工業機器人應用編程創新平臺

工業機器人應用編程創新平臺：

要求采用模塊化設計，靈活組合。可進行工業機器人應用編程等級證書的初級、中級職業技能實訓考核與技能鑒定。平臺融入工業機器人技術、機械傳動技術、電子電工技術、多種作業技術、智能傳感技術、可編程控制技術、機器視覺技術、計算機技術、串口通信技術、以太網通訊技術、離線編程仿真技術涵蓋工業機器人、機械設計、電氣自動化、智能傳感、智能制造等多門學科的專業知識。

1、工業機器人本體 1）機器人要求不低于6自由度串聯機器人；最大負載：≥3kg；重復定位精度：≤0.015mm；最大臂展：≥570mm；對工業機器人進行參數設定，手動操作工業機器人；能按照工藝要求熟練使用基本指令對工業機器人進行示教編程，根據項目要求能夠完成機器人抓取，搬運、組裝入庫等應用。
2）機器人末端工具至少要有吸盤工具、電機手爪工具、關節手爪工具、繪圖筆工具，金屬筆工具，模擬焊槍工具、激光筆工具等不少于7種工具；同時，設備配套標定工具、筆筒工具，用于機器人作業前的標定和預練習。
2、標準實訓臺要求采用鋁型材搭建，前后可視化開關門，兩側和底部鈑金封板，為機器人、示教器、功能模塊的安裝提供標準的安裝接口，預留有標準氣源和電氣接口安裝位置，根據模塊的使用情況進行功能的擴展。同時為工業機器人、功能模塊、功能套件提供穩定的電源，平臺上可牢固安裝多種功能模塊。1）、平臺尺寸：≥1300×1150×880mm；模塊固定板：≥10個；最大電氣接口容量：≥3組；
3、為了更好讓學生了解真正工業機器人在實際場景中的應用，需要配套操作樣件，至少包含關節套件、電機套件、碼垛矩形套件、碼垛方形套件，并且每種套件不少于3種顏色，紅、黃、藍方便學習視覺識別技術。
4、繪圖模塊要求尺寸：≥300×300mm,高度40-200mm，可調節；曲面繪圖模塊尺寸：≥300×300×100mm；采用實訓臺定位安裝；配套圖樣張數不少于10張；預設圖案：至少包含直線、圓弧、曲線、正交坐標系、非正交坐標系；平面繪圖板尺寸：≥250×245×6mm；曲面繪圖模塊尺寸（長×寬×高）：≥300×300×100mm
5.搬運模塊外形尺寸：≥300×300×40mm；要求采用實訓臺定位安裝；可容納零件個數：不少于18個；排列形式：至少3行6列。
6.碼垛模塊外形尺寸：≥300×300×40mm；采用實訓臺定位安裝；零件容量：矩形工件不少于10個，方形工件不少于10個，可混裝。
7.通用電氣接口套件需配置機電一體化功能模塊，為模塊提供穩定的電源和控制器資源。
7.1控制套件包含總線模塊、數字量擴展模塊、模擬量擴展模塊、工業交換機。主要功能應滿足：（一）總線模塊1）支持EtherCAT或DeviceNet；（二）數字量擴展模塊1)數字量通道：16DI/DO；2）電源：DC24V；（三）模擬量擴展模塊1)模擬量通道：4AI/AO；2）電源：DC24V；（四）工業交換機1)端口數量：不少于8；2)電源：DC24V
7.2電氣接口模塊電氣接口模塊安裝于標準實訓臺臺面上，至少包括3組通用電氣接口和1組電氣專用接口。通過快插線纜與各有源功能模塊進行連接，實現設備主控與各模塊之間的供電及通訊。具有以下保護功能：1）同類型接口通用；2）不同類型接口防呆保護；3）接口插座帶紅點方向指示；4）接口通過快插電纜進行連接。
專用電氣接口功能應滿足：1）變位機伺服動力接口：SV1-1，引腳數6；2）變位機伺服編碼器接口：SV1-2，引腳數4；3）行走軸伺服動力接口：SV2-1，引腳數6；4）行走軸伺服編碼器接口：SV2-2，引腳數4；5）皮帶調速電機接口：AV1，引腳數5；6）旋轉供料機步進系統接口：DRV1，引腳數7；7）RFID接口：RFID1，引腳數8；
