SBJQR-01A工業(yè)機器人工作站
一、項目功能概述
工業(yè)機器人工作站采用模塊化設(shè)計，選用國際主流的工業(yè)機器人，搭配了功能豐富的周邊教學(xué)實訓(xùn)模塊：基礎(chǔ)編程類實訓(xùn)模塊。同時實現(xiàn)并兼顧了工業(yè)機器人從常規(guī)知識入門教學(xué)到真實物品生產(chǎn)加工。培養(yǎng)學(xué)生在在機器人操作與編程、碼垛、搬運、激光雕刻、運動控制等方面的綜合運用能力。滿足工業(yè)機器人的全部知識點從入門到深入應(yīng)用的階梯式教學(xué)。
工業(yè)機器人技能考核實訓(xùn)臺（參考圖片）
二、設(shè)備功能概述
本實訓(xùn)平臺機構(gòu)設(shè)計緊湊，系統(tǒng)完全開放化，采用透明封裝設(shè)計，程序開源，使教學(xué)、實訓(xùn)更加容易上手。實訓(xùn)臺分為機器人教學(xué)應(yīng)用區(qū)、電氣控制器接線區(qū)和電腦編程區(qū)，學(xué)生能夠根據(jù)電氣原理圖進行工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)的電氣接線，提升綜合應(yīng)用能力。
系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計，需要進行不同實驗切換時，只需在對應(yīng)硬件模塊上進行機器人示教編程，即可進行相應(yīng)的功能演示，實現(xiàn)一機多用，方便不同實驗靈活切換，適合進行工業(yè)機器人技能考核和職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)與認(rèn)證。
三、設(shè)備供貨清單
序號 | 設(shè)備名稱 | 備注 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 工業(yè)機器人基礎(chǔ)技能實訓(xùn)考核平臺 | 整套設(shè)備 | 套 | 1 |
四、設(shè)備技術(shù)參數(shù)
單套設(shè)備配置清單：
工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員實訓(xùn)平臺 |
序號 | 名稱 | 數(shù)量 |
1 | 基礎(chǔ)實訓(xùn)平臺 | 1 |
2 | 機器人本體 | 1 |
3 | 夾具模塊 | 1 |
4 | 繪圖模塊 | 1 |
5 | 通用倉儲模塊 | 1 |
6 | 運輸模塊 | 1 |
7 | 電氣控制套件模塊 | 1 |
8 | 仿真軟件（網(wǎng)絡(luò)版） | 1 |
9 | 靜音無油氣泵 | 1 |
10 | 編程工作臺 | 1 |
11 | 配套教材、實訓(xùn)指導(dǎo)書、數(shù)字資源包 | 1 |
五、技術(shù)參數(shù)
1．主要技術(shù)參數(shù)
輸入電源：交流單相220V/50Hz
額定功率：約1.8kW
安全保護：急停開關(guān)、漏電保護、短路保護、過載保護、欠壓保護
整體尺寸：1800 mm ×1120 mm ×1550mm
2．主要配置情況
工業(yè)機器人：ABB
PLC：西門子
氣動系統(tǒng)：AirTAC、SMC
電氣組件：施耐德、歐姆龍等國際主流品牌
3.實訓(xùn)模塊簡介
（1）標(biāo)準(zhǔn)實訓(xùn)臺框架主體
實訓(xùn)臺的承重框架采用高強度鋁型材構(gòu)建，這種材料因其輕質(zhì)和高穩(wěn)定性而被廣泛使用。鋁型材的承重主體不僅保證了實訓(xùn)臺的堅固性，也便于攜帶和移動，適應(yīng)了多樣化的教學(xué)和實訓(xùn)需求。實訓(xùn)臺的側(cè)封板選用了耐用的工業(yè)冷軋鋼板，這種鋼板具有優(yōu)良的抗腐蝕性和耐磨損性，能夠保護實訓(xùn)臺內(nèi)部組件免受損害。側(cè)封板的設(shè)計還考慮了美觀和實用性，提供了一個整潔的外觀，同時保護實訓(xùn)臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受外界環(huán)境影響。實訓(xùn)臺的主體結(jié)構(gòu)由堅固的鋁制型材構(gòu)成，以確保足夠的承重能力，而側(cè)板則選用了耐用的工業(yè)冷軋鋼板，以提供額外的保護和穩(wěn)定性。
