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2024-07-30 07:22

智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

隨著科技的不斷進(jìn)步，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)前所未有的變革。在這個(gè)變革的時(shí)代，智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，為培養(yǎng)新一代具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的制造業(yè)人才提供了有力的支持。
智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
　　一、智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的概念與特點(diǎn)
　　智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是指通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)手段，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際操作和應(yīng)用，為學(xué)生提供一個(gè)模擬實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所。它具有以下特點(diǎn)：
　　1. 高度仿真：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠模擬實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際操作，提高實(shí)踐能力。
　　2. 個(gè)性化定制：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以根據(jù)企業(yè)需求，為企業(yè)定制專屬的培訓(xùn)方案，提高培訓(xùn)效果。
　　3. 安全性高：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用先進(jìn)的安全措施，確保學(xué)生在實(shí)踐操作過(guò)程中的安全。
　　4. 開放性：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以與其他教育資源、信息系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息互通。
　　二、智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在制造業(yè)的應(yīng)用價(jià)值
　　1. 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量：智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能夠幫助學(xué)生快速掌握工業(yè)機(jī)器人的操作技能，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
　　2. 促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合：實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以為企業(yè)提供技術(shù)支持，幫助企業(yè)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。
　　3. 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力：通過(guò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)培養(yǎng)的人才具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有助于提升企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
　　4. 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)：智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的推廣應(yīng)用，有助于推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
　　三、智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望
　　目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，如德國(guó)的“OPC UA for Factory Automation”等。這些平臺(tái)在推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量等方面發(fā)揮了積極作用。隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
　　總結(jié)：智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為新一代制造業(yè)人才培養(yǎng)的重要載體，具有重要的戰(zhàn)略意義。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，我們應(yīng)該加大對(duì)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的研發(fā)投入，不斷完善平臺(tái)功能，提高教學(xué)質(zhì)量，為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
一、技術(shù)性能
1、輸入電源：?jiǎn)蜗嗳�～220V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對(duì)濕度≤85%（25℃）  海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5kVA
4、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)尺寸：2300mm×1200mm×800mm，各部件采用優(yōu)質(zhì)鋁合金和不銹鋼機(jī)加工成型，精度高，外觀無(wú)劃痕等。