7.3快插線纜主要用于電氣接口模塊與各功能模塊之間的電氣連接與信息傳輸。線纜兩端可實現快速插拔；具備安全保護功能及特點，如快插接頭防呆保護，快插連接器帶紅點方向指示；不同類型電纜按顏色區分；可快速連接不同的通用IO接口，實現對設備的控制；可快速連接通用電源接口，實現模塊供電；可快速連接變位機等模塊專用電氣接口，實現設備的供電與控制；可快速連接通用以太網接口，實現以太網模塊通信，并從示教盒上監控相應變量。
8.外圍控制器套件,控制器采用模塊化、緊湊型設計,可擴展，具有標準工業通信接口，適用于實現簡單邏輯控制、高級邏輯控制、網絡通信與控制應用，以及小型運動控制系統、過程控制系統等高級應用功能
8.1控制器主要功能應滿足：工作存儲器：≥100KB；裝載存儲器≥：4MB；保持性存儲器：≥10KB；數字量：≥14DI/10DO；模擬量：≥2AI；位存儲器（M區）：8192字節；4）通信協議支持：PROFINET、TCP/IP、SNMP、DCP、LLDP、ISO-on-TCP、UDP、Modbus、S7等通信協議，PROFIBUS、AS接口通信擴展可支持
8.2人機界面主要功能應滿足：1）顯示屏≥7英寸顯示屏
2）分辨率：≥800×480像素；3）操作方式：觸摸屏；內存：≥12MB；電壓額定值DC24V；
9.裝配模塊尺寸：≥300×150×53mm；采用標準實訓臺定位安裝；雙軸氣缸行程：≥50mm；V型塊固定夾持范圍：φ30mm～φ65mm。
10、井式供料模塊尺寸：≥300×300×319mm；采用標準實訓臺定位安裝；有機玻璃管長：≥150mm；驅動氣缸行程：≥75mm。
11、皮帶運輸模塊尺寸：≥600×300×180mm；采用標準實訓臺定位安裝；輸送機長度：≥600mm；有效工作寬度：≥60mm；最高速度：≥4m/min；電源電壓：DC24V；調速器電壓：單相AC220V，頻率：50/60Hz，調速范圍：90-3000r/min
12.RFID模塊,RFID讀寫器感應芯片，通過工業總線和以太網通信控制，對芯片進行信息的讀取和寫入。主要功能應滿足：1)外形尺寸（長×寬×高）：≥300×150×59mm；2)適配標準實訓臺定位安裝；3)通訊接口：RS422；4)讀寫器：工作頻率/額定值：13.56MHz；傳輸率/無線電傳輸時/最大值：106kbit/s；作用范圍/最大值：≥140mm；5）電子標簽數量：≥12；用戶區內存：1024bit；工作頻率：13.56MHz；帶背膠；感應距離：2～20mm
13.視覺檢測模塊檢測零件的形狀、顏色、坐標、重量等信息，通過以太網和模擬量通道將檢測結果發往機器人；模塊外形尺寸（長×寬×高）：≥300×300×815mm；
13.1視覺檢測系統主要功能應滿足：1/3"CMOS成像儀：彩色；S接口/M12；鏡頭：25mm；成像模式：640×480；光源：白色漫射LED環形燈；通信和I/O：PROFINET、ModbusTCP、TCP/IP
13.2稱重單元主要功能應滿足：1)供電：DC18-30V；精度：≤0.005%；2)稱重范圍：0-1000g
14.倉儲模塊1）.外形尺寸：≥300×300×405mm；適配標準實訓臺定位安裝；倉儲容量：≥6；兼容工件種類：≥2種；2）.以太網I/O采集模塊:數據采集通道：≥8DI；通訊協議：ModbusTCP；供電電源：DC24V。
