ZN-GRF02型工业机器人拆装综合实训系统

       ZN-GRF02型 工业机器人拆装综合实训系统包括了工业机器人机械拆装实训工作站、工业机器人电气控制拆装实训平台、工业机器人装调与维修仿真系统三部分组成，机械部分采用真实工业机器人，真实机械元件，真实电机电缆，保证此类机型与生产一线机型一致，然后将拆卸的螺丝，接口，卡槽等连接部位进行特殊设计，以保证能够多次重复拆卸与安装零件。在这个工作站中包含针对工业机器人谐波减速器的检测软件，以保证设备重新安装后调试成功。在电气拆装实训平台中需能够挂放所有机器人控制柜里面的各大模块，并清晰体现机器人集成板的电气原理，能够方便学员对机器人控制柜内部结构、电气原理及电气故障检测进行了解、学习。
一、工业机器人机械拆装实训工作站功能要求：

（如图所示）

（一）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：AC全伺服电机驱动
（3）负载能力：额定3KG
（4）最大5 KG
（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
（二）机械拆装平台
1、机械平台主要用于机器人本体1-6轴的拆装实训。
2、平台分为两部分：一部分为机器人本体拆装实训区域，一部分为拆装好定位及精度调试区域。
3、由铝型材搭建，尺寸约：长1.2米，宽1米。
4、配置码垛及轨迹两套实训模块，用于拆装后的定位及、精度调试。
5、设有内层抽屉收纳。拆装后将机器人零部件，减速机，伺服电机等放入相对应的槽中，这样更加有利于同学们记忆机器人的结构组成，从而达到拆装工作站的建设目的。
6、含工具车一台。
二、工业机器人电气拆装实训系统

