TWB-QR02工業(yè)機器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)臺

一、方案簡介

平臺選用先進的六關(guān)節(jié)機器人，由機器人本體裝調(diào)平臺與電氣維護平臺組成。機器人本體裝調(diào)平臺可以拆卸到螺絲級，是學(xué)生對工業(yè)機器人核心部件和機械結(jié)構(gòu)的認知平臺，從內(nèi)部構(gòu)成理解工業(yè)機器人的運動方式和動力傳遞。讓學(xué)生可掌握：機器人本體結(jié)構(gòu)認、諧波減速器安裝與維護、常用安裝工具使用、機器人基本術(shù)語與圖形符號、機器人零位調(diào)試、機器人精度測試、機器人典型維護操作。

機器人電氣維護平臺，是把電氣柜各大部件拆散安裝在網(wǎng)孔架上，清晰體現(xiàn)機器人電氣連接原理。讓學(xué)生可掌握：電氣器件認知、電氣原理學(xué)習、電氣故障排除與維護。

裝配完成的機器人本體，在電控柜的驅(qū)動下，能實際完成應(yīng)用操作。通過選購模塊，可實施機器人基礎(chǔ)示教編程（軌跡坐標訓(xùn)練模塊）、基礎(chǔ)工藝編程（碼垛模塊）。

平臺配套提供三維拆裝軟件（RobotAC），3D真實重現(xiàn)了機器人本體拆裝與電氣維護平臺功能。RobotAC可完成大部分硬件平臺上的實訓(xùn)項目。

本平臺適合職業(yè)院校、高校的工業(yè)自動化類相關(guān)專業(yè)，《工業(yè)機器人安裝與調(diào)試》、《工業(yè)機器人系統(tǒng)維護》等課程的實訓(xùn)教學(xué)，也適合工業(yè)機器人安裝調(diào)試技能比賽。

工業(yè)機器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)臺效果圖

二、技術(shù)參數(shù)

（1）產(chǎn)品尺寸：

機器人本體裝調(diào)平臺：長1500mm*寬1000mm*高1500mm

電氣維護平臺：長800mm*寬500mm*高1600mm

（2）工作電源：單相三線制  AC220V±5%　50HZ

（3）安全保護：漏電保護，過流保護，短路保護

（4）額定功率：≤2KW

三、產(chǎn)品特點：

1、工業(yè)機器人本體裝調(diào)

采用工業(yè)級機器人，金屬剛體，可拆解到螺絲級，可反復(fù)拆裝練習。

2、電氣常見拆裝

把工業(yè)級的機器人電氣柜的大部件拆散安裝在網(wǎng)孔架上，清晰體現(xiàn)機器人電氣連接原理。

3、機器人故障維護

不僅讓學(xué)習掌握機器人安裝與調(diào)試，還提供機器人日常應(yīng)用的典型維護。

4、三維仿真軟件

按真實工業(yè)機器人1:1開發(fā)的虛擬仿真拆裝機器人，方便學(xué)生在電腦上反復(fù)練習而會損壞硬件。三維仿真軟件“學(xué)、練、考”對由學(xué)生自主學(xué)習，并自動考核。

5、豐富教學(xué)資源

提供課程標準、項目化的教材、真人操作視頻。

四、機器人本體拆裝與調(diào)試平臺主要組成

1、本體拆裝臺

外形尺寸約為1500×1000×1600mm。工作臺板采用工業(yè)鋁型材拼接搭建，臺面上布有T型槽，通過M6快速拆卸的T型螺母和彈簧螺母塊安裝不同模塊。機臺上有機器人裝調(diào)區(qū)和基礎(chǔ)實訓(xùn)擴展區(qū)。機器人裝調(diào)區(qū)上有一個安裝平臺，該平臺可以360°旋轉(zhuǎn)和固定，這樣安裝人員可以在固定位置對機器人無死角安裝。擴展區(qū)可以安裝基礎(chǔ)實訓(xùn)模塊、搬運碼垛模塊等。平臺的背板可裝夾機器人安裝工藝文件。