15.旋轉供料模塊模塊外形：≥300×300×270mm；速度：≥20o/s；負載：≥4kg；驅動：步進電機+諧波減速器；諧波減速器減速比：80；轉盤直徑：≥250mm；容量：≥6。
16.變位機模塊外形尺寸：≥600×300×310mm；行程：≥±45°；速度范圍：10～30°/s；驅動方式：交流伺服+蝸輪蝸桿減速器；減速器減速比：50；功率≥100W；帶有絕對位置控制功能。
17.棋盤模塊外形尺寸：≥300×300×40mm；安裝方式：適配標準實訓臺定位安裝
18.上料暫存模塊外形尺寸：≥300×150×170mm；暫存零件數量不低于1套；
19.機器人通信接口模塊19.1功能：1)機器人控制器和網絡連接的通訊接口；WebWare服務；提供二次開發接口可用于開發應用程序；OPCserver；2)包含Socket數據實時通信和信息隊列。
3)使用工業機器人仿真軟件在線功能可以連接控制器；WebWare應用程序；
19.2主要應用：1)WebWare服務提供；2)自動備份和版本控制的機器人程序；3)使用標準的瀏覽器實現本地或遠程訪問所產生的報告和信息診斷；4)基于PCSDK的機器人應用二次開發；5)工業機器人軟件工具開發包（RAB）組成部分；6)通過軟件開發包，根據實際流程設計對應的交互界面；7)PCServer；8)控制器的OPC接口。
20.多任務模塊20.1功能：1)最多可同時執行20個包含主程序的任務；2)通常用在當機器人正在運動時同時控制外圍設備或其他程序；3)執行任務或上電時啟動/停止；4)使用標準的RAPID指令編寫任務程序；5)可設置任務優先權(前臺程序,背景程序)；6)各任務可使用任何輸入輸出信號和文件系統；7)包含RAPID信息排隊系統。
20.2主要應用：1)后臺監控；2)當主程序停止運行后，可用一個任務來持續監測某些信號的狀態(簡易的PLC功能)；3)操作員人機對話窗口；4)設置一個同時執行的任務為人機對話窗口，操作員可為下一個工作輸入參數，不必停止機器人的運行；5)控制外部設備；機器人運行時可同時控制外部設備。
21.干涉區域模塊，要求具有以下功能1)用來監控機器人設定區域內的位置和手腕配置；2)當TCP或關節軸進入或退出區域時輸出信號；3)到達區域邊界時停止機器人并報警；4)立方體,圓柱體,球體和關節軸區域；5)機器人啟動或加載程序時自動啟動；6)自動和手動模式下都有效；7)在系統中,每個機器人都有自己的安全區域,互不干涉；8）當機器人處在正確的位置時輸出一個信號；保護周邊設備；機器人在設定區域內互鎖。
22.桌椅桌椅尺寸（長×寬×高）：≥700×600×750mm；方凳尺寸（長×寬×高）：≥340×240×420mm。
23.無油靜音氣泵:與系統配套，為系統提供合適的氣源。
24.離線編程仿真軟件軟件需具有豐富的工業機器人模型庫以及工業機器人應用仿真案例。可以根據項目需求，快速構建機器人應用工作站虛擬場景，進行工作站布局規劃、機器人及周邊設備選型、機器人應用仿真、節拍測算、工藝分析、方案驗證、方案優化改進和方案展示等工作，且可以生成機器人離線程序，指導現場工程師進行機器人程序的編程及調試。
1）離線仿真軟件具有加載工作站、加載機器人、添加參考坐標系、添加機器人目標點、添加機器人程序、碰撞檢測、生成相應品牌的離線程序、Python功能、機器人運動學建模等功能。
2）需提供正版軟件，免費升級并可提供持續的中文技術支持服務。
3）仿真系統支持多品牌等多種機器人，提供250種以上的各品牌機器人模型；
4）具有離線編程功能，能夠直接生成市面主流機器人品牌等30種品牌機器人的代碼；
