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工业机器人综合实训台

一、实训装置介绍

工业机器人综合实训台是模块化工业机器人实训工作站，台面各工作单元均为模块化结构设计，可灵活自由拆装。工作站覆盖了工业机器人应用技术、互联控制技术、传动技术、人机交互（HMI）技术、视觉检测技术、机械技术、传感与气动技术及多种工业现场总线通讯技术等多种技术应用。其中，互联控制、人机交互（HMI）技术载体标配国内外一线品牌，其保证了工业机器人综合实训台在系统教学过程的稳定性与可靠性。

图1 工业机器人综合实训台正面侧视模型图

工业机器人综合实训台由多种类型工作单元组合而成，包含工业机器人控制单元、旋转供料单元、上下料控制单元、夹具快换单元、输送单元、视觉检测单元、物料中转单元、智能仓储单元、人机交互单元、信息写入/读取单元、绘图单元等多种实训单元。且该实训台既可某一方面功能控制进行针对性实训；亦可自行根据需求，选择多种工作单元搭建产线，进行综合实训。通过该实训台可培养学生智能控制工艺分析、工作站设计、工作站仿真与编程、工作安装与调试、智能工作站虚拟仿真、编程、设计等能力。

图2 工业机器人综合实训台分布图

技术参数：

1、输入电源：单相三线制～220V±10%  50Hz

2、温度：-5℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃）

3、设备功率：＜3.0 kw

4、外形尺寸：长×宽×高：1200mm×1200mm×1600mm

二、实训单元介绍

1、供料工作站

图3 井式供料单元

主要由固定底板、不锈钢拉手、支撑架、安装板、气缸、推杆、有机材质料筒等组成，整体采用铝合金材质。用于储存待装配物料，可通过PLC控制器对该模块进行控制，实现待装配物料的自动出库作业，该模块与输送单元配合使用。

工作流程： 系统复位→料仓检测到内有物料→系统启动 →PLC 发出指令→气缸顶出→将物料推送到“输送单元”上，完成物料出库动作。

2、输送单元

主要由固定底板、不锈钢拉手、支撑架、皮带、轴承、主动轮、从动轮、驱动电机（直流、交流、步进、伺服多种驱动方式可选）、旋转编码器、光电开关、导流板等组成。整体采用铝合金和不锈钢材质，用于井式供料出库模型的输送。可通过 PLC 控制器对该单元进行控制，实现物料的自动运输作业，该模块与井式供料单元、视觉检测单元配合使用。

3、视觉检测单元

由固定底板、光轴、连接块、相机安装板、光源安装板、相机、镜头、光源、线缆、视觉控制器（内置视觉系统软件）等组成。主要进行机器视觉分拣应用实训，可自动检测工件的位置、尺寸、外观瑕疵等信息，经过软件比对处理后，通过 TCP/IP 通讯协议把比对结果传递给控制器，工业机器人使用末端吸盘夹具将工件分拣定位抓取，自动进行工件分拣作业。该单元安装在输送线末端上方，与输送单元配合使用。

工作流程：皮带输送线运输物料至末端停止→视觉系统拍照（识别位置、颜色、形状） →将信息发送给控制器→机器人根据任务要求进行后续作业。

3、信息读写单元

图6 信息写入单元

信息读写单元采用RFID读写技术，使用高频读写器对物料底座预置的电子标签进行信息写入/读取，方便后续分类入库、信息录入等操作。

工作流程： 系统复位→手动将带有芯片的装配底座放置在读写器上→手动录入数据→完成后将装配底座放置在立库单元→机器人完成装配作业后→将成品装配搬运到读写器上→ 自动读取信息→根据读取到的信息，将工件放置到对应立库位置。

4、人机交互单元

图18 人机交互单元

人机交互单元配备工业触摸屏，可进行设备人机界面组态。在组态界面中，可实现设备的自动化控制、监测产线设备的工作/生产状态及参数、生产过程关键参数调整、设备故障报警等功能

为保证生产过程的安全，出厂触摸屏程序设置多级权限，普通用户仅可观看生产数据看板和启停操作，修改生产参数需通过身份认证登录权限用户账号，登录后才可对生产关键参数进行修改。

