产学研实训基地—工业机器人实训室
工业机器人应用实训室建设方案及实景图
当前工业机器人技术和周边配套应用技术得到了迅速发展，工业机器人系统在自动化、 智能化、定制化生产制造领域得到广泛应用。随着用工成本提升、制造业转型升级的迫切 需求，工业机器人已经不再局限于汽车生产这单一领域，而是快速面向3C装配、定制化生产、个体作坊等领域。随之而来的发展瓶颈不再是工业机器人技术，而是与其匹配的专业人才的严重缺乏。
工业机器人是机电技术集大成者，包含了机械设计、机构优化、运动控制、编程仿真、电气接线、通讯联调等各种应用技能，要想真正成为一名合格的工业机器人专业人才，仅学习工业机器人相关知识远远不够，还需要更多的基础技术、工艺知识、设备联调技能，配合丰富的应用经验和周边设备使用能力。而这种培养过程必须通过系统的、专业的学习，是短期培训班、技能速成班无法实现的。所以，对于职业院校，建设工业机器人专业教育是必要的，培养急需的工业机器人专业人才也是大势所趋。
工业机器人实训中心解决方案以“工业4.0”为背景，紧贴“中国制造2025”发展战略，结合当前最前沿的工业机器人技术，以智慧工厂和智能制造为主题，为学校搭建一个培养工业机器人技术应用与维护专业人才的平台，也为工业机器人技术推广和发展提供一个展示舞台，促进当地制造业向智能化改革的步伐。实训室建设以工业机器人专业建设标准为主线，包含了实训设备、离线编程、课程体系、教学就业和师资培训五大主要部分，以人才培养和师资队伍建设为根本，围绕专业建设和课程改革，构建理虚实一体化的工业机器人特色专业。实训内容和项目完全符合企业的实际运维状态，实验项目的设计也根据岗位的特点设计。完全能保证实验为理论课程的验证和加强，学生在校学期期间就能体验到岗位的角色感。在设备选购和实验项目设计更符合社会的发展要求和岗位对技能的持续性发展要求。
关联职业岗位面广、人才需求量大、职业院校开设专业点多。工业机器人是自动化生产过程的关键设备，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、电子装备、军工、医药、食品等众多行业，也是《中国制造2025》的核心技术。
中国目前已经成为全球工业机器人重要市场。2014年中国购买了46560台工业机器人，较2013年增加了近50%，中国已成为增长最快的机器人市场。国际机器人联合会数据显示，2008年至2014年，中国每年机器人进口量平均增幅达36%。政府相关部门越来越重视机器人产业的发展，工业机器人设备的安装、调试、日常维护、保养等方面都需要相关的专业人才来进行处理，这就无形中带动了一大批与机器人相关的就业岗位，产生的新岗位也是非常之多的。现在的状况是，机器人市场在以每年20%-30%的速度递增，而相应的人才储备数量和质量却捉襟见肘。
中国即将成为全球最大的机器人消费需求国，也将需要越来越多的相关技能型人才。已经引起企业界和很多职业院校的高度关注，与机器人相关的专业比较多，特别是机电技术应用、电子电工、电气运行与控制 、数控技术应用等专业都开设机器人专业方向，今后越来越多的职业学校将开设了工业机器人应用这个专业。
对应相关职业岗位或岗位群、体现专业核心能力与核心知识、涵盖丰富的专业知识与专业技能点。大规模工业机器人设备的出现必将催生新的人力需求岗位，包括工业机器人项目的实施、维保、操控、维修和研发等。机器人始终需要人来操作、维护、保养，人不可能完全被机器人代替，眼下很多企业最大的问题就是技术工人的招募和管理问题，目前普通企业中最缺的就是具备先进机器操作、维修的技术工人。
实训中心内容对应工业机器人装备的安装、调试控制、系统运行、程序编写、使用维护、故障维修等职业技术技能，涉及工业机器人安装、工业机器人位置示教、工业机器人控制程序编写、工业机器人与PLC的通信、人机交互、可编程控制等专业核心能力和核心知识。