5）支持關節型機器人、Delta、SCARA、直角坐標等不同構型機器人。
6）支持多種格式的三維CAD模型，可導入擴展名為step、igs、stl等格式文件,具有可以根據機器人DH參數創建6軸、7軸串聯機器人模型的功能。
7）支持工件校準功能，能夠根據真實情況與理論模型的參數誤差自動調整軌跡參數；可實現工業機器人多種編程模式選擇，如手持工具或手持工件，可對三維模型進行平移、旋轉操作，軌跡生成可基于CAD數據，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡，包含豐富的軌跡調整優化工具包，如碰撞檢查、工業機器人可達性、姿態奇異點、軸超限、節拍估算、軌跡自動調整優化等功能。
8）包含豐富的工藝應用工具包，必須包含但不限于打磨、噴涂、銑削、焊接等。可以自由設計定義工具及其坐標信息，實際工件與模型工件的坐標校準確保軌跡精度，碼垛工藝包模擬真實物料抓取擺放過程，支持APTSource和NC格式G代碼的導入并自動轉化為工業機器人運動軌跡等功能。
9）提供工業機器人虛擬教學模塊，如虛擬示教器、機器人部件裝配、自動生成仿真運動視頻。可以生成基于html播放的視頻和生成基于pdf的3維操作文件；具有機器人外部軸運動，能夠實現7、8軸的離線編程功能。
10）提供強大的pythonAPI功能支持，集成所有離線編程軟件的離線編程功能，并允許開展大量機器人機構的自動化應用。可進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；支持機器人精度標定功能，可以支持激光跟蹤儀標定和立體相機標定；支持基于Python、C#等高級語言的API的擴展編程。
11）支持多機器人同步運動仿真，至少能夠實現3個機器人的同步運動。
12）具有整個工廠自動化生產線仿真功能，至少包含碼垛機、3種及其以上類型機器人、流水線等。
13）具ABB、KUKA、FANUC、安川等機器人品牌的虛擬示教器示教功能，能夠通過各品牌虛擬示教器實現對應品牌機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行。<1>手動操作中，包含機器人的關節坐標系、線性坐標系以及工具坐標系下的手動控制運動<2>機器人數據虛擬示教器上的實時顯示。<3>虛擬示教器上能夠完全按照各品牌真實示教器操作方式進行程序的插入、編輯、修改以及程序文件的保存和打開。<4>虛擬示教器程序的再現執行，驅動機器人按照程序運動。
14）具有集成無動力關節臂示教功能。具有485通訊和TCP/IP通訊兩種接口形式，能夠采集無動力關節臂示教軌跡；能夠生成包括但不限于埃夫特、ABB、KUKA，FANUC、安川、史陶比爾、UR等多種品牌機器人的代碼的功能；
15）軟件配套教學實訓所需的課程教材，教材章節包含 (1)工業機器人虛擬仿真軟件（含軟件簡介、軟件下載及安裝、軟件許可證申請及安裝）； (2)軟件基礎操作（含學習目標、軟件界面及軟件語言設置、軟件視圖操作及快捷鍵操作、命令欄按鍵及其功能、命令欄按鍵及其功能、大型工作站顯示設置）； (3)機器人虛擬仿真工作站構建（含學習目標、工作站對象的導入及布局、創建工具模型及修改工具坐標系、創建工件坐標系及目標點）、軟件常用機構創建（含學習目標、創建機器人模型、創建變位機模型）； (4)基于Program的機器人仿真編程（含學習目標、編程方式、基于Program的機器人仿真編程指令、基于Program的機器人仿真編程應用案例、Program仿真程序運行、Program仿真程序相關操作）； (5)工業機器人復雜搬運仿真案例（含學習目標、任務描述、知識儲備、構建機器人復雜搬運工作站、機器人復雜搬運仿真編程）； (6)工業機器人傳送帶碼垛仿真案例（含學習目標、任務描述、知識儲備、構建機器人傳送帶碼垛工作站機器人傳送帶碼垛仿真編程）； (7)工業機器人焊接仿真案例（含學習目標、任務描述、知識儲備、構建機器人焊接工作站、機器人焊接仿真編程）內容。需提供以上不少于2項教材章節。