5、控制柜尺寸（機(jī)器人）：540mm×410mm×800mm
6、安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
二、設(shè)備結(jié)構(gòu)與組成
智能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用ABB六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）系統(tǒng)、視覺檢驗(yàn)系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、供料單元、加工系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)單元、各類工件、電氣控制柜、型材實(shí)訓(xùn)桌、型材電腦桌等組成。
1、六軸機(jī)器人（ABB）
     6軸控制機(jī)械手：重量不大于25kg，最高荷重3kg，工作范圍達(dá)580mm，能通過(guò)柔性（非剛性）自動(dòng)化解決方案執(zhí)行一系列作業(yè)，重復(fù)定位精度：0.01 mm，軸1旋轉(zhuǎn)：工作范圍+165°～ -165°，軸2手臂+110°～ -110°，軸3手臂+70°～ -90°，軸4手腕+160°～ -160°，軸5彎曲+120°～ -120°，軸6翻轉(zhuǎn)+400°～ -400°。機(jī)器人高度：700 mm，機(jī)器人底座尺寸：180×180 mm。可就機(jī)器人使用壽命內(nèi)，使用機(jī)器人離線軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)程序，IO，機(jī)器人3D動(dòng)態(tài)動(dòng)作監(jiān)控。遠(yuǎn)程機(jī)器人系統(tǒng)備份與恢復(fù)功能，自動(dòng)工具重量與載荷檢測(cè)設(shè)定功能，在示教器實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)界面的開發(fā)，并提供基于VB和C#的二次開發(fā)功能，機(jī)器人全壽命保養(yǎng)自動(dòng)維護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)功能，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)時(shí)微調(diào)功能，自帶IO自定義可編程按鈕，3D實(shí)時(shí)舒適搖桿手動(dòng)操作系統(tǒng)，電池電量環(huán)保節(jié)省功能，終身機(jī)器人系統(tǒng)功能升級(jí)（高級(jí)用戶），支持RAPID編程語(yǔ)言規(guī)范，并直接解釋執(zhí)行，支持ROBOTAPPS的開發(fā)，機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件必須基于WINCE平臺(tái)，機(jī)器人控制系統(tǒng)原配固態(tài)存儲(chǔ)器容量不得低于1G，并支持USB擴(kuò)展為副存儲(chǔ)器，機(jī)器人控制系統(tǒng)必須支持運(yùn)行ROBOTWARE6.0以上的版本。
     IRC5機(jī)械手控制柜：尺寸258*450*580mm，單相220V供電，控制軟件RAPID,緊湊型，防護(hù)等級(jí)IP20
     機(jī)器人示教器：重量1KG，彩色圖形界面觸摸屏，操作桿和緊急停止按鈕，左右手操作支持，USB儲(chǔ)存器支持。
     配套：RW機(jī)器人操作系統(tǒng)，機(jī)器人與控制電纜7米，示教器與機(jī)器人電纜10米，機(jī)器人操作系統(tǒng)，碰撞檢測(cè)軟件，主從通信模塊，16進(jìn)16出數(shù)字輸入輸出板。
(參考圖)
(參考圖)
2、可編程控制器單元
配備可編程控制器、數(shù)字量擴(kuò)展模塊、以太網(wǎng)通信模塊等，用于讀寫RFID系統(tǒng)的工件數(shù)據(jù)，控制機(jī)器人、電機(jī)、氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，處理各單元檢測(cè)信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。
可編程控制器單元
3、工位供料單元
模塊尺寸400*400mm，由光電傳感器、推料缸燈組成，具有出料工位提供物料，使得實(shí)驗(yàn)具有觀賞性。
工位供料單元
4、輸送單元
模塊尺寸1100*770mm，由直線執(zhí)行器及搬運(yùn)機(jī)械手組成，由多種氣缸組成的機(jī)械手負(fù)責(zé)工件的抓取及擺放。直線執(zhí)行器由伺服電機(jī)及同步帶組成，負(fù)責(zé)帶動(dòng)機(jī)械手精確移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將工件在各單元之間的精確搬運(yùn)�？蛇\(yùn)動(dòng)與不少于二個(gè)方向。
輸送單元
5、工件模擬加工單元
模塊尺寸400*400mm，由旋轉(zhuǎn)缸、加工缸及漸變彩燈等組成，系統(tǒng)需配有加工系統(tǒng)，有制作工藝的標(biāo)準(zhǔn)流程。加工時(shí)因具有加工提示。
工件模擬加工單元
6、裝配單元
模塊尺寸400*400mm，由旋轉(zhuǎn)缸、加工缸及漸變彩燈等組成，需要有物料裝配過(guò)程，能與原物料結(jié)合。裝配時(shí)因具有裝配提示。
裝配單元
7、視覺檢測(cè)系統(tǒng)
模塊尺寸780*300mm，配備傳送帶、視覺相機(jī)、光纖傳感器、4軸機(jī)械手等，可識(shí)別物料的顏色及分辨產(chǎn)品是否合格，最后傳送物料到分揀單元。
視覺檢測(cè)系統(tǒng)
8、分揀單元
模塊尺寸770*400mm，主要由鋁合金型材基體、推料缸、光電傳感器、顏色傳感器、接近開關(guān)、光纖傳感器等組成。采用單相電機(jī)完成運(yùn)輸功能，通過(guò)傳感器，運(yùn)輸中通過(guò)PLC的運(yùn)算對(duì)物料進(jìn)行分揀工作。完成對(duì)毛坯件材質(zhì)、顏色、高度的檢測(cè)并將不合格工件檢出。
分揀單元
9、倉(cāng)庫(kù)單元
模塊尺寸320*220mm，將分揀好的材料完成碼垛存儲(chǔ)的功能。
倉(cāng)庫(kù)單元
10、機(jī)器人電氣控制柜
用于安裝機(jī)器人控制器、PLC、變頻器及調(diào)速控制器等電氣部件，采用網(wǎng)孔板的結(jié)構(gòu)，便于器件拆裝、電氣布局，增加了設(shè)備的實(shí)訓(xùn)性能。通過(guò)航空電纜線與型材實(shí)訓(xùn)桌相連，強(qiáng)弱電分離，連接安全可靠。