适应产业转型升级，服务智能制造人才需求。随着我国工业自动化水平的不断提高，工业机器人的应用市场也会越来越大，如包装、烟草、汽车制造、工程机械、制药、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域，都有工业机器人的身影，工业机器人逐渐成为工业自动化的核心技术，对工业机器人相关的技术人员的需求量也日益增加，因此实训中心的设计考虑了产业的发展需求及前景，通过实训中心的建设，加强学校和企业（行业）的联系，通过建立紧密型的校企合作关系，努力将课堂延伸到企业、社会，充分提高教学有效性。
引入企业实际工作任务，设计教学和竞赛项目。实训内容设计围绕工业机器人工业应用情景和核心技能点，覆盖了机床上下料、焊接、码垛、涂胶、装配、变位机、自动线等典型应用。坚持技能要点与行业用人、岗位需求、技术进步以及教学建设相结合,系统装调、现场工艺规范系统接线、工艺过程分析、系统编程等相互结合进行安排，引导工业机器人技术相关专业专项实训教学的设计与实施，系统化培养高端技能型人才。
序号 | 主管部门 | 专业名称 | 专业代码 |
1 | 教育部（高职） | 工业机器人技术 | 560309 |
2 | 教育部（中职） | 机电技术应用（工业机器人方向） | 051300 |
3 | 人社部 | 工业机器人应用与维护 | 0208 |
该专业学生可从事于与工业机器人相关的装配、检测、焊接、切割、码垛、搬运、打磨、喷涂、加工、雕刻等应用领域，具体包括工业机器人操作岗位、工业机器人现场管理岗位、工业机器人维修应用岗位、工业机器人装配调试岗位、工业机器人工作站应用开发岗位、工业机器人销售及技术服务岗位等，岗位具体分析如下：
1）主要就业岗位：机器人工作站的运行维护、安装、调试与管理；
2）辅助就业岗位：生产线的日常维护管理、机电设备安装与维修；
3）发展岗位：机器人工作站的开发、维修；机电设备销售技术支持等岗位。
职业岗位和职业岗位能力分析表
岗位（群） | 工作任务 | 专业能力 | 专业课程 | 人才适用企业 | |
1.工业机器人工作站的日常使用； 2.工业机器人工作站的安装； 3.工业机器人工作站的保养； 4.机器人工作站外围设备的操作及维护工作； 5.工业机器人销售及技术服务岗位； 6.工业机器人维修应用岗位。 | 1.机器人工作站的程序编制； 2.机器人工作站作业系统的维护； 3.机器人工作站运行维护； 4.机器人工作站周边自动线运行、维护； 7.工业机器人运行的工艺调试； 8.机器人工作站的常见故障排除。 | 职业基本能力 | 能识读电气原理图和接线图 | 1.电工技术 2.钳工技能 3.机械识图 4.机械基础 | 机器人应用企业、机器人制造企业、机器人应用集成厂商 |
能使用常用电工、电子仪表 | |||||
会选用及检测常用电工、电子元件 | |||||
熟练安装电工、电子元器件 | |||||
能识读机械原理图 | |||||
能正确拆装机械部件 | |||||
能正确认识和掌握工业机器人基本类型、结构、工作原理 | 工业机器人技术基础 | ||||
了解机器人运行控制原理 | |||||
了解机器人运动传动环节 | |||||
了解常用核心设备的名称结构 | |||||
根据需要查阅工业机器人操作手册 | 机电专业英语 | ||||
能识读液压、气动系统图 | 液压及气动技术 | ||||
能对液压、气动系统进行拆装 | |||||
能对液压、气动系统进行电气控制 | |||||
职业核心能力 | 了解简单的单片机硬件系统 | 单片机技术应用 PLC与自动控制 | |||
能用PLC、单片机进行编程操作 | |||||
了解单片机、PLC通信接口 | |||||
能正确进行机器人工作站的维护 | 工业机器人现场编程 | ||||
能清楚维护的流程、及要求 | |||||
能进行工业机器人程序的调整 | 机器人工作站的程序编辑 | ||||
能根据作业需求简单编程 | |||||
能根据作业需要调整部分工艺参数 | |||||
能进行工业机器人常见故障诊断 | 工业机器人故障诊断 | ||||
工序工艺 调整 | 能调整焊接工艺参数 | 焊接工艺技能训练 | |||