16）配套軟件需要具備網絡教學資源，給學生提供階梯性學習課程，至少包含軟件基礎入門課程、軟件高手進階課程，供學生自主學習和查閱。其中軟件基礎入門課程課時內容：軟件簡介及優勢、軟件基礎設置、軟件基礎操作、示教編程及離線編程、示教編程方法及案例、離線編程方法及案例、可達性檢測及碰撞檢測、構建機器人搬運工作站、構建機器人焊接工作站、機器人焊接應用仿真。軟件高手進階課時內容：python基礎知識、軟件仿真程序-python案例、軟件創建機構、創建機器人機構。
25.智慧管理交互終端可對設備運行狀態、考核過程等進行管理，為智慧管理系統運行提供基礎依據。提供設備圖。1）主要功能特性：1.1）支持身份驗證功能；支持設備使用/禁用權限控制功能；考核時間可視化；支持數據上傳云服務器，直接上傳實時數據庫。
1.2）可讀取工業機器人運行狀態數據，關節坐標數據；可讀取西門子，三菱PLC控制的設備運行狀態數據；
2)主要功能應滿足：四核ARM，64位SoC；4GB運行內存；支持2.4GHz/5.0GHz無線802.11b/g/n/ac；支持千兆以太網；配置USB3.0接口；
26．智能考核系統1）用于設備使用及考核鑒定的綜合信息管理。主要包括個人信息、系統管理、培訓管理、考核管理、理論考核等。可實現信息管理、培訓課程安排與作業提交評分管理、考核鑒定與成績統計管理、考核證書信息管理、理論考核管理等功能。系統設置多種身份登錄權限，可滿足學員、教師、管理員等不同角色的使用要求。
2）系統能夠同時滿足手機、平板和計算機等終端設備的訪問系統，后臺服務器系統采用SpringCloud技術作為整體框架，前端采用vue作為框架，整個系統采用跨平臺的B/S框架，各個模塊采用模塊化方式展示，方便應用。
27.配套資源采用項目式教學模式，至少包括實訓項目課題，教學PPT，微課視頻，考核試題，配套教材、在線網絡課程、仿真源文件等資源包；微課視頻不少于100個。
28.配套數字孿生軟件模塊主要功能：1）具備機電氣液控制系統模型的設計功能，可用于機電氣液一體化概念設計；支持工業機器人系統、智能制造系統的數字孿生。構建與物理對象1:1的數字孿生模型，基于數據驅動模型接口，實現數字樣機的虛擬調試與驗證。
2）集成ABB、FANUC、KEBA等品牌機器人的通信接口，實現工業機器人軟件在環和硬件在環虛擬調試，驗證工業機器人程序； 3）集成西門子、三菱等品牌PLC的通信接口，實現PLC軟件在環和硬件在環虛擬調試，驗證PLC程序； 4）具備數據驅動模型接口設計功能，外部數據可以通過接口驅動模型的動作和交互；
5）提供液壓系統、氣動系統、凸輪傳送、常用機電控制模型、馬達驅動等各類控制系統庫；提供工業機器人、數控機床、立體倉庫、傳感器、輸送線、AGV等各類基本元件庫，可以基于基本元件組合封裝成高級元件；
29.其它功能要求1）能夠實現通過網絡在任意地點對PLC及機器人進行在線監控和調試。
3）提供工業機器人應用編程創新平臺電氣拓撲圖。4)提供與工業機器人應用編程創新平臺1:1配套的數字孿生模型。