（参考图所示）

（一）控制系统要求：
工业机器人控制系统采用国际流行的开放式软硬件平台。配以自主研发的专用多轴运动控制卡、数据采集卡及机器人专用端子和安全接口；模块化的软件设计，针对不同的本体结构、应用行业、功能等。可实现垂直多关节串联机器人、垂直多关节平行四边形机器人、垂直多关节L形手腕机器人、垂直多关节球形手腕机器人、极坐标机器人、多轴专用机械等多类机器人的控制；应用在搬运、焊接、喷涂、码垛、切割、抛光打磨等领域。标准的计算机总线可扩展现场总线、机器视觉系统等。
（二）系统技术要求：
1、优化结构算法，适应多种结构形式的本体控制。
2、模块化功能设置，适应多种应用场合。
3、8轴控制，可实现外部轴（行走轴、变位机）的控制。
4、改进性机算机总线连接方式，确保可靠性和实用性。
5、开放式结构，同步国际水平、方便功能扩展。
6、软件PLC功能，方便逻辑控制。
7、工艺功能，简化编程操作简便。
8、适配EtherCAT伺服。
9、安全模块，确保机器人安全生产。
（三）技术指标：
1、用户储存空间：200M
★2、示教盒 ：8寸TFT-LCD,键盘+触摸屏,模式选择开关、安全开关。
3、控制轴数：6+2轴,6个轴本体轴+2个外部轴。
4、接口：数字I/O接口,24路输入/24路输出(可扩展)； 4路0-10V模拟量输出,12位精度；多路编码器信号接口(位置跟踪)；机器人专用端子接口,硬限位、防碰撞、维护开关；以太网接口、串行通讯(RS232、485、422)接口。
5、安全模块：关联急停、机器人异常信号确保机器人快速停止。
6、控制伺服：绝对、增量型；国产、台达、安川、三菱、山洋、松下、富士、多摩川。
7、操作模式：示教、再现、远程。
8、编程方式：示教再现、工艺编程(码垛、焊接、涂胶、跟踪、视觉、预约）。
9、运动功能：点到点、直线、圆弧。
10、控制方式：运动、逻辑、工艺、运算。
11、指令系统：位置控制。
12、坐标系统：关节坐标、直角坐标、工具坐标、基座标。
13、软件：PLC功能梯形图编辑,5000步。
14、异常检出功能：急停异常、伺服异常、防碰撞、安全维护、起弧异常、用户坐标异常、工具坐标异常。
15、结构算法：垂直多关节串联、垂直多关节平行四边形、垂直多关节L型手腕等。
16、原点功能。绝对式:电池记忆;增量:开机回零、坐标自动保存。
17、应用：搬运、焊接、喷涂、码垛、切割、抛光打磨、锻压。
18、电源：AC220V±15%50/60Hz200W。
（四）机器人控制器及示教盒技术参数：
1、控制部分构造：开放式。
2、电源：3 相 AC380V(+10%～-15%)， 50/60 Hz。
3、相对湿度： 最大 90%。
4、输入输出信号： 输入/64， 输出/64。
5、驱动单元: 交流伺服。
6、加减速控制: 软件伺服控制。
7、接口: RS-232。
8、周边温度：0℃～+45℃(运转时)， -10℃～+60℃(运输保管时)。
9、控制柜功能说明
（1）具有独立示教器， 坐标系选择： 关节、 直角、 工具及用户坐标系。
（2）示教点修改： 插入， 删除或修改。
（3）微动操作： 可实现。
（4）轨迹确认： 单步前进， 后退， 连续行进。
（5）速度调整： 在机器人工作中和停止中均可微调 快捷功能： 直接打开功能、 多窗口功能。
（6）应用： 搬运。
（7）安全措施
a.安全速度设定： 可实现 5 级调速(微动、 低速、 中速、 高速、超高速)。
b.安全开关： 三位型， 伺服电源仅在中间位置能被接通。
c．用户报警显示： 能显示周边设备报警信息。
d．机械锁定： 对周边设备进行运行测试(机器人不动作)。
e．门互锁： 只有主电源关闭时， 才可开安全门。
f．报警显示： 报警内容及以往报警记录。
g．输入/输出诊断： 可模拟输出编程功能。
（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。
（五）控制系统技术指标
1、主要功能
（1）示教方法： 示教再现。
（2）驱动方式： 交流伺服驱动。
（3）控制轴数量： 6~8。
（4）位置控制方式： PTP/CP。
（5）速度控制： TCP 恒速控制。
（6）坐标系统： 轴坐标， 直角坐标， 用户坐标， 工具坐标动作。
（7）插补功能： 线性插补、圆弧插补。
（8）手动操作速度： 4 段可调。
2、基本参数
（1）噪声≤70dB。
（2）电源： DC 24V 50HZ。
（3）机器人控制系统、 驱动和电机、减速器均为国产自主品牌。
（六）电气拆装实训平台参数指标
1、铝型材支架。
2、加工件：铝合金表面氧化处理；钣金件表面喷涂处理。
3、模块展示挂板用钣金喷塑处理，用于挂机器人控制柜各大模块。
4、考虑安全性，必须对所有模块进行保护。
5、参考外形尺寸：长*宽*高≥800mm×400mm×1500mm。
（六）云智能实验室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
(1) 电压、电流等模拟量数据显示
(2) 输入开关监控，输出开关等数字量控制。
(3) 远程控制启停状态，给定输出电压值的。
(4) 显示输入输出电压值的历史数据
(5) 可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
(6) 报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
(7) 通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。
(8) 数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
(9) 联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
★为保证软件正版，投标时提供云智能实验室安全管理系统软件著作权证书原件备。
三、实验实训项目要求
（一）工业机器人机械拆装实训工作站开设的实验内容
1、原理性实验
（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）谐波减速器构造和检测。
2、应用性实验：
（1）工业机器人拆卸工具使用；
（2）工业机器人外壳拆卸流程；
（3）工业机器人六轴拆卸步骤
（4）工业机器人电机减速器拆卸步骤
（5）零点坐标标定
（6）机器人关节皮带轮张力检测
（二）工业机器人电气实训平台的实验内容
1、原理性实验：
（1）多自由度工业机器人驱动系统误差算法实验
（2）多自由度工业机器人直线运动轨迹控制底层算法实验
（3）多自由度工业机器人圆弧运动轨迹控制底层算法实验
（4）多自由度工业机器人加减速约束控制底层算法实验
