工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺(tái)

一、方案簡(jiǎn)介

        平臺(tái)選用*的六關(guān)節(jié)機(jī)器人，由機(jī)器人本體裝調(diào)平臺(tái)與電氣維護(hù)平臺(tái)組成。機(jī)器人本體裝調(diào)平臺(tái)可以拆卸到螺絲級(jí)，是學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人核心部件和機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)知平臺(tái)，從內(nèi)部構(gòu)成理解工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式和動(dòng)力傳遞。讓學(xué)生可掌握：機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)認(rèn)、諧波減速器安裝與維護(hù)、常用安裝工具使用、機(jī)器人基本術(shù)語(yǔ)與圖形符號(hào)、機(jī)器人零位調(diào)試、機(jī)器人精度測(cè)試、機(jī)器人典型維護(hù)操作。  

        機(jī)器人電氣維護(hù)平臺(tái)，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(jī)器人電氣連接原理。讓學(xué)生可掌握：電氣器件認(rèn)知、電氣原理學(xué)習(xí)、電氣故障排除與維護(hù)。  

        裝配完成的機(jī)器人本體，在電控柜的驅(qū)動(dòng)下，能實(shí)際完成應(yīng)用操作。通過選購(gòu)模塊，可實(shí)施機(jī)器人基礎(chǔ)示教編程（軌跡坐標(biāo)訓(xùn)練模塊）、基礎(chǔ)工藝編程（碼垛模塊）。  

平臺(tái)配套提供三維拆裝軟件（RobotAC），3D真實(shí)重現(xiàn)了機(jī)器人本體拆裝與電氣維護(hù)平臺(tái)功能。RobotAC可完成大部分硬件平臺(tái)上的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。  

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

工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺(tái)效果圖

二、技術(shù)參數(shù)

（1）產(chǎn)品尺寸：

機(jī)器人本體裝調(diào)平臺(tái)：長(zhǎng)1500mm*寬1000mm*高1500mm

電氣維護(hù)平臺(tái)：長(zhǎng)800mm*寬500mm*高1600mm

（2）工作電源：?jiǎn)蜗嗳€制  AC220V±5%　50HZ

（3）安全保護(hù)：漏電保護(hù)，過流保護(hù)，短路保護(hù)

（4）額定功率：≤2KW

三、產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、工業(yè)機(jī)器人本體裝調(diào)

采用工業(yè)級(jí)機(jī)器人，金屬剛體，可拆解到螺絲級(jí)，可反復(fù)拆裝練習(xí)。

2、電氣常見拆裝

把工業(yè)級(jí)的機(jī)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(jī)器人電氣連接原理。  

3、機(jī)器人故障維護(hù)

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

4、三維仿真軟件

按真實(shí)工業(yè)機(jī)器人1:1開發(fā)的虛擬仿真拆裝機(jī)器人，方便學(xué)生在電腦上反復(fù)練習(xí)而會(huì)損壞硬件。三維仿真軟件“學(xué)、練、考"對(duì)由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并自動(dòng)考核。  

5、豐富教學(xué)資源

提供課程標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目化的教材、真人操作視頻。

四、機(jī)器人本體拆裝與調(diào)試平臺(tái)主要組成

1、本體拆裝臺(tái)

外形尺寸約為1500×1000×1600mm。工作臺(tái)板采用工業(yè)鋁型材拼接搭建，臺(tái)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(jī)臺(tái)上有機(jī)器人裝調(diào)區(qū)和基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)擴(kuò)展區(qū)。機(jī)器人裝調(diào)區(qū)上有一個(gè)安裝平臺(tái)，該平臺(tái)可以360°旋轉(zhuǎn)和固定，這樣安裝人員可以在固定位置對(duì)機(jī)器人安裝。擴(kuò)展區(qū)可以安裝基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)模塊、搬運(yùn)碼垛模塊等。平臺(tái)的背板可裝夾機(jī)器人安裝工藝文件。  

2、本體散件部件

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

3、機(jī)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?cái)?shù)值和聲響裝置。當(dāng)緊固件的擰緊扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出訊號(hào)“卡嗒"(click)的一聲，同時(shí)伴有明顯的手感振動(dòng)，提示完成工作。解除作用力后，扳手各相關(guān)零件能自動(dòng)復(fù)位。精確度符合ISO6789：1992.ASMEB107.14,GGG-W-686.±4%。  

