应用功能
8.1控制器主要功能应满足：工作存储器：≥100KB；装载存储器≥：4MB；保持性存储器：≥10KB；数字量：≥14DI/10DO；模拟量：≥2AI；位存储器（M区）：8192字节；4）通信协议支持：PROFINET、TCP/IP、SNMP、DCP、LLDP、ISO-on-TCP、UDP、Modbus、S7等通信协议，PROFIBUS、AS接口通信扩展可支持
8.2人机界面主要功能应满足：1）显示屏≥7英寸显示屏
2）分辨率：≥800×480像素；3）操作方式：触摸屏；内存：≥12MB；电压额定值DC24V；
9.装配模块尺寸：≥300×150×53mm；采用标准实训台定位安装；双轴气缸行程：≥50mm；V型块固定夹持范围：φ30mm～φ65mm。
10、井式供料模块尺寸：≥300×300×319mm；采用标准实训台定位安装；有机玻璃管长：≥150mm；驱动气缸行程：≥75mm。
11、皮带运输模块尺寸：≥600×300×180mm；采用标准实训台定位安装；输送机长度：≥600mm；有效工作宽度：≥60mm；最高速度：≥4m/min；电源电压：DC24V；调速器电压：单相AC220V，频率：50/60Hz，调速范围：90-3000r/min
12.RFID模块,RFID读写器感应芯片，通过工业总线和以太网通信控制，对芯片进行信息的读取和写入。主要功能应满足：1)外形尺寸（长×宽×高）：≥300×150×59mm；2)适配标准实训台定位安装；3)通讯接口：RS422；4)读写器：工作频率/额定值：13.56MHz；传输率/无线电传输时/最大值：106kbit/s；作用范围/最大值：≥140mm；5）电子标签数量：≥12；用户区内存：1024bit；工作频率：13.56MHz；带背胶；感应距离：2～20mm
13.视觉检测模块检测零件的形状、颜色、坐标、重量等信息，通过以太网和模拟量通道将检测结果发往机器人；模块外形尺寸（长×宽×高）：≥300×300×815mm；
13.1视觉检测系统主要功能应满足：1/3"CMOS成像仪：彩色；S接口/M12；镜头：25mm；成像模式：640×480；光源：白色漫射LED环形灯；通信和I/O：PROFINET、ModbusTCP、TCP/IP
13.2称重单元主要功能应满足：1)供电：DC18-30V；精度：≤0.005%；2)称重范围：0-1000g
14.仓储模块1）.外形尺寸：≥300×300×405mm；适配标准实训台定位安装；仓储容量：≥6；兼容工件种类：≥2种；2）.以太网I/O采集模块:数据采集通道：≥8DI；通讯协议：ModbusTCP；供电电源：DC24V。
15.旋转供料模块模块外形：≥300×300×270mm；速度：≥20o/s；负载：≥4kg；驱动：步进电机+谐波减速器；谐波减速器减速比：80；转盘直径：≥250mm；容量：≥6。
16.变位机模块外形尺寸：≥600×300×310mm；行程：≥±45°；速度范围：10～30°/s；驱动方式：交流伺服+蜗轮蜗杆减速器；减速器减速比：50；功率≥100W；带有绝对位置控制功能。
17.棋盘模块外形尺寸：≥300×300×40mm；安装方式：适配标准实训台定位安装
18.上料暂存模块外形尺寸：≥300×150×170mm；暂存零件数量不低于1套；
19.机器人通信接口模块19.1功能：1)机器人控制器和网络连接的通讯接口；WebWare服务；提供二次开发接口可用于开发应用程序；OPCserver；2)包含Socket数据实时通信和信息队列。
3)使用工业机器人仿真软件在线功能可以连接控制器；WebWare应用程序；
19.2主要应用：1)WebWare服务提供；2)自动备份和版本控制的机器人程序；3)使用标准的浏览器实现本地或远程访问所产生的报告和信息诊断；4)基于PCSDK的机器人应用二次开发；5)工业机器人软件工具开发包（RAB）组成部分；6)通过软件开发包，根据实际流程设计对应的交互界面；7)PCServer；8)控制器的OPC接口。
20.多任务模块20.1功能：1)最多可同时执行20个包含主程序的任务；2)通常用在当机器人正在运动时同时控制外围设备或其他程序；3)执行任务或上电时启动/停止；4)使用标准的RAPID指令编写任务程序；5)可设置任务优先权(前台程序,背景程序)；6)各任务可使用任何输入输出信号和文件系统；7)包含RAPID信息排队系统。