2、应用性实验：
（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
四、工业机器人装调与维修仿真系统
（一）软件教师管理工具具体软件参数要求
1、专业管理工具
系统包括项目控制、课堂监控、账号管理、退出系统功能。
2、项目控制
项目管理具备“开放”、“限制”、“跳转”、“全选”、“上翻页”、“下翻页”功能，可控制软件中每个实验项目的进入权限，满足课堂管理。
▲3、强制跳转
可将学生机正在实训的实验项目强制性切换到指定实验项目，达到课堂教学目的，提供符合上述功能的软件截图。
4、项目限制
可进行实验项目的限制设置，学生不能进入已设置限制的实验项目，学生只能进入老师指定开放的实训项目，方便课堂教学。
5、项目开放
可对已限制的实验项目进行开放设置，开放的实验项目学生可以自由操作实训。
6、实时课堂监控
能够在课堂上实时监控学生当前操作的实训项目，提高课堂教学效率。
7、重置
能够对所有考生账号进行“全部重置”，或对单个考生账号进行“重置”，无论什么状态的考生，账号重置后都能够重新正常登陆软件。
8、账号管理
管理用户登录信息，可新增、删除、编辑用户信息，支持Excel模板表格导入。
（二）机器人结构认知与拆装仿真软件具体软件参数要求
1、功能展示模块
（1）独立型平台
软件基于自主研发独立运行的三维仿真软件平台，无需依托任何第三方虚拟环境，机器人所有模型结构，根据工厂实体机器人设备制作，达到虚拟仿真和实际设备1比1对应。
（2）三维操作
三维机器人机构模型及其部件模型能够任意方向旋转及视点切换，所有部件都可360度全方位观看，具有直观立体，真实互动的效果。
▲（3）8套机器人机构模型
系统提供8套机构模型，其中六轴机器人1套，一轴机构1套，二轴机构1套，三轴机构1套，四轴机构1套，五轴机构1套，六轴机构1套， RV减速器1套。提供符合上述功能的软件截图。
（4）项目信息
提供详细的项目信息说明，学生能够非常深入地了解各机构的作用，提高学生对机器人机构的认知。
（5）单一零件展示
支持单一零件模型展示，并支持使用鼠标放大缩小、3轴旋转以及6视图自由切换。
（6）爆炸图
所有模型提供爆炸图展示，能够一目了然机构内部各部件间的位置结构关系，提高学生对机器人结构的认知。
（7）运动原理
系统提供六轴机器人机构运动原理动画，直观展示机器人设备的运动原理，并且运动原理动画展示时可实现暂停、播放、复位播放功能，非常人性化，非常方便教学。
（8）自动拆装
系统提供自动拆装功能，按照六轴机器人拆装工艺要求自动播放六轴机器人机构的拆装过程，自动拆装过程时可实现暂停、播放、恢复功能，方便学习。
（9）手动拆装
系统提供手动拆装功能，手动拆装过程可进行自动判断拆装顺序及拆装工具选择的正确性，并且在手动拆装模式下，场景中会相应增加工具箱。
（10）拆装提示
手动拆装实训过程中，有零件提示和工具提示，提示是通过零件、工具闪烁方式进行，引导学生不断往下拆装模型零件。
▲（11）20种机械拆装工具
系统提供20种机械拆装工具：活动扳手、手套、一字螺丝刀、拉马、平口钳、胶锤、套筒扳手、拔销器、勾扳手、外卡钳、内六角扳手、铁锤、棘轮扳手、卡盘扳手、梅花扳手、十字螺丝刀、铜棒、内梅花扳手、内卡钳以及双头呆扳手。其中内六角扳手15种型号，包括3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、27mm以及30mm；棘轮扳手5种型号，包括8/9mm、10/11mm、12/13mm、14/15mm以及16/18mm；内梅花扳手9种型号，包括T10、T15、T20、T25、T27、T30、T40、T45以及T50；双头呆扳手12种型号，包括T4、T5、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T14、T17、T19、T22；梅花扳手12种型号，包括T4、T5、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T14、T17、T19、T22。提供符合上述功能的软件截图。
2、功能设计模块
▲（1）项目新增
可对机器人机构项目进行完全自定义，可自由增加机器人机构项目，兼容任意的Pro/e、UG、3dsmax、solidworks等设计软件数据模型，以3DS格式为接口导入本系统进行配置。提供符合上述功能的软件截图。
（2）开放型设置
可对项目模型零件进行命名、颜色更改、视图设置、爆炸设置、约束设置、零件简介设置、运动设置、拆装设置。
（3）零件加载
软件提供零件加载功能，能够分类型一次性加载模型零件，以及设置已加载模型零件的名称、颜色、透明度等。
（4）视图设置
能够设置机器人机构模型的轴承视图、前视图、后视图、左视图、右视图、俯视图。设置时系统提供3个轴（X、Y以及Z轴）每个轴4个角度（0°、90°、180°以及270°）快捷旋转功能。
（5）爆炸图设置
软件提供爆炸图功能，通过鼠标移动模型零件到合适的位置后，点击保存按钮即可成功设置模型的爆炸图。设置状态下分别支持模型零件X、Y、Z轴的单轴移动。
▲（6）约束设置
软件提供约束设置功能，能够设置模型零件的拆装顺序及拆装工具，使模型零件的拆装过程符合机械拆装工艺要求。提供符合上述功能的软件截图。
（7）简介设置
软件提供零件简介设置功能，通过此功能能够设置对应项目的项目信息（理论知识）。
（8）运动设置
软件提供原理动画设置功能，通过设置各个运动模型零件的各种类型动作添加到动画时间槽上，设置好零件动作的开始及结束时间，即可完成此机构原理动画的设置。其中的动作设置功能能够设置轴向运动、状态定义、零件定位以及摄像机动画，时间槽配置是进行动作播放顺序的安排。
▲（9）拆装设置
软件提供拆装动画设置功能，能够设置零件拆装过程中的拆装动画，且一个零件的拆装动画可以有本身的多个拆装动作以及其它零件的拆装动作，只要把动作添加到时间槽上设置开始和结束时间即可完成此零件的拆装动画设置。并且还能够设置模型零件的自动拆装过程顺序动画。提供符合上述功能的软件截图。
▲（三）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。
五、配套资料
1、工业机器人拆装实训指导书，至少必须包含有上述原理性和应用性实验实训项目；
2、工业机器人电气系统装调实训指导书，至少必须包含有上述原理性和应用性实验实训项目；
4、工业机器人装调与维护操作说明书。
5、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。
6、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。投标时现场演示部分内容。