2、本體散件部件

機器人本體散件都包裝好放在對應(yīng)抽屜里，主要包括鋼體、減速機、電機、本線內(nèi)線、拖地線、線環(huán)、各種小配件等。

3、機器人本體

裝配完成后，本體如下：

本體

本體參數(shù)如下：

4、拆裝工具套件

預(yù)置式扭力扳手

內(nèi)六角扳手

預(yù)置式扭力扳手具有預(yù)設(shè)扭矩數(shù)值和聲響裝置。當緊固件的擰緊扭矩達到預(yù)設(shè)數(shù)值時，能自動發(fā)出訊號“卡嗒”(click)的一聲，同時伴有明顯的手感振動，提示完成工作。解除作用力后，扳手各相關(guān)零件能自動復(fù)位。精確度符合ISO6789：1992.ASMEB107.14,GGG-W-686.±4%。

5、測量百分表

百分表是利用精密齒條齒輪機構(gòu)制成的表式通用長度測量工具。通常由測頭、量桿、防震彈簧、齒條、齒輪、游絲、圓表盤及指針等組成。把百分表安裝在機器人J6法蘭上，通過機器人的不同位置的循環(huán)運動，可快速的測試機器人重復(fù)精度。

6、基礎(chǔ)示教編程模塊

基礎(chǔ)示教編程模塊是一個可選配模塊。機器人調(diào)試完成后，達到出廠精度，可通過示教器的示教與編程，掌握機器人各種坐標，軌跡運動操作。

基礎(chǔ)示教編程模塊采用銀色鋁合金材質(zhì)，包含：TCP標定；直線、圓弧、曲線軌跡訓(xùn)練；坐標系統(tǒng)標定。

7、基礎(chǔ)工藝編程模塊

人基礎(chǔ)示教編程（軌跡坐標訓(xùn)練模塊）、基礎(chǔ)工藝編程（碼垛模塊）。

機器人的工藝應(yīng)用有多種，本模塊通過碼垛操作，掌握碼垛算法的原理，以及通過示教教的調(diào)試技巧。

碼垛模塊采用銀色鋁合金材質(zhì)，包含：碼垛底板，不同大小的碼垛工件。

自動落料機構(gòu)

碼垛平臺效果圖

五、機器人電控維護平臺主要組成

1、網(wǎng)孔架

把工業(yè)機器人的電氣柜各大部件拆散安裝在網(wǎng)孔架上，清晰體現(xiàn)機器人電氣連接原理。主要部件有：電源、濾波器、機器人運動控制器、伺服驅(qū)動器、示教器、擴展IO。同進時還有一個故障設(shè)置模塊，通過人機界面操作可以設(shè)置典型的故障，并通過人機界面設(shè)置解除故障。

2、機器人運動控制器

運動控制器作為機器人的核心部分，是影響機器人性能的關(guān)鍵部分之一。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。本運動控制器的特點：

1）采用x86硬件平臺，高性能硬件，豐富的外圍接口，方便外設(shè)擴展；

2）采用實時Linux操作系統(tǒng)。實時性強，軟件開發(fā)方便；

3）支持EtherCAT協(xié)議，作為主站功能，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對伺服模塊與IO模型管理；

4）模塊化軟件開發(fā)，不同的子任務(wù)由不同的功能模塊實現(xiàn) ,以利于修改、添加、配置功能；

5）內(nèi)置了16輸入16輸出的IO模塊；

6）支持二次開發(fā)，方便功能擴展。

機器人運動控制器接口如下：

X10：EtherCAT主站輸出，RJ45口

X11：內(nèi)置IO模型輸出，16輸入16輸出

TP：示教器接口；

X12：系統(tǒng)信號接口

X17：USB擴展口

X16：管理網(wǎng)口，RJ45

X13：RS232接口

X14：RS232接口

X15：RS485接口

3、機器人示教器

示教器采用8寸觸摸屏，顯示分辨率1026*768。示教器上有物理鍵盤，方便快捷編寫程序，至少有：26個字母鍵，通過切換鍵與數(shù)字及特殊符號切換、4個方向鍵、10個功能健、8組軸操作鍵，每組至少有+與-鍵。共不少于76物理按鍵。示教器接口說明：

示教器能實時采集機器人關(guān)節(jié)的各種參數(shù)，包括扭矩、速度、位置等，采集時間小于10ms,并能把采集的數(shù)據(jù)形成曲線查看，包括扭矩曲線、速度曲線、加速度曲線。方便現(xiàn)場性能分析檢測。