能检测焊接质量 | |||||
能进行码垛工艺参数调整 | 码垛工艺技能训练 | ||||
能检测码垛质量 | |||||
能进数控加工工艺的参数调整 | 数控加工工艺技能训练 | ||||
能检测数控加工质量 | |||||
根据工业机器人运行岗位（群）进行工作任务分析，将岗位职业能力分解为三层，以识图、常用仪器仪表使用、机械部件拆装等为主要内容的职业基础能力，以现场编程、机器人运行维护、简单故障排除等为主要内容的职业核心能力，以对用工序工艺调整与检测等为主要内容的工艺工序综合应用能力，构建“单平台，多方向”的专业课程体系。
工业机器人不同于其他机电设备，它是一种实现某工艺过程的柔性平台，工艺种类完全由其所安装的末端执行器和配套周边设备决定。对于工业机器人基础教学不能仅针对工业机器人本身的功能和操作进行教学，而是要着眼于工业机器人工作站系统，以实现工业机器人基本结构和基础操作、工作站系统调试和搭建、工业机器人搭建、工业机器人离线编程仿真及周边设备编程和通讯等内容的实训。基于上述实训内容，规划了工业机器人典型应用教学平台。
序号 | 实训室名称 | 配套设备名称 | 备注 |
1 | 工业机器人应用技能实训室 | 工业机器人典型应用教学平台 | 针对工作站仿真、基础操作编程培训，如虚拟工作站的创建、离线轨迹的优化、相关安全与规范、IO接线、夹具的安装、基本指令的掌握、点的示教操作、简单程序的编写等技能。 |
2 | 编程计算机 | ||
3 | 可移动电脑桌 | ||
4 | 学生凳 | ||
5 | 机器人离线编程软件 | ||
6 | 教材、教学工作页、数字化资源包 | ||
7 | 师资培训 | ||
8 | 服务 | ||
9 | 配套工具 | ||
10 | 标定工具 |
（二）根据实训室场地拟规划布局如下图所示。
（三）实训室效果图
本设备包含六自由度工业机器人、PLC控制系统及一套供料、输送、压铸（模拟）、仓储机构，可以实现对工件的检测、搬运、码垛、压铸（模拟）、存储等操作。用于学生了解与掌握工业机器人的基本操作，如相关安全与规范、IO接线、夹具的更换、基本指令的掌握、点的示教操作、简单程序的编写等初级技能，让学生在保证人生绝对安全的情况下操作，通过不同的典型工作任务带动，配合规范的职业环境进行一体化教学。能完成机器人技术的基础性培训教学，学习机器人的基本理论知识和基本操作技能，如机器人基本参数设置、轨迹规划、示教编程、基本调试、基本维护等技能。
该平台各组件均安装在型材桌面上，机械结构、电气控制回路、执行机构相对独立，采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、工业机器人编程与调试等方面训练。
1.该设备可进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、工业机器人编程与调试等多种实训,能够完成搬运、码垛、压铸上下料等典型工作任务训练。
2.涵盖技术广：包含机电控制技术、气动控制技术、可编程控制技术、自动检测技术、直流调速技术、运动控制技术、网络通信技术、人机界面等多项技术。
3.配套教材齐全：为了增强教学效果及保障实训项目顺利开展，提供配套本设备使用的正规出版社出版工业机器人应用相关教材。
4.可靠性高:本产品具有省级及以上部门出具的产品检测报告，保证了本产品实训教学效果及确保产品质量稳定可靠。
5.规范性高：为了防止出现“三无产品”，交货时提供设备制造厂商名称、商标及出厂合格证等齐全的相关信息。
6.PLC输入输出引出点采用开放式设计，使用快插式导线连接，学生可自由分配PLC接口定义。
7.性能质量优良：采用市场占有率高、应用范围广的瑞士ABB品牌IRB 120型工业机器人和自动化控制行业领军品牌的德国SIEMENS公司S7-1200系列PLC控制系统。
1.输入电源：单相三线～220V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃）
3.装置容量：＜1.5kVA