實訓(xùn)臺設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)化的接口，以適應(yīng)機器人、教學(xué)設(shè)備和功能模塊的安裝需求。這些接口不僅符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也為未來的功能擴展提供了便利。實訓(xùn)臺在設(shè)計時預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)的氣源和電氣接口位置，這允許根據(jù)實際應(yīng)用需求進行功能擴展。這種設(shè)計考慮了模塊化和靈活性，使得實訓(xùn)臺能夠適應(yīng)各種教學(xué)和工業(yè)應(yīng)用場景。
實訓(xùn)臺配備了可靠的電源系統(tǒng)，為工業(yè)機器人、教學(xué)設(shè)備和各類功能模塊提供持續(xù)穩(wěn)定的電力。這一設(shè)計確保了所有設(shè)備的運行不受電力波動的影響，增強了實訓(xùn)臺在各種應(yīng)用場景下的穩(wěn)定性和可靠性。電源系統(tǒng)的設(shè)計考慮了不同設(shè)備的電力需求，提供了足夠的電流和電壓，以支持機器人、示教器和功能模塊的高效運行。實訓(xùn)臺的電源設(shè)計還包括了過載保護和短路保護功能，以防止因電力問題導(dǎo)致的設(shè)備損壞。此外，電源系統(tǒng)還配備了緊急斷電裝置，以確保在緊急情況下能夠迅速切斷電源，保障操作人員的安全。
此外，實訓(xùn)臺的多功能模塊固定設(shè)計還包括了側(cè)封板上預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)氣源和電氣接口安裝位置，這些預(yù)留接口可以根據(jù)模塊的使用情況進行功能的擴展，進一步增強了實訓(xùn)臺的實用性和靈活性。通過這些設(shè)計，實訓(xùn)臺能夠牢固地安裝多種應(yīng)用模塊，滿足工業(yè)機器人教學(xué)和實訓(xùn)的多樣化需求。
實驗臺尺寸（mm）：1300×1200×900mm；
模塊固定板：多個；
快速電氣接口數(shù)量：4組；
快速氣路接口數(shù)量：4組；
主電源：單相 AC220V ；
控制電源：DC24V；
氣源輸出壓力：0.5Pa。
（2）機器人本體
實訓(xùn)臺采用國際主流的工業(yè)機器人--ABB，通過掌握機器人的編程和應(yīng)用，能夠?qū)W會兩類機器人系統(tǒng)的編程與調(diào)試，滿足就業(yè)崗位對職業(yè)能力的要求。
本單元由工業(yè)機器人IRB 1200-5/0.9 、機器人底座、機器人末端工具、機器人控制柜和示教盒、控制柜放置架等組成。六軸工業(yè)機器人能夠容易進行機械內(nèi)部安裝，采用高剛性手臂和最尖端的伺服技術(shù)，即使高速動作也不會產(chǎn)生晃動。
其核心參數(shù)如下所示：
負(fù)載：5 kg（額定）
** reach（工作半徑）**：900 mm（水平最大）
重復(fù)定位精度：±0.011 mm（ISO 9283）
路徑重復(fù)精度（TrueMove）：±0.03 mm
最大 TCP 速度：1.6 m/s
最大 TCP 加速度：35 m/s
典型節(jié)拍（1kg/25×300×25mm）：~0.56 s
軸數(shù)：6 軸
重量：54 kg（不含線纜 / 工具）
2. 運動范圍（°）
軸 1：-170° ～ +170°
軸 2：-90° ～ +150°
軸 3：-155° ～ +140°
軸 4：-180° ～ +180°
軸 5：-130° ～ +130°
軸 6：-360° ～ +360°（無限旋轉(zhuǎn)）
3. 物理與安裝
底座尺寸：210 × 210 mm
本體高度：967 mm（垂直安裝）
安裝方式：
落地、壁掛、倒置、傾斜（任意角度）
走線：
內(nèi)部集成：4 路氣路（5bar）+ 10 路 IO + 以太網(wǎng)
防護等級（標(biāo)配）：IP40
防護（選配）：