20.2主要应用：1)后台监控；2)当主程序停止运行后，可用一个任务来持续监测某些信号的状态(简易的PLC功能)；3)操作员人机对话窗口；4)设置一个同时执行的任务为人机对话窗口，操作员可为下一个工作输入参数，不必停止机器人的运行；5)控制外部设备；机器人运行时可同时控制外部设备。
21.干涉区域模块，要求具有以下功能1)用来监控机器人设定区域内的位置和手腕配置；2)当TCP或关节轴进入或退出区域时输出信号；3)到达区域边界时停止机器人并报警；4)立方体,圆柱体,球体和关节轴区域；5)机器人启动或加载程序时自动启动；6)自动和手动模式下都有效；7)在系统中,每个机器人都有自己的安全区域,互不干涉；8）当机器人处在正确的位置时输出一个信号；保护周边设备；机器人在设定区域内互锁。
22.桌椅桌椅尺寸（长×宽×高）：≥700×600×750mm；方凳尺寸（长×宽×高）：≥340×240×420mm。
23.无油静音气泵:与系统配套，为系统提供合适的气源。
24.离线编程仿真软件软件需具有丰富的工业机器人模型库以及工业机器人应用仿真案例。可以根据项目需求，快速构建机器人应用工作站虚拟场景，进行工作站布局规划、机器人及周边设备选型、机器人应用仿真、节拍测算、工艺分析、方案验证、方案优化改进和方案展示等工作，且可以生成机器人离线程序，指导现场工程师进行机器人程序的编程及调试。
1）离线仿真软件具有加载工作站、加载机器人、添加参考坐标系、添加机器人目标点、添加机器人程序、碰撞检测、生成相应品牌的离线程序、Python功能、机器人运动学建模等功能。
2）需提供正版软件，免费升级并可提供持续的中文技术支持服务。
3）仿真系统支持多品牌等多种机器人，提供250种以上的各品牌机器人模型；
4）具有离线编程功能，能够直接生成市面主流机器人品牌等30种品牌机器人的代码；
5）支持关节型机器人、Delta、SCARA、直角坐标等不同构型机器人。
6）支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl等格式文件,具有可以根据机器人DH参数创建6轴、7轴串联机器人模型的功能。
7）支持工件校准功能，能够根据真实情况与理论模型的参数误差自动调整轨迹参数；可实现工业机器人多种编程模式选择，如手持工具或手持工件，可对三维模型进行平移、旋转操作，轨迹生成可基于CAD数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹，包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算、轨迹自动调整优化等功能。
8）包含丰富的工艺应用工具包，必须包含但不限于打磨、喷涂、铣削、焊接等。可以自由设计定义工具及其坐标信息，实际工件与模型工件的坐标校准确保轨迹精度，码垛工艺包模拟真实物料抓取摆放过程，支持APTSource和NC格式G代码的导入并自动转化为工业机器人运动轨迹等功能。
9）提供工业机器人虚拟教学模块，如虚拟示教器、机器人部件装配、自动生成仿真运动视频。可以生成基于html播放的视频和生成基于pdf的3维操作文件；具有机器人外部轴运动，能够实现7、8轴的离线编程功能。
10）提供强大的pythonAPI功能支持，集成所有离线编程软件的离线编程功能，并允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等；支持机器人精度标定功能，可以支持激光跟踪仪标定和立体相机标定；支持基于Python、C#等高级语言的API的扩展编程。
11）支持多机器人同步运动仿真，至少能够实现3个机器人的同步运动。
12）具有整个工厂自动化生产线仿真功能，至少包含码垛机、3种及其以上类型机器人、流水线等。
13）具ABB、KUKA、FANUC、安川等机器人品牌的虚拟示教器示教功能，能够通过各品牌虚拟示教器实现对应品牌机器人的手动操作以及程序代码的自动运行。<1>手动操作中，包含机器人的关节坐标系、线性坐标系以及工具坐标系下的手动控制运动<2>机器人数据虚拟示教器上的实时显示。<3>虚拟示教器上能够完全按照各品牌真实示教器操作方式进行程序的插入、编辑、修改以及程序文件的保存和打开。<4>虚拟示教器程序的再现执行，驱动机器人按照程序运动。
14）具有集成无动力关节臂示教功能。具有485通讯和TCP/IP通讯两种接口形式，能够采集无动力关节臂示教轨迹；能够生成包括但不限于埃夫特、ABB、KUKA，FANUC、安川、史陶比尔、UR等多种品牌机器人的代码的功能；