4.实训平台尺寸（含护栏）：1800mm（L）×1200mm（W）×1500mm（H）
1.平台前面装有模拟安全门和安全光幕，当打开门或人的手或身体进入该区域时设备就会停止运行，离开后恢复正常，确保学生上课时不被碰到。
2.平台左右两侧和后方装有安全护栏，护栏上设有检修安全门，护栏装有警示灯，可指示当前设备的运行状态。
3.具有接地保护、断电保护、漏电保护功能、环境监测功能，安全性符合相关国家标准。
该实训平台为铝型材加钣金结构的实训桌，分为上下两层。台面上方安装有一条输送线（配有有2个立式送料机构）、一台工业机器人本位、一个模拟压铸机构、一个定位练习台、一个立体仓库、一个码垛台，台面左右两边为走线槽。
台面下方分为左右两部分，左边抽屉板上放置机器人原厂控制器；右边为开放式电气安装网孔板，用于PLC、接线端子、继电器、转接板等。
如上图所述：
1. 检修安全门
2. 方形物料井式供料机构
3. 工件输送线
4. 圆形物料井式供料机构
5. 触摸屏
6. 定位练习台
7. 机器人控制器
8. 安全护栏
9. 机器人本体
10. 三色警示灯
11. 快换夹具单元
12. 码垛台
13. 立体仓库
14. 模拟压铸机构
15. 安全门
16. 电气控制单元
工业机器人采用ABB品牌IRB120型6轴工业机器人，并配有配套的示教器和IRC5紧凑型控制器对机器人进行编程、控制和操作。IRB 120是ABB新型第四代机器人家族的最新成员，也是迄今为止ABB制造的最小机器人。
1.1 机器人功能特点
紧凑轻量
作为ABB目前最小的机器人，IRB 120在紧凑空间内凝聚了ABB产品系列的全部功能与技术。其重量减至仅25kg，结构设计紧凑，几乎可安装在任何地方，比如工作站内部，机械设备上方，或生产线上其他机器人的近旁。
优化工作范围
除水平工作范围达580mm以外，IRB 120还具有一流的工作行程，底座下方拾取距离为112mm。IRB 120采用对称结构，第2轴无外凸，回转半径极小，可靠近其他设备安装，纤细的手腕进一步增强了手臂的可达性。
快速，精准，敏捷
IRB 120配备轻型铝合金马达，结构轻巧、功率强劲，可实现机器人高加速运行，在任何应用中都能确保优异的精准度与敏捷性。
易于集成
不受任何限制。机身表面光洁，便于清洗；空气管线与用户信号线缆从底脚至手腕全部嵌入机身内部，易于机器人集成。
1.2 机器人运动范围示意图
1.3 机器人规格
特性 | ||
集成信号源 | 手腕设10路信号 | |
集成气源 | 手腕设4路空气（5 bar） | |
重复定位精度 | 0.01mm | |
机器人安装 | 任意角度 | |
防护等级 | IP30 | |
控制器 | IRC5紧凑型/16入16出 | |
运动 | ||
轴运动 | 工作范围 | 最大速度 |
轴1旋转 | +165° ～ -165° | 250°/s |
轴2手臂 | +110° ～ -110° | 250°/s |
轴3手臂 | +70° ～ -90° | 250°/s |
轴4手腕 | +160° ～ -160° | 320°/s |
轴5弯曲 | +120° ～ -120° | 320°/s |
轴6翻转 | +400° ～ -400° | 420°/s |
性能 | ||
1kg拾料节拍 | ||
25×300×25mm | 0.58s | |
TCP最大速度 | 6.2m/s | |
TCP最大加速度 | 28m/s2 | |
加速时间0-1m/s | 0.07s | |
电气连接 | ||
电源电压 | 200-600V,50/60 Hz | |
额定功率 | ||
变压器额定功率 | 3.0Kva | |
功耗 | 0.25Kw | |
物理特性 | ||
机器人底座尺寸 | 180×180mm | |
机器人高度 | 700mm | |
重量 | 25kg | |
2、机器人桌体
