ZN-GRF02型工业机器人拆装实训工作站

        ZN-GRF02型工业机器人拆装实训工作站包括了工业机器人装调实训平台、工业机器人拆装实训平台两部分组成。设置内容对应工业机器人机械拆装与调试、电气安装与调试、机电联调、故障维修、机器人重新组装完成后的功能核验等职业技术技能，涵盖工业机器人机电装调、工业机器人位置示教、工业机器人编程等。同时，工业机器人装调应用与维护实训平台可服务于中职、高职以及应用本科院校《工业机器人基础》、《工业机器人拆装与调试》、《工业机器人示教与编程》、《工业机器人应用与维护》等多门课程教学，引领相关院校机器人及相关专业的课程建设和深化课程教学改革。平台并配置轨迹描绘、搬运、码垛等典型应用实训组件。

一、工业机器人装调实训平台：
（一）装调实训平台
1、整个平台为立式结构，主要框架和工作面采用工业铝型材搭建钣金结构，尺寸：≥1500mm×1000mm×900mm；背面立板采用2mm厚网孔钢板，尺寸：≥1500mm×700mm，主要用于安装机器人控制系统以及电气接线，并预留扩展区域便于设备的扩展。
2、工作平台面为可以灵活安装各功能模块的导槽式铝型材，安装有伺服电机存放架、减速机存放架。
3、运动轨迹模块：TCP练习区主要作为工业机器人的基础学习环节，能动态直观的体现出机器人在组装后示教的精度，可实现TCP标定练习，提供TCP标定用锥形教学块；可实现基本轨迹编程练习，提供三角形、方形教学轨迹；可实现复杂轨迹编程练习，提供曲线教学轨迹；
（二）工业机器人本体
   轻量型机器人,适用于做继续拆装实训。外形小巧、重量轻，也能适合用于组装小型单元机器人，能够高速、高精度的完成上下料、分拣、装配等各项工作。同时所有机器人线缆内置，能够在狭小的空间灵活的进行作业，安装方式可以选择地面安装、挂装、倒装。工业机器人拆装设备本体必须保证一定的使用寿命，保证能够安全地重复多次拆装零件。
1、工业机器人技术参数：
（1）自由度：6自由度
（2）驱动方式：全伺服电机驱动
（3）负载能力：额定3KG
（4）最大6KG
（5）重复定位精度：±0.05mm
（6）每轴运动范围：
关节1  ±170°
关节2  ±110°
关节3   +40°/-200°
关节4   ±185°
关节5   ±120°
关节6   ±360°
（7）每轴运动速度
关节1  370°/s
关节2  370°/s
关节3  430°/s
关节4  300°/s
关节5  460°/s
关节6  600°/s
（8）最大扭矩：
关节5   35Nm  
关节6   24Nm
（9）最大工作半径：700mm
（10）通信方式: MODBUS TCP/以太网
（11）操作方式: 示教再现/编程
（12）供电电源: 两相/220V/50Hz 
2、机器人驱动系统
驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置，是机器人的动力系统，相当于人的心血管系统，一般由驱动装置和传动机构两部分组成，机器人的驱动方式为电动，采用伺服驱动，齿轮或皮带传动。
机器人驱动结构由电机及减速机组成，电机采用为绝对值的伺服电机，减速机有 RV 减速机和谐波减速机两类，电机与减速机一般使用减速机轴或波发生器连接。
序号    名称    参数    数量    图片
1    伺服电机    J2轴(HC060R40G30U2HFBqEH带刹车）400W
J1轴(HC060R20G30U2HFBrE带刹车）200W
J3轴(HC060R20G30U0HFBrE不带刹车）200W
J4轴(HC040R10G30U0LFSqE不带刹车）100W
J5轴(HC040R10G30U0LFSqE不带刹车）100W
J6轴(HC040R10G30U0LFSqE不带刹车）100W    1套    
2    谐波减速机    J1轴-型号20速比80组合型中空帽型-FHS -20-80- AH 
J2轴-型号20速比80组合型中空帽型-FHS -20-80- AH 
J3轴-型号17速比100组合型中轴帽型-FHS -17-100- AJ 
J4轴-型号17速比80组合型中空帽型-FHS -17-80- AH 
J5轴-型号14速比80组合型超薄中空-FHD -14-80- SH - SP -B4201
J6轴-型号14速比50组合型超薄杯型-FCD -14-50- AJ - SP -X0000    1套    
（三）机器人控制系统
机器人控制系统的作用是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。如果工业机器人没有信息反馈功能,则为开环控制系统；如果有具备信息反馈功能，则为闭环控制系统，控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。按控制运动的形式分，控制系统可分为坐标点位控制和轨迹控制。