4、伺服驅(qū)動器

機器人伺服系統(tǒng)精確控制電機速度、位置，可以將指令轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。采用高性能RC6伺服驅(qū)動器， RC6是一款緊湊型一體化網(wǎng)絡(luò)伺服驅(qū)動器。采用6多軸一體化設(shè)計，機身尺寸僅為231mm*316mm*81mm，而單軸額定電流可達5A。RC6采用標準的EtherCAT協(xié)議，配置成從站，與運動控制器實時通訊；

5、伺服調(diào)試與診斷軟件

伺服系統(tǒng)是機器人本體的核心部件，平臺提供的伺服調(diào)試軟件（DriverStarter）運行在上位PC機，通過RS485與伺服驅(qū)動器通訊。DriverStarter具有完善的實時監(jiān)控功能，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、運動狀態(tài)、 輸入輸出信號等。信號經(jīng)分析處理，能實時顯示轉(zhuǎn)速、溫度和電流等多種波形曲線。并具有故障智能診斷功能，當異常發(fā)生時，上位機界面能顯示故障位置，以及處理方法。可方便對機器人整機能調(diào)試，以及伺服系統(tǒng)的故障診斷與分析。

6、故障設(shè)置模塊

故障設(shè)置模塊安裝在網(wǎng)孔架上，模塊上有HMI。故障設(shè)置模擬機器人常見的典型故障，使學(xué)員掌握各種故障現(xiàn)象及排查方法。通過HMI設(shè)障與排障，自動操作，不用人工插拔線。通過人機界面設(shè)置，能設(shè)置5種以上典型故障；排障恢復(fù)后的電控維護平臺，可驅(qū)動機器人本體運行

7、本體聯(lián)調(diào)

解除故障后的機器人電控平臺可以驅(qū)動機器人本體。能在本次采購的虛擬仿真軟件里進行離線編程。后置的機器人可下載到機器人機器人控制器運行。控制系統(tǒng)能同時控制硬件實際機器本體與仿真軟件的虛擬機器人本體同時運行，包括位置、動作及狀態(tài)同步。

六、工業(yè)機器人拆裝與調(diào)試仿真軟件

RobotAC機器人裝調(diào)與維護仿真軟件，可作為本體拆裝實訓(xùn)臺的一個輔助功能，更好的讓學(xué)生熟悉機器人本體和拆裝本體。采用實際機器人本體型號為原型，進行高仿真建模，建立完整 真實展現(xiàn)機器人場景。同時，擁有高度逼近真實的表面外觀和細節(jié)感受，創(chuàng)造出身臨其境般的實訓(xùn)體驗。使用 3D 虛擬引擎技術(shù)模擬實際操作環(huán)境，支持學(xué)生在虛擬場景下進行工業(yè)機器人機械認知、原理認知、機械安裝與調(diào)試、常見故障排查，故障維修等操作。結(jié)合實際的設(shè)備相輔相成，滿足虛實相結(jié)合的教學(xué)。系統(tǒng)支持多點位配置。安裝運行方便，普通配置的 PC 機即可運行本軟件。

機器人本體安裝，包含了各軸之間安裝的次序及簡述工藝流程，注意事項，及機械部分的保養(yǎng)。整機安裝完成調(diào)試，以及調(diào)試過程中問題的發(fā)現(xiàn)及處理方式。

提供各處機器人零位標定技術(shù)，以及機器人整機精度測度，生產(chǎn)性能合格的機器人。

拆裝軟件部分截圖

軟件特點：

1、工業(yè)機器人裝調(diào)與維護仿真軟件主要是為學(xué)習工業(yè)機器人本體結(jié)構(gòu)、本體裝配、本體維護等三維仿真軟件；采用先進的虛擬仿真技術(shù)，軟件具有虛擬裝配車間場景，模擬真實工業(yè)機器人的裝配環(huán)境。

2、采用真實工業(yè)機器人3D模型，并按硬件實訓(xùn)臺1:1尺寸建模

3、實時交互操作，場景中布置大量機器人知識展板，方便自主學(xué)習。

4、具備情景化、游戲化實訓(xùn)設(shè)計，每個項目教學(xué)設(shè)計過程涵蓋實訓(xùn)示范、演練、測試模塊；

5、本體器件認知模塊：介紹每個本體器件的外觀，功能，使用注意事項目。

6、電氣器件認識模塊：介紹每個電氣器件的外觀，功能，使用注意事項目。

6、本體裝配與拆卸模塊：具有自動裝配與卸載、3D交互方式的手動裝配與拆卸、零件與組件的拆卸與裝配、裝配過程中所需工具的選擇以及拆卸全過程的信息記錄與提示等功能，具有真實感強、操作簡單、便于自學(xué)等優(yōu)點。