桌体采用铝型材加钣金结构，尺寸约1800*1200*740m，侧面封板采用钣金（表面喷塑工艺），台面采用2080铝型材拼接而成，带有T型槽，方便实训模块的安装和拆卸；桌体分为上下两部分，台面上用于安装工业机器人本体和实训模块；台面下分为左右两部分，左边抽屉板上放置机器人原厂控制器；右边为开放式电气安装网孔板，用于安装PLC、空开、开关电源、变频器、端子等器件。桌体底部装有4个万向轮和支撑脚，方面桌体的移动和固定。
机器人桌体（仅供参考，不含桌面安装的器件）
单元
电气控制单元配有PLC、扩展模块、变频器、触摸屏、开关电源、接线端子等，PLC采用西门子可编程控制器（CPU 1214C），具有14点输入/10点输出，PLC输入输出引出点采用开放式设计，使用快插式导线连接，学生可自由分配PLC接口定义。用于控制机器人、电机、气缸等执行机构动作，处理各单元检测信号，管理工作流程等任务；触摸屏采用昆仑通态TPC1061Ti 10寸触摸屏，用于设备的运行控制和状态显示。
主要器件技术参数
序号 | 设备名称 | 规格/参数 |
1 | PLC控制器 | 1个CPU 1214C 紧凑型CPU DC/DC/DC； 集成输入/输出：14DI 24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0-10VDC或0-20MA； 供电：直流DC20.4-28.8V； 可编程数据存储区：50KB； 1个SM1223 输入输出扩展模块 16通道数字量输入，DC24V，16通道数字量输出，晶体管输出，DC24V、0.5A。 配编程软件学习版，可在WIN 7操作系统下运行SIMATIC STEP 7 V15 基本版 支持包括中文和英文等 6 种语言 |
2 | 触摸屏 | 1个TPC1061Ti 10寸触摸屏 TPC1061Ti，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心（主频600MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了10.2英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率1024×600），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096）。同时还预装了嵌入式组态软件（运行版），具备强大的图像显示和数据处理功能。 |
3 | 开关电源 | 1个SITOP PSU100S开关电源 1、输入： AC 120/230 V; 2、输出：DC 24 V/5 A; 3、安全：初级/次级电位隔离, 4、防护等级：IP20; 5、短路保护：恒流输出特性, 持续短路电流有效值7.1A; |
4 | 变频器 | 1． SINAMICS G120 控制单元 CU250S-2 PN，内置ProfiNET 通讯口，支持矢量控制，可通过 EPos 功能执行定位任务，4 个可组态的IO 点，6DI(可作3F-DI),5DI, 3DO(可作1F-DO), 2AI, 2AO 安全集成 STO, SBC、 SS1 安全功能可通过安全授权扩展，编码器 : D-CLIQ+HTL/TTL/SSI, 旋转变压器/HTL 通过端子接入保护等级 IP20,提供USB 及SD/MMC 接口； 2.SINAMICS G120 0.37KW 功率单元 PM240-2,1AC 200-240V±10% 47-63 HZ； 3.SINAMICS G120基本操作面板。 |
5 | 工业交换机 | 1.提供5个10/100/1000M自适应RJ45 端口 2.工业级工作温度：-40℃~75℃ 3.宽电压输入：9.6V~60VDC 4.尺寸（137 mm *100 mm *38 mm）、更好的适应工业环境 5.多种安装方式：导轨式安装+壁挂安装 6.IP30防护：减少粉尘影响 7.提供WEB管理、广播风暴保护和端口中断报警开关，适应各类复杂网络环境 8.三路电源输入，冗余备份，大大提高产品供电可靠性 9.EMC高防护等级，无惧各种恶劣环境 |