5、測(cè)量百分表

百分表是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表式通用長(zhǎng)度測(cè)量工具。通常由測(cè)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(jī)器人J6法蘭上，通過機(jī)器人的不同位置的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，可快速的測(cè)試機(jī)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(gè)可選配模塊。機(jī)器人調(diào)試完成后，達(dá)到出廠精度，可通過示教器的示教與編程，掌握機(jī)器人各種坐標(biāo)，軌跡運(yùn)動(dòng)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(biāo)定；直線、圓弧、曲線軌跡訓(xùn)練；坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)定。  

7、基礎(chǔ)工藝編程模塊

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

機(jī)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(dòng)落料機(jī)構(gòu)     

碼垛平臺(tái)效果圖

五、機(jī)器人電控維護(hù)平臺(tái)主要組成

1、網(wǎng)孔架

把工業(yè)機(jī)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(jī)器人電氣連接原理。主要部件有：電源、濾波器、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、示教器、擴(kuò)展IO。同進(jìn)時(shí)還有一個(gè)故障設(shè)置模塊，通過人機(jī)界面操作可以設(shè)置典型的故障，并通過人機(jī)界面設(shè)置解除故障。  

2、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器

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

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

2）采用實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性強(qiáng)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(kuò)展。

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(hào)接口

X17：USB擴(kuò)展口

X16：管理網(wǎng)口，RJ45

X13：RS232接口

X14：RS232接口

X15：RS485接口

3、機(jī)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(gè)字母鍵，通過切換鍵與數(shù)字及特殊符號(hào)切換、4個(gè)方向鍵、10個(gè)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(shí)時(shí)采集機(jī)器人關(guān)節(jié)的各種參數(shù)，包括扭矩、速度、位置等，采集時(shí)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(chǎng)性能分析檢測(cè)。  

4、伺服驅(qū)動(dòng)器

機(jī)器人伺服系統(tǒng)精確控制電機(jī)速度、位置，可以將指令轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。采用高性能RC6伺服驅(qū)動(dòng)器，  RC6是一款緊湊型一體化網(wǎng)絡(luò)伺服驅(qū)動(dòng)器。采用6多軸一體化設(shè)計(jì)，機(jī)身尺寸僅為231mm*316mm*81mm，而單軸額定電流可達(dá)5A。RC6采用標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT協(xié)議，配置成從站，與運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)通訊；  

5、伺服調(diào)試與診斷軟件

伺服系統(tǒng)是機(jī)器人本體的核心部件，平臺(tái)提供的伺服調(diào)試軟件（DriverStarter）運(yùn)行在上位PC機(jī)，通過RS485與伺服驅(qū)動(dòng)器通訊。DriverStarter具有完善的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、  輸入輸出信號(hào)等。信號(hào)經(jīng)分析處理，能實(shí)時(shí)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(dāng)異常發(fā)生時(shí)，上位機(jī)界面能顯示故障位置，以及處理方法。可方便對(duì)機(jī)器人整機(jī)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(jī)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(dòng)操作，不用人工插拔線。通過人機(jī)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(hù)平臺(tái)，可驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體運(yùn)行  

7、本體聯(lián)調(diào)

解除故障后的機(jī)器人電控平臺(tái)可以驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體。能在本次采購(gòu)的虛擬仿真軟件里進(jìn)行離線編程。后置的機(jī)器人可下載到機(jī)器人機(jī)器人控制器運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)能同時(shí)控制硬件實(shí)際機(jī)器本體與仿真軟件的虛擬機(jī)器人本體同時(shí)運(yùn)行，包括位置、動(dòng)作及狀態(tài)同步。  

六、工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試仿真軟件

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

機(jī)器人本體安裝，包含了各軸之間安裝的次序及簡(jiǎn)述工藝流程，注意事項(xiàng)，及機(jī)械部分的保養(yǎng)。整機(jī)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(jī)器人零位標(biāo)定技術(shù)，以及機(jī)器人整機(jī)精度測(cè)度，生產(chǎn)性能合格的機(jī)器人。  

拆裝軟件部分截圖

軟件特點(diǎn)：

1、工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與維護(hù)仿真軟件主要是為學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)、本體裝配、本體維護(hù)等三維仿真軟件；采用*的虛擬仿真技術(shù)，軟件具有虛擬裝配車間場(chǎng)景，模擬真實(shí)工業(yè)機(jī)器人的裝配環(huán)境。  