7、整機調(diào)試模塊：本體裝配完成后，學(xué)習系統(tǒng)上電流程，通過示教器對機器人每個關(guān)節(jié)調(diào)試。以及關(guān)節(jié)零位調(diào)整。

8、機器人維護：對典型電氣故障進行維護操作

9、錄制功能：在練習操作時，錄制模塊對實訓(xùn)過程中操作實時錄制功能，并可隨時對操作記錄進行查看；

10、考試模塊：機器人拆裝考核，并自動評分。

七、教學(xué)資源

1、配套實訓(xùn)指導(dǎo)書

配套的工業(yè)機器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)指導(dǎo)書，采用項目化教學(xué)。是一本系統(tǒng)講解了工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)原理、裝配、生產(chǎn)現(xiàn)場安裝、調(diào)試、故障排查及維護教學(xué)一體的實訓(xùn)指導(dǎo)書。本體可以拆裝到螺釘級，并提供拆裝散件的實物圖。并配套全流程的真人視頻教程，詳細介紹各部分的機械安裝、拆解過程，以及注意事項 。包含以下實訓(xùn)項目：

項目一：工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識

任務(wù)一：工業(yè)機器人常用傳動機構(gòu)及工作原理

任務(wù)二：工業(yè)機器人用減速器

問題與思考一

項目二：工業(yè)機器人的組成及安裝要求

任務(wù)一：工業(yè)機器人的主體

任務(wù)二：工業(yè)機器人控制系統(tǒng)

任務(wù)三工業(yè)機器人安裝要求

問題與思考二

項目三：機器人安裝調(diào)試常用工具的認知和使用

任務(wù)一：工業(yè)機器人機械裝配常用工具、測量儀器

任務(wù)二：工業(yè)機器人常用電工工具和電工儀表儀器

問題與思考三

項目四：工業(yè)機器人機械本體的拆裝與檢測

任務(wù)一：工業(yè)機器人機械部分的拆卸與檢測

任務(wù)二：工業(yè)機器人機械部分的裝配與檢測

問題與思考四

項目五：工業(yè)機器人電氣系統(tǒng)的裝配與調(diào)試

任務(wù)一：機器人電氣元件介紹及電氣安全知識

任務(wù)二：工業(yè)機器人電氣工作原理

任務(wù)三：機器人控制柜電氣元件安裝與接線

任務(wù)四：機器人本體電氣元件安裝與接線

問題與思考五

項目六：工業(yè)機器人基本運動任務(wù)調(diào)試

任務(wù)一：工業(yè)機器人運動介紹

任務(wù)二：工業(yè)機器人標定介紹

任務(wù)三：工業(yè)機器人示教編程介紹

問題與思考六

項目七：工業(yè)機器人常見故障分析及精度檢測方法

任務(wù)一：機器人常見故障及 其解決辦法

任務(wù)二：機器人重復(fù)定位精度檢測方法

任務(wù)三：機器人絕對精度檢測方法

問題與思考七

項目八：工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)調(diào)試

任務(wù)一：伺服調(diào)試軟件操作

任務(wù)二：機器人運動伺服性能測量分析

附錄1：螺釘擰緊力矩表

附錄2：機器人裝配作業(yè)指導(dǎo)書

2、真人拆裝視頻

真人工業(yè)機器人拆卸與裝配視頻二維碼，詳細每個步驟操作及要點講解。

機器人拆裝真人視頻

3、機器人三維設(shè)計圖紙

提供全套的機器人本體設(shè)計3D資料，采用STEP格式。學(xué)生可以學(xué)習機器人本體設(shè)計，也可以在原來的3D文件基礎(chǔ)上，根據(jù)需求進行修改，開發(fā)自己的機器人本體結(jié)構(gòu)。并把設(shè)計文件加工成實際的機械零件，DIY動手裝配自己的機器人本體。

八、系統(tǒng)配置清單