IP67（本體 + 手腕）
ISO 3 級潔凈室
NSF H1 食品級潤滑
4. 電氣與環(huán)境
額定功率：0.38 kW
供電：200-600 V, 50/60 Hz（由控制器提供）
工作溫度：+5°C ～ +45°C
食品 / 潔凈版溫度：+5°C ～ +35°C
存儲溫度：-25°C ～ +70°C（≤24h）
振動 / 沖擊：4 m/s/ 5 g
機器人本體末端配有快換夾具
（3）夾具模塊
快速更換支架組件：包含一套支架，其尺寸為360×200×20毫米，而底座的規(guī)格為380×150×10毫米。該支架設(shè)計有3個快速更換工具位，與標(biāo)準(zhǔn)實訓(xùn)臺的定位安裝相兼容。
快速更換盤組件：配備一套，整個裝置采用鋁合金材質(zhì)作為主體，而緊鎖機制則使用合金鋼。該裝置的承重能力為3千克，最大允許力矩為20牛頓米，工作壓力范圍在0.3至1兆帕之間，整體重量為0.5千克。
單吸盤工具組件：配備一套，吸盤直徑為20毫米，具有10牛頓的吸附力。該工具套裝還包含一個真空發(fā)生器和一個電磁閥。
平行爪工具組件：配備一套，氣缸的行程為24毫米。
三爪工具組件：配備一套，該工具可以執(zhí)行外撐或內(nèi)夾操作，且無需外部電源。
繪圖工具組件：配備一套，用于繪圖筆的工具。
（4）繪圖模塊
平面繪圖組件的尺寸（長度乘以寬度）為400×300毫米，以確保能夠適配標(biāo)準(zhǔn)實訓(xùn)臺并實現(xiàn)精準(zhǔn)定位安裝。該模塊支持的圖樣數(shù)量含橢圓、六邊形波形、五角星及圓環(huán)等5種。
（5）通用倉儲模塊
該模塊由一個穩(wěn)固的底板、一個立體倉庫單元等關(guān)鍵部件構(gòu)成。學(xué)生可以依據(jù)提供的機械安裝圖紙，將倉儲模塊精確地安裝在工作平面上預(yù)先設(shè)定的位置。該模塊的外部尺寸為300×220×240毫米（允許有±5%的誤差范圍），而底座的尺寸則為300×220×10毫米（同樣允許±5%的誤差）。在布局上，模塊被設(shè)計為2行3列的陣列形式，這樣的設(shè)計旨在優(yōu)化空間利用并提高存儲效率。
該模塊特別設(shè)計為兼容單一種類的工件，確保了操作的專一性和高效性。通過精心設(shè)計的模塊化結(jié)構(gòu)，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到機械安裝的基礎(chǔ)知識，還能夠掌握倉儲系統(tǒng)的布局和操作流程。這種設(shè)計不僅便于教學(xué)和學(xué)習(xí)，也為未來的自動化倉儲系統(tǒng)提供了一個實際的操作平臺。
整個系統(tǒng)的設(shè)計和制造都遵循了精確的工程標(biāo)準(zhǔn)，確保了在實際應(yīng)用中的可靠性和持久性。通過這種模塊化的倉儲解決方案，學(xué)生能夠獲得寶貴的實踐經(jīng)驗，為將來在自動化和物流領(lǐng)域的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。
（6）運輸模塊
該模塊主要由傳送帶、速度控制器、穩(wěn)固底座、傳送帶本身以及不銹鋼把手等部件構(gòu)成。使用者能夠調(diào)節(jié)供料和輸送部分的相互位置，以確保物料能夠平穩(wěn)地被輸送。該傳送帶裝置采用鋁合型材構(gòu)建。其驅(qū)動系統(tǒng)基于單相交流電機進行調(diào)速，裝置內(nèi)嵌入光電傳感器和阻擋機構(gòu)，用于檢測和阻止工件的移動。通過調(diào)速電機的驅(qū)動，皮帶能夠輸送多種不同的組件，且傳送帶具備啟動、停止和速度調(diào)節(jié)的功能。其外型尺寸為446×200×196.4毫米（允許有±5%的誤差），底座尺寸為400×200×10毫米（同樣允許±5%的誤差）。傳送帶的長度為446毫米，有效工作寬度為80毫米，最高運行速度可達4米/分鐘，電源需求為交流220伏特。速度控制器的規(guī)格為單相交流220伏特，頻率為50/60赫茲。該設(shè)備適用于溫度在-10攝氏度至+50攝氏度，濕度低于90%的工作環(huán)境。
（7）電氣控制套件模塊