1、控制系统的组成 ：
（1）机器人系统主机：控制系统的中央处理单元，调度指挥机构。
（2）示教器：示教机器人的工作轨迹和参数设定，及所有交互操作，具备独立的存储单元。
（3）操作面板：一般由按键或按钮、指示灯等基础元件组成，完成基础的功能操作或启停。
（4）信号接口（IO 模块）：与外部设备或工作站交互的 IO 接口。
（5）模拟量输出接口：各种状态和控制命令的输入输出扣。
（6）伺服模块（伺服驱动器）：为伺服电机提供驱动电源，并控制伺服电机发送和接受位置指令。
（7）网络接口：①. CAN 口：通过 CAN 通讯实现多机联机；②. Ethernet 接口：可以通过以太网实现多台或单台机器人直接与 PC 通讯，支持 TCP/IP 通讯协
议。
（8）通信接口：实现机器人与其他设备信息交互，一般有串行接口。
2、控制系统实现功能：
（1）记忆功能：对机器参数及运行参数的存储记忆，运动轨迹、方式、速度的存储，生产工艺有关信息的保存和
记忆。
（2）示教功能：支持现场本机直接示教、离线示教等。
（3）联机功能：IO 接口、网络接口、通信接口、数字接口。
（4）多轴伺服控制功能：多轴联动或单动控制，速度或加速度控制，动态补偿等。
（5）安全保护功能：自定义安全区域，或自由增加运动区域保护功能。
（6）坐标系功能：关节、绝对（直角或世界）、工具、用户等坐标系，其中工具、用户坐标系可自定义。
（7）故障诊断功能：系统运行状态监视，故障时自诊断并发出警告
（8）编程方式： 菜单引导方式。
（9）动作控制： 关节运动、 直线及圆弧插补、 工具姿态。
（10）速度设定功能：百分比设定(关节运动)。
（11）程序控制命令：跳转命令， 调用命令，定时命令，机器人停止，机器人工作中一些命令的执行输入/输出命令： 模拟输出控制、组方式输入/输出处理。
3、安全措施
（1）安全速度设定： 可实现 5 级调速(微动、 低速、 中速、 高速、超高速)。
☆ 示教和手动机器人时要采用较低的速度倍率以增加对机器人的控制机会；
☆ 在按下示教器上的点动键之前要考虑到机器人的运动方向；
☆ 要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该路线不受干涉；
☆ 机器人周围区域必须清洁、无油、水及杂质等；
（2）安全开关： 三位型， 伺服电源仅在中间位置能被接通。
（3）用户报警显示： 能显示周边设备报警信息。
（4）机械锁定： 对周边设备进行运行测试(机器人不动作)。
（5）门互锁： 只有主电源关闭时， 才可开安全门。
（6）报警显示： 报警内容及以往报警记录。
（7）输入/输出诊断： 可模拟输出编程功能。
★4、示教盒 ：8寸TFT-LCD,键盘+触摸屏,模式选择开关、安全开关。
二、工业机器人拆装平台
1、机械平台主要用于机器人本体1-6轴的拆装实训。
2、尺寸（长*宽*高）：≥1200*700*800mm；
2、双面挂板：≥500mm；
3、底梁厚：≥1.0mm；
4、台面总厚：≥50mm；
5、台面下每边配置3个抽屉，用于收纳工具、零件等；
6、含工具车一台。
三、配套工具
1、配套工具：提供安装、调试工作站所需工具一套，包括：内六角扳手一套，手钻，万用表，剥线钳，钳子，活动扳手，尖嘴钳，小卷尺，大小一字螺丝刀，大小十字螺丝刀。
预置式扭力扳手具有预设扭矩数值和声响装置。当紧固件的拧紧扭矩达到预设数值时，能自动发出讯号“卡嗒”(click)的一声，同时伴有明显的手感振动，提示完成工作。解除作用力后，扳手各相关零件能自动复位。精确度符合ISO6789：1992.ASMEB107.14,GGG-W-686.±4%。
2、测量百分表
百分表是利用精密齿条齿轮机构制成的表式通用长度测量工具。通常由测头、量杆、防震弹簧、齿条、齿轮、游丝、圆表盘及指针等组成。把百分表安装在机器人J6法兰上，通过机器人的不同位置的循环运动，可快速的测试机器人重复精度。
四、实验室智能电源管理系统
实训室总体智能电源管理系统由主电路、控制电路、检测保护电路、显示电路、语音报警电路等组成，整个实验室配置一套管理系统。★投标时现场演示以下1-4项功能视频。
主要功能：
1、上电系统自测
（1）主电路及控制电路上电后对线路系统进行输入电压的过压、欠压；线路对地漏电；输出负载过流的检测，任一故障存在电源输出断开。
（2）故障内容有相应文字显示。
（3）对故障进行语音报警。
2、运行检测保护
（1）输入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护。
（2）对故障进行语音报警。
（3）保护阀值可进行现场设置。
3、漏电功能测试