11、視覺識(shí)別系統(tǒng)
視覺識(shí)別機(jī)構(gòu)由識(shí)別攝像頭（要求靈敏度1.8V/lux-sec@550nm，分辨率2048×1536，光譜響應(yīng)400nm～1000nm，幀率15fps @ 1600 x 1200/30 fps @ 800 x 600）、茶色亞克力遮光罩、LED補(bǔ)充光源等組成，配套視覺識(shí)別軟件，對(duì)物料進(jìn)行檢驗(yàn)是否合格。
12、現(xiàn)代PLC電氣先進(jìn)控制云平臺(tái)
本平臺(tái)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于將PLC信息并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具方便更加準(zhǔn)確的掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。需現(xiàn)場(chǎng)演示，本平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能： 數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳，手機(jī)app數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，微信反向控制。
機(jī)器人控制原理系統(tǒng)平臺(tái)：
(1)采用DS28335作為主芯片設(shè)計(jì)，3.5KW工業(yè)級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，配置制動(dòng)器，位置傳感器，伺服電機(jī)，具有轉(zhuǎn)速控制，位置控制，采用LABVIEW等語(yǔ)言作為上位機(jī)控制系統(tǒng)，采用7寸彩色觸摸屏顯示，支持高級(jí)語(yǔ)言MATLAB開發(fā)平臺(tái)，用戶無(wú)需C語(yǔ)言及硬件知識(shí)，可專注算法研究。
(2)、A/D和D/A通道：除DSP本身所帶的A/D通道外，還需額外擴(kuò)展4路以上12位的D/A轉(zhuǎn)換通道，可編程生成任意波形，輸出電壓范圍最大為±10V。3)、外擴(kuò)I/O：除DSP本身的I/O口外，需擴(kuò)展多路光耦隔離輸出口（6路以上）、多路光耦隔離輸入口（6路以上）
(3)、人機(jī)界面：采用7寸以上彩色觸摸屏，顯示電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、頻率，當(dāng)前的日期、時(shí)間等。提供人機(jī)交換界面及上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、頻率調(diào)節(jié)、給定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、PID調(diào)節(jié)等控制；同時(shí)上位機(jī)可實(shí)時(shí)觀測(cè)電流、速度反饋等。
(4)、上位機(jī)軟件：通過(guò)上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、頻率調(diào)節(jié)、給定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、PID參數(shù)設(shè)定等功能；同時(shí)可實(shí)時(shí)觀測(cè)電流、速度反饋等波形。
(5)、通信接口：1個(gè)CAN接口，1個(gè)USB接口，1個(gè)10M/100M以太網(wǎng)接口，方便用戶擴(kuò)展。
(6)、功率模塊：采用IPM模塊，最大輸出功率3.5kW。
(7)、保護(hù)功能：具有過(guò)壓、過(guò)流與過(guò)熱保護(hù)功能，當(dāng)保護(hù)發(fā)生時(shí)立刻封鎖PWM脈沖輸出。
(8)、能提供源代碼供學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行程序修改調(diào)試，并提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。開放部分PWM接口（6路以上）、I/O口、CAP口、AD、DA 等等外圍電路接口，供不同實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展使用，即DSP板應(yīng)該為開放可二次開發(fā)板。利用DSP仿真器將不同的控制算法下載到DSP芯片中，各種標(biāo)準(zhǔn)接口（SCI、JTAG等），顯示模塊，捕獲脈沖產(chǎn)生單元，光碼信號(hào)處理單元，電源，電機(jī)控制單元，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片以等，支持多種電機(jī)控制，支持24V系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)。
14.3D仿真系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用三維設(shè)計(jì)，仿真度高，與設(shè)備1：1配套，全零件拆裝，接線，程序運(yùn)行仿真等，提供照片及實(shí)驗(yàn)（含各設(shè)備的聯(lián)調(diào)）的演示，具有相關(guān)的原理圖。
三、實(shí)驗(yàn)所需完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
項(xiàng)目一  PLC程序編程與調(diào)試
項(xiàng)目二  工業(yè)機(jī)器人示教單元使用
項(xiàng)目三  工業(yè)機(jī)器人軟件使用
項(xiàng)目四  工業(yè)機(jī)器人基本指令操作
項(xiàng)目五  工業(yè)機(jī)器人工件的跟蹤抓取
項(xiàng)目六  工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作編程應(yīng)用
項(xiàng)目七、材料分揀的編程應(yīng)用
項(xiàng)目八、整個(gè)系統(tǒng)的編程與應(yīng)用
項(xiàng)目九、機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng)
項(xiàng)目十、機(jī)器人控制系統(tǒng)原理底層開發(fā)

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