實訓(xùn)臺采用開放式設(shè)計，讓學(xué)生的培養(yǎng)不僅僅局限于工業(yè)機器人及周邊自動化設(shè)備的編程和調(diào)試。實訓(xùn)臺具有開放的電氣接口，能夠根據(jù)教學(xué)需要，由學(xué)生自主進行電氣原理圖設(shè)計并進行電氣系統(tǒng)接線、系統(tǒng)參數(shù)配置和整機調(diào)試，擴展學(xué)生在硬件設(shè)計、動手實踐及應(yīng)用方面的能力。 其中，接線面板區(qū)包括PLC控制區(qū)、機器人控制區(qū)、電源輸出區(qū)、編程接口區(qū)等，引腳和接口豐富，如下圖所示。一方面教師可以通過學(xué)生接線的正確與否，來判斷學(xué)生對于課堂知識的掌握程度；另一方面學(xué)生通過對面板的實際接線鞏固課堂知識，提升自己的動手和創(chuàng)新能力。
教學(xué)連線功能需根據(jù)每個模塊的配置進行連接，由于模塊的各有不同所以接線方式有類似也有不同的。在了解模塊特性并編寫對應(yīng)訓(xùn)練程序后根據(jù)需要對PLC、機器人和模塊三部分之間進行連接插線完成實驗任務(wù)。
接線面板三大功能分區(qū)及實訓(xùn)接線示例（部分接線）
"PLC控制信號區(qū)"，采用西門子S7-1214網(wǎng)絡(luò)型PLC，通過將PLC的IO外置，能夠培養(yǎng)學(xué)生對PLC電氣控制設(shè)計能力的培養(yǎng)。 "工業(yè)機器人控制信號"區(qū)，包括機器人輸入信號、機器人輸出信號和機器人本體信號，用于進行和PLC、外部實訓(xùn)模塊進行信號交互，實現(xiàn)真正的開放式系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用。
PLC控制信號區(qū)及機器人控制信號區(qū)
配套紅綠黑黃藍五色香蕉線（黃色和藍色香蕉線為信號線，其他顏色香蕉線為電源線），采用了全新設(shè)計的公頭形狀，增加了接觸面積能接插更大的電流，同時插頭鍍層經(jīng)過特殊處理，防氧化，有效的延長了插頭的使用壽命，每種顏色線材分別有4mm、6mm的口徑和100mm~2000mm的長度，滿足不同使用需求。
系統(tǒng)采用S7-1214C 型號的PLC控制器，作為系統(tǒng)的總控制器，協(xié)調(diào)控制工業(yè)機器人及周邊設(shè)備的運行，并具有通用開放的編程軟件，學(xué)生可以自主進行PLC的程序設(shè)計。
系統(tǒng)采用 7寸高清工業(yè)觸摸屏，進行控制和人機交互，觸摸屏自帶以太網(wǎng)接口，可以方便地與S7-1200 PLC進行ProfiNet通訊。
（8）靜音無油氣泵
額定功率:550W
儲氣量:30L
壓力:0.7Mpa
轉(zhuǎn)速:1380r/min.
整機重量:21KG
外形尺寸:63*27.5*62.5cm
（9）編程工作臺
型材框架，木質(zhì)桌面；桌面帶有穿線孔，方便過線，保持桌面整潔；搭配1張凳子。
（10）教學(xué)資源包
結(jié)合工業(yè)機器人人才培養(yǎng)的特點，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、人才培養(yǎng)方案、職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)、課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等，開發(fā)教學(xué)過程所需的配套資源。并共同整合到網(wǎng)絡(luò)資源平臺，便于教師更好的開展教學(xué)及學(xué)生更好的上課和課后學(xué)習(xí)。
匹配設(shè)備的教學(xué)視頻和實訓(xùn)指導(dǎo)用書 1 套--《工業(yè)機器人系統(tǒng)操作與編程》。
通過《業(yè)機器人系統(tǒng)操作與編程》與實訓(xùn)平臺緊密結(jié)合，培養(yǎng)安全意識和操作規(guī)范掌握工業(yè)機器人的基本操作方法；熟悉工業(yè)機器人系統(tǒng)基本構(gòu)成；選取給定坐標(biāo)系；熟練使用工業(yè)機器人基本指令對工業(yè)機器人進行編程；對系統(tǒng)進行基本維護；掌握工業(yè)機器人基本原理和系統(tǒng)構(gòu)成；建立工業(yè)機器人坐標(biāo)系；設(shè)定工業(yè)機器人相關(guān)參數(shù)；能夠?qū)I(yè)機器人、氣動、液壓等外圍設(shè)備進行控制；按照簡單工藝要求編寫工業(yè)機器人系統(tǒng)程序；對工業(yè)機器人進行標(biāo)定和測試；對工業(yè)機器人常見故障進行識別和排除。