5、快换夹具单元

该设备所有末端工具都安装有快换装置-工具端，机器人法兰处安装有快换装置-机器人端。工具端和机器人端配合使用，可实现机器人末端工具的快速更换，大大提高了实训操作对象的兼容性。

6、工件对象

工件对象即为实训单元的工作对象，含装配套件（模拟电机装配）、码垛套件（矩形、方形）、搬运套件。组装套件共 6 套， 三种颜色设计， 每套包含3个部件， 用于模拟电机装配。

7、绘图单元

绘图模块分为平面绘图和曲面绘图两种， 主要由绘图固定支架、绘图板、不锈钢拉手、支撑杆等组成。平面绘图板上预留工件坐标系标定点，可参照此点对工业机器人工件坐标进行标定，该模块支持面轨迹描绘，同时通过手动操作，可实现多种不同角度的斜面轨迹描绘功能；曲面绘图板上采用弧形设计，可训练空间姿态示教练习。

将绘图纸打印出来，放置在绘图板上，用磁铁或夹子压紧，可以训练对机器人基本的点位示教、直线轨迹示教、曲线轨迹示教的掌握。

8、斜面搬运单元

斜面搬运操作模块主要搬运支架、搬运面板、搬运工件（三角形带数字）、不锈钢拉手等组成。搬运面板分为左右两块物料面板， 预留了10个方形和矩形放置位， 同时预留工件坐标系标定点，可参照此点对工业机器人工件坐标进行标定。

9、码垛单元

码垛模块主要由码垛支架、码垛面板、码垛工件（长形、方形）、不锈钢拉手等组成。面板预留10个长方形物料放置位和 10个正方形物料放置位， 2个码垛长方形放置位，同时预留工件坐标系标定点，可参照此点对工业机器人工件坐标进行标定。该模块可根据任务需求，完成多种模式的码垛，训练机器人相关指令编程应用。

10、控制单元

① 电源接口

② 存储卡插槽（上部保护盖下面）

③ 可拆卸用户接线连接器（保护盖下面）

④ 板载 I/O 的状态 LED

⑤ PROFINET 连接器（CPU 的底部）

控制器采用西门子 S7-1200 系列 PLC 控制器，具备数字量输入 14 点，数字 量输出 10 点， 模拟量输入 2 路， 模拟量输出 2 路， 标准的 PROFINET 以太网通讯 接口 2 个， 可实现与触摸屏、PC 等多种上位机， 进行通讯。还可使用附加模块通过 PROFIBUS、GPRS、RS485、RS232、IEC、DNP3 和 WDC 网络进行通信。

11、变位机装配单元

由气缸、固定底板、挡块、支撑杆、伺服驱动器、伺服电机、减速器、轴承、安装板和不锈钢把手等组成,用于装配底座模型定位与夹紧，工艺零部件应用的实训。采用蜗轮蜗杆减速器，配伺服驱动器和伺服电机，采用网络通讯控制，可用工业机器人/PLC驱动，该模块可与搬运模块配合使用。

工作流程： 系统复位（气缸缩回）→机器人拾取关节底座放置到装配模块上 →气缸顶出→机器人工具松开并退回到安全位置， 完成装配底座模型的定位夹紧操作，为后面其它模块装配做准备。

12、装配物料单元

电机装配模块主要由装配支架、装配面板、电机装配工件（端盖、转子、电机底座）、不锈钢拉手等组成。面板预留6个盖板工件放置位、6个转子工件放置位和6个电机底座放置位， 同时预留工件坐标系标定点，可参照此点对工业机器人工件坐标进行标定。

13、物料中转单元

物料中转单元主要由固定底板、支撑杆、安装板、废料盒组合而成，主要用于在装配过程中，指定颜色装配情况下，拾取到不需要的装配物料存放和踢废。

三、工作站整体展示

图19工作站左侧视图

图20工作站右侧视图

图21 工作站后侧视图

图22工作站正面视图

图23 工作站侧视图

四、工作站详细设备参数