（1）按下漏电测试按钮，装置会自动提供一个漏电测试信号，使保护器跳闸。
（2）重新进行上电进入自己检测状态，文字显示“开机检测中....”，无故障情况下，实训室智能电源管理系统恢复供电。
4、过压保护
（1）运行中，出现输入过压，实训室智能电源管理系统将跳闸。
（2）对应的“过压相”进行文字显示。
（3）语音播报“线路过压，请注意”。
5、过流保护
（1）运行中，三相电源中任一相出现过流，实训室智能电源管理系统将跳闸。
（2）对应的“过流相”进行文字提示。
（3）语音播报“线路过流，请注意”
6、漏电保护
（1）运行中，三相中任一相出现漏电，实训室智能电源管理系统将跳闸。
（2）对“漏电”进行文字显示。
（3）语音播报“线路漏电，请注意”。
7、电源监控
（1）可对各相电压进行数值显示及曲线显示，显示精度±5V
（2）可对各相电流进行数值显示及曲线显示，显示精度±0.1A
（3）高压保护电压设置：
①设置范围<300V，输入1A;
②动作时间：2-5S，输入单位0.1S
（4）欠压保护电压设置：
①设置范围：>154V，输入单位1V
②动作时间：2-5S，输入单位0.1S
(5)过流保护电流设置：
①设置范围：<20A,输入单位0.01A;
②动作时间：0.5-2S，输入单位0.1S
五、工业机器人装调与维修仿真系统
1、三维模型比例、数量、造型、搭接关系与真实机器人一致，且建设贴图高模，满足实际工业机器人拆装工艺，利用专业工具，分步骤解决拆装问题。
★2、底座部分零件内容不少于25个，投标时提供清单。
★3、上下臂部分零件不少于40个，投标时提供清单。
★4、手腕部分零件内容不少于35个，投标时提供清单。
★5、控制柜部分零件内容不少于15个，投标时提供清单。
6、包括工业机器人底座、下臂组件、上下臂组件连接部分、上臂、手腕、工业机器人整体和工业机器人控制柜的拆装7个单元内容；
7、每个单元包括自动拆卸，手动拆卸，拆卸考核、自动安装、手动安装、安装考核6个模块；
8、自动安装拆卸过程采用3D自由视角可自由旋转缩放查看，实时显示当前拆装进度，根据需要进行进度调节，进度条中标记拆装过程的关键节点，点击节点可进行快速的动画定位；
9、手动安装拆卸过程可自由旋转缩放查看，界面左侧显示操作当前组件的全部操作步骤，按照提示反复训练，提供操作错误提醒，系统能够自动记录用户的操作过程，并对操作数据进行分析给出评价；
10、拆装考核界面菜单中显示分数，按照错误减分法，满分100逐渐扣除错误操作的分数，并与拆装进度权重相乘得到最终得分；
11、安装拆卸过程根据颜色区分步骤列表中的已完成、当前与未完成的步骤，根据需要可点击列表中的某一步进行跳步骤操作练习，实现快速锁定某一步骤的针对性学习；
12、安装拆卸过程界面上方配有当前操作的步骤提示，配有当前组件拆装过程中所需的全部工具库，按照操作提示将工具库中的零件与工具跟随鼠标拖拽出来进行安装与拆卸；
13、安装拆卸过程当位置合理正确时触发高亮显示松开鼠标实现当前步骤操作，界面下方配有帮助模式与练习模式切换按钮，实现零件的预放位置是否发光显示，视角是否自动切换至放置零件的最佳位置，实现自主练习功能，同时配有重新开始按钮可随时重新开始练习；
14、安装拆卸考核过程采用3D自由视角可自由旋转缩放查看，界面上方显示当前分数与当前操作执行的时间，界面右侧配有当前组件拆装过程中所需的全部工具库，工具库中的零部件、工具排列显示必须是随机的，从而杜绝学生在没有掌握拆装工艺的情况下，通过考核，界面下方显示当前组件操作的进度，配有提交按钮可随机将当前成绩与所用时间提交；
15、拆装考核可记录有效操作过程，还包含考核时间、完成度、错误的操作次数和综合成绩等信息。
16、工业机器人底座组件的拆装，提供VK盖、底座、电缆导向装置、底座盖、码盘电池组、EIB电路板、电路板平板、电机线缆接口、电路板平板支撑杆、摆动壳、摆动平板电缆支架、电缆固定架、电缆支架固定板、摆动平板、轴1电机及齿轮箱、轴2电机及齿轮箱；
17、工业机器人下臂组件的拆装，提供皮带轮、轴3电机盖、轴3电机、轴3齿轮箱、固定螺母；
18、上下臂组件连接部分的拆装，提供下臂组件、上臂组件、轴3同步带、下臂侧支座、轴3电缆保护盖、下臂侧支座电缆支架、上臂电缆支架、下臂壳、壳盖；
19、上臂组件的拆装，提供壳内盖、连接轴承、外轴承组件、钢轮与柔轮、轴4电机、上臂电缆支架、弧形轴盖、电缆保护器；
20、手腕组件的拆装，提供轴4过渡板、手腕壳、线缆固定支架、胶圈、油封垫片、油封、轴5减速器、腕端、皮带轮、轴6电机、波发生器、法兰、连接器制作、连接器盖、倾斜盖、扎带固定钢片、轴5电机、手腕壳、轴6线缆连接、线缆夹具、同步带、手腕侧盖；
21、工业机器人整体拆装，提供底座、下臂、上下臂链接部分、上臂及手腕全部零件；