針對設(shè)備專業(yè)開發(fā)設(shè)計的，有效地指導(dǎo)實訓(xùn)課程的開展，引導(dǎo)學(xué)生基于平臺上的各類模塊進行實訓(xùn)。 資源包涵蓋工業(yè)機器人考試題庫包括理論試題、實操習(xí)題、系統(tǒng)設(shè)計類題目，輔助教學(xué)實訓(xùn)與技能考核，考核試題符合工業(yè)機器人職業(yè)技能考核與評價標(biāo)準(zhǔn)，對于考核合格的學(xué)生，能夠頒發(fā)工業(yè)機器人操作調(diào)整職業(yè)技能證書。
5.教學(xué)考核實訓(xùn)項目
◆ 工業(yè)機器人的硬件連接
本實訓(xùn)臺作為一個綜合的自動化系統(tǒng)，通過對學(xué)校開放設(shè)計資料，學(xué)生可以學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計方法及構(gòu)成，學(xué)會系統(tǒng)維護，故障排除方法、PLC與機器人系統(tǒng)連接，機器人的安全保護機制，急停輸入的應(yīng)用示例，緊急停止后的恢復(fù)操作等。
◆ 工業(yè)機器人的基礎(chǔ)操作
工業(yè)機器人綜合實訓(xùn)臺配備六軸機器人，通過示教器，學(xué)生可以手動操作機器人進行動作運動，如機器人步進運動、連續(xù)運動，或者機器人單軸運動或者多軸協(xié)同運動。
◆ 工業(yè)機器人的離線編程
各個機器人品牌具有不同示教器及對應(yīng)的編程方法，使用最主流的工業(yè)機器人，學(xué)生可以通過實訓(xùn)設(shè)備學(xué)習(xí)工業(yè)機器人的示教器認(rèn)識、功能與操作方法，從而學(xué)習(xí)使用示教器進行機器人的現(xiàn)場編程與調(diào)試。
◆ 工業(yè)機器人示教編程
實訓(xùn)臺采用模塊化設(shè)計，根據(jù)工業(yè)機器人知識點進行模塊搭配，能夠?qū)I(yè)機器人進行坐標(biāo)系標(biāo)定、程序示教編程、程序調(diào)試等關(guān)鍵的機器人應(yīng)用技術(shù)。
◆ 工業(yè)機器人的典型應(yīng)用
在實訓(xùn)臺上，工業(yè)六軸機器人為主要的執(zhí)行單元，以機器人為核心進行功能演示，進而更好地結(jié)合實際應(yīng)用學(xué)習(xí)工業(yè)機器人。包括機器人的裝配應(yīng)用、機器人的激光應(yīng)用、應(yīng)用機器人的多工序（搬運-輸送-裝配）應(yīng)用等。
◆ 工業(yè)機器人的信號通訊
工業(yè)機器人本身包含一個控制器，該控制器能發(fā)出信號控制周邊設(shè)備，通過學(xué)習(xí)，可以了解IO控制及接線方法，IO功能定義，I/O監(jiān)控與操作等。
◆ 工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)
基于工業(yè)機器人，采用可編程控制器、傳感器、視覺系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)總線模塊等進行工業(yè)機器人系統(tǒng)集成，培養(yǎng)學(xué)生對綜合性系統(tǒng)的設(shè)計、集成和調(diào)試能力。
◆ 工業(yè)機器人綜合實訓(xùn)臺系統(tǒng)維護
本實訓(xùn)臺作為一個多功能技能實訓(xùn)設(shè)備，可以使學(xué)生熟悉工業(yè)機器人基礎(chǔ)理論知識及基本操作、編程調(diào)試，了解工業(yè)機器人系統(tǒng)的常見故障，掌握機器人本體、控制器及示教器的故障處理及維護，能夠?qū)C器人外圍設(shè)備及輔助機構(gòu)（如智能視覺相機、伺服定位控制系統(tǒng)、工業(yè)氣動快換接頭等）進行故障處理、維護及零部件的更換。