15）软件配套教学实训所需的课程教材，教材章节包含 (1)工业机器人虚拟仿真软件（含软件简介、软件下载及安装、软件许可证申请及安装）； (2)软件基础操作（含学习目标、软件界面及软件语言设置、软件视图操作及快捷键操作、命令栏按键及其功能、命令栏按键及其功能、大型工作站显示设置）； (3)机器人虚拟仿真工作站构建（含学习目标、工作站对象的导入及布局、创建工具模型及修改工具坐标系、创建工件坐标系及目标点）、软件常用机构创建（含学习目标、创建机器人模型、创建变位机模型）； (4)基于Program的机器人仿真编程（含学习目标、编程方式、基于Program的机器人仿真编程指令、基于Program的机器人仿真编程应用案例、Program仿真程序运行、Program仿真程序相关操作）； (5)工业机器人复杂搬运仿真案例（含学习目标、任务描述、知识储备、构建机器人复杂搬运工作站、机器人复杂搬运仿真编程）； (6)工业机器人传送带码垛仿真案例（含学习目标、任务描述、知识储备、构建机器人传送带码垛工作站机器人传送带码垛仿真编程）； (7)工业机器人焊接仿真案例（含学习目标、任务描述、知识储备、构建机器人焊接工作站、机器人焊接仿真编程）内容。需提供以上不少于2项教材章节。
16）配套软件需要具备网络教学资源，给学生提供阶梯性学习课程，至少包含软件基础入门课程、软件高手进阶课程，供学生自主学习和查阅。其中软件基础入门课程课时内容：软件简介及优势、软件基础设置、软件基础操作、示教编程及离线编程、示教编程方法及案例、离线编程方法及案例、可达性检测及碰撞检测、构建机器人搬运工作站、构建机器人焊接工作站、机器人焊接应用仿真。软件高手进阶课时内容：python基础知识、软件仿真程序-python案例、软件创建机构、创建机器人机构。
25.智慧管理交互终端可对设备运行状态、考核过程等进行管理，为智慧管理系统运行提供基础依据。提供设备图。1）主要功能特性：1.1）支持身份验证功能；支持设备使用/禁用权限控制功能；考核时间可视化；支持数据上传云服务器，直接上传实时数据库。
1.2）可读取工业机器人运行状态数据，关节坐标数据；可读取西门子，三菱PLC控制的设备运行状态数据；
2)主要功能应满足：四核ARM，64位SoC；4GB运行内存；支持2.4GHz/5.0GHz无线802.11b/g/n/ac；支持千兆以太网；配置USB3.0接口；
26．智能考核系统1）用于设备使用及考核鉴定的综合信息管理。主要包括个人信息、系统管理、培训管理、考核管理、理论考核等。可实现信息管理、培训课程安排与作业提交评分管理、考核鉴定与成绩统计管理、考核证书信息管理、理论考核管理等功能。系统设置多种身份登录权限，可满足学员、教师、管理员等不同角色的使用要求。
2）系统能够同时满足手机、平板和计算机等终端设备的访问系统，后台服务器系统采用SpringCloud技术作为整体框架，前端采用vue作为框架，整个系统采用跨平台的B/S框架，各个模块采用模块化方式展示，方便应用。
27.配套资源采用项目式教学模式，至少包括实训项目课题，教学PPT，微课视频，考核试题，配套教材、在线网络课程、仿真源文件等资源包；微课视频不少于100个。
28.配套数字孪生软件模块主要功能：1）具备机电气液控制系统模型的设计功能，可用于机电气液一体化概念设计；支持工业机器人系统、智能制造系统的数字孪生。构建与物理对象1:1的数字孪生模型，基于数据驱动模型接口，实现数字样机的虚拟调试与验证。
2）集成ABB、FANUC、KEBA等品牌机器人的通信接口，实现工业机器人软件在环和硬件在环虚拟调试，验证工业机器人程序； 3）集成西门子、三菱等品牌PLC的通信接口，实现PLC软件在环和硬件在环虚拟调试，验证PLC程序； 4）具备数据驱动模型接口设计功能，外部数据可以通过接口驱动模型的动作和交互；
5）提供液压系统、气动系统、凸轮传送、常用机电控制模型、马达驱动等各类控制系统库；提供工业机器人、数控机床、立体仓库、传感器、输送线、AGV等各类基本元件库，可以基于基本元件组合封装成高级元件；
29.其它功能要求1）能够实现通过网络在任意地点对PLC及机器人进行在线监控和调试。
3）提供工业机器人应用编程创新平台电气拓扑图。4)提供与工业机器人应用编程创新平台1:1配套的数字孪生模型。
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