2、采用真實(shí)工業(yè)機(jī)器人3D模型，并按硬件實(shí)訓(xùn)臺(tái)1:1尺寸建模

3、實(shí)時(shí)交互操作，場(chǎng)景中布置大量機(jī)器人知識(shí)展板，方便自主學(xué)習(xí)。

4、具備情景化、游戲化實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，每個(gè)項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)過程涵蓋實(shí)訓(xùn)示范、演練、測(cè)試模塊；

5、本體器件認(rèn)知模塊：介紹每個(gè)本體器件的外觀，功能，使用注意事項(xiàng)目。

6、電氣器件認(rèn)識(shí)模塊：介紹每個(gè)電氣器件的外觀，功能，使用注意事項(xiàng)目。

6、本體裝配與拆卸模塊：具有自動(dòng)裝配與卸載、3D交互方式的手動(dòng)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(shí)感強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、便于自學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。  

7、整機(jī)調(diào)試模塊：本體裝配完成后，學(xué)習(xí)系統(tǒng)上電流程，通過示教器對(duì)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)調(diào)試。以及關(guān)節(jié)零位調(diào)整。  

8、機(jī)器人維護(hù)：對(duì)典型電氣故障進(jìn)行維護(hù)操作

9、錄制功能：在練習(xí)操作時(shí)，錄制模塊對(duì)實(shí)訓(xùn)過程中操作實(shí)時(shí)錄制功能，并可隨時(shí)對(duì)操作記錄進(jìn)行查看；  

10、考試模塊：機(jī)器人拆裝考核，并自動(dòng)評(píng)分。

七、教學(xué)資源

1、配套實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

配套的工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，采用項(xiàng)目化教學(xué)。是一本系統(tǒng)講解了工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理、裝配、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、故障排查及維護(hù)教學(xué)一體的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。本體可以拆裝到螺釘級(jí)，并提供拆裝散件的實(shí)物圖。并配套全流程的教程，詳細(xì)介紹各部分的機(jī)械安裝、拆解過程，以及注意事項(xiàng)  。包含以下實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：

項(xiàng)目一：工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及工作原理

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人用減速器

問題與思考一

項(xiàng)目二：工業(yè)機(jī)器人的組成及安裝要求

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人的主體

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

任務(wù)三工業(yè)機(jī)器人安裝要求

問題與思考二

項(xiàng)目三：機(jī)器人安裝調(diào)試常用工具的認(rèn)知和使用

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械裝配常用工具、測(cè)量?jī)x器

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人常用電工工具和電工儀表儀器

問題與思考三

項(xiàng)目四：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的拆裝與檢測(cè)

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分的拆卸與檢測(cè)

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分的裝配與檢測(cè)

問題與思考四

項(xiàng)目五：工業(yè)機(jī)器人電氣系統(tǒng)的裝配與調(diào)試

任務(wù)一：機(jī)器人電氣元件介紹及電氣安全知識(shí)

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人電氣工作原理

任務(wù)三：機(jī)器人控制柜電氣元件安裝與接線

任務(wù)四：機(jī)器人本體電氣元件安裝與接線

問題與思考五

項(xiàng)目六：工業(yè)機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)任務(wù)調(diào)試

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)介紹

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定介紹

任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人示教編程介紹

問題與思考六

項(xiàng)目七：工業(yè)機(jī)器人常見故障分析及精度檢測(cè)方法

任務(wù)一：機(jī)器人常見故障及 其解決辦法

任務(wù)二：機(jī)器人重復(fù)定位精度檢測(cè)方法

任務(wù)三：機(jī)器人精度檢測(cè)方法

問題與思考七

項(xiàng)目八：工業(yè)機(jī)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)伺服性能測(cè)量分析

附錄1：螺釘擰緊力矩表

附錄2：機(jī)器人裝配作業(yè)指導(dǎo)書

2、真人拆裝視頻

真人工業(yè)機(jī)器人拆卸與裝配視頻二維碼，詳細(xì)每個(gè)步驟操作及要點(diǎn)講解。

機(jī)器人拆裝

3、機(jī)器人三維設(shè)計(jì)圖紙

提供全套的機(jī)器人本體設(shè)計(jì)3D資料，采用STEP格式。學(xué)生可以學(xué)習(xí)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)，也可以在原來的3D文件基礎(chǔ)上，根據(jù)需求進(jìn)行修改，開發(fā)自己的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)。并把設(shè)計(jì)文件加工成實(shí)際的機(jī)械零件，DIY動(dòng)手裝配自己的機(jī)器人本體。  

八、系統(tǒng)配置清單