22、工业机器人对密封性要求极高，要求拆装过程中按照密封工艺增加抹布抹灰，螺栓涂密封胶，装配时提供预拧紧，再校紧全部过程；
23、工业机器人控制柜的拆装，提供米字型扳手、主板、轴计算机、备用能源组、配电板、过滤器、安全台、中间层架、系统电源、驱动装置、风扇、泄流器、风扇罩、左右侧盖、顶盖；
24、按照ABB控制柜标准提供电气元件的装配、连线、利用专业工具解决专业问题；
25、拆装工具包含：活口扳手、螺丝刀、轴承拉马器、内六角扳手等。
★26、底座部分安装按各步骤进行：投标时提供步骤清单。
★27、手腕部分拆卸按以下步骤进行：投标时提供详细的步骤清单。
★28、需包含不少于70分钟的实物拆装视频。
★投标时提供工业机器人装调与维修仿真系统软件著作权证书原件备查。
六、配套资料
1、工业机器人装调与维护操作说明书，★投标时提供工业机器人机械装配图。
2、工业机器人课程资源
（1）工业机器人的概述：工业机器人的定义、发展与应用、基本组成及技术参数、工业机器人的分类；
（2）工业机器人的机械系统：工业机器人的1轴结构、工业机器人的2轴结构、工业机器人的3轴结构、工业机器人的4轴结构、工业机器人的5轴结构、工业机器人的6轴结构、工业机器人的机身结构、工业机器人的行走结构、工业机器人的驱动装置和传动单元；
（3）工业机器人的运动学与动力学：工业机器人的连杆参数和齐次坐标变换矩阵。
（4）工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检测装置；
（5）工业机器人的编程：工业机器人的编程方式、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统结构和基本功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例；
（6）工业机器人的典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；
（7）提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。
★投标时提供（1-5项）不少于10张课件截图
3、PLC编程教学课件资源
（1）S7-1200PLC的认知：S7-1200PLC简介、S7-1200PLC工作原理及运行模式、S7-1200PLC特点、S7-1200PLC扩展功能、PLC应用技术人才培养；
（2）TIA博图软件的使用：TIA 博图集成软件开发平台、TIA 博图集成软件简介、入门实例；
（3）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、G120变频器的电机控制。
（4）小型自动化生产线的设计
课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：
1）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；
2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行10秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；
3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；
4）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；   
5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；
6）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。
（5）用户手册：包括与S7-1200、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。
课件资源提供详细的配件实物图片及参数功能介绍、硬件组成图解、程序指令、程序设计、气动原理图、电气原理图、硬件组态等，图文并茂。
七、实验实训项目要求
（一）机械部分实验内容
（1）多自由度工业机器人机械结构构造
（2）多自由度工业机器人关节结构构造
（3）谐波减速器构造
（4）工业机器人拆卸工具使用
（5）工业机器人外壳拆卸流程
（6）工业机器人六轴拆卸步骤
（7）工业机器人电机减速器拆卸步骤
（8）零点坐标标定
（9）机器人关节皮带轮张力调试
（二）电气部分实验内容
（1）工业机器人电气系统模块分布
（2）工业机器人电源线路走向
（3）工业机器人伺服电机驱动系统
（4）工业机器人驱动反馈调节
（5）工业机器人数字信号接口
（6）工业机器人控制系统故障设置、诊断实训
（7）机器人控制柜内部构成及电路图解析