传感器类型：1/3" CMOS成像仪，全局快门
相机类型：彩色相机
镜头接口：S接口/M12镜头
机械对焦模块：支持图像放大模式（2倍放大）
工具：尺寸测量，角度输出，像素计数，图案对比，亮度和对比度
采集速度最大值：75 fps
照明：集成光源（相机可根据不同检测需求跟换集成光源，支持白色、蓝色和红外线 LED 灯，带通滤镜，偏光滤波器，和极性灯罩）
防护等级：IP65 级外壳，高防护等级跟处理速度可以让我们相机在各种工况环境下稳定快速运行
处理速速：2X
★工业协议接口：OPC UA、以太网/IP及附加配置文件、PROFINET B类、iQSS、Modbus TCP、SLMP/SLMP扫描仪
接口：工业 M12 以太网，M12 电源与 I/O
输入电源：24v
★直列式配置跟直角式配置可以使相机根据不同环境跟换相机的安装方式
尺寸：直列式配置：92 mm (3.61 in) x 60 mm (2.38 in) x 52 mm (2.05 in)
尺寸：直角式配置：61 mm (2.42 in) x 60 mm (2.38 in) x 52 mm (2.05 in)
输入与输出：1采集触发器，1通用输入，4通用输出
7、★提供视觉模块制造厂家针对本项目的授权文件。
5、工件输送线
工件输送线主体采用铝型材框架，输送线长宽高为780mm×90mm×121mm，由220V异步电机、输送带、输送轮等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。交流电机采用25W交流减速电机。
6、码垛机构
码垛机构由2个码垛盘和支架组成，其中一个码垛盘采用铝合金金加工而成，表面喷砂氧化处理，码垛盘贴有编号，机器人通过夹具按要求拾取物料块进行码垛任务，主要训练机器人的点位示教与程序编写。另一个码垛盘采用铝合金金加工而成，表面喷砂氧化处理，与定位练习台共用一个支架，可进行在两个码垛盘之间进行物料搬运码垛等操作。
7、井式送料机构
该设备有2个井式送料机构，主体采用铝型材和金加工件（表面阳极氧化处理）组装而成。一个为圆柱体工件送料机构（整体尺寸170mm×201mm×438mm），安装在一条输送线上的左端；一个为长方体工件送料机构（整体尺寸204mm×357mm×478mm），安装在输送线靠左位置。
各井式送料机构由井式料库、推料气缸（长方体工件还有顶料气缸）和传感器组成，用于将工件库中的工件定向输出到输送线上。每个气缸均配有磁性开关，可检测气缸的到位情况。每个井式料库底部均有光电传感器，用于检测料库中有无工件；其中圆柱体和圆环的井式料库有两层传感器，上层传感器可以用于预警（表示工件不多了）。
8、模拟压铸机构
模拟压铸机构主体采用铝型材和铝金加工件（表面阳极氧化处理）组装而成，整体尺寸232.5mm×340mm×395.5mm，包括一个双联气缸带动的双导轨滑台（用于平移工件摆放台）、一个气夹（用于固定工件）、一个薄型气缸（模拟压铸动作）。工件摆放台边上装有光电传感器，用于检测压铸台上有没有工件。气缸上装有伸缩到位检测传感器。
模拟压铸操作说明：压铸前先将双导轨滑台往外推，机器人搬运一个圆柱体工件到压铸台上的摆放位置，接着再搬运一个圆环工件到摆放台上方，与圆柱体工件套在一起；之后双导轨滑台往里推，到位后，薄型气缸模拟压铸动作；压铸完成后，双导轨滑台再次往外推，机器人取走合体工件。
9、定位练习台
定位练习台由轨迹板、TCP标定工具、支架和底板组成，轨迹板采用铝合金金加工而成，表面阳极氧化处理，轨迹板上有圆形、椭圆形、三角形、波浪线、长方形等图形。轨迹练习台用于机器人TCP标定、基本定位和运动轨迹练习。
10、书写实训模块
书写实训模块由夹纸底板和板夹组成，安装在定位练习台上，底板最大可固定A4规格尺寸大小的纸张，配合离线编程软件实现书写功能。
11、立体仓库
立体仓库采用铝型材、不锈钢板、铝金加工件组装而成，铝型材作为仓库的整体框架，不锈钢板作为仓库的层板，层板支撑架跟库位隔条采用铝金加工件（表面阳极氧化处理）。仓库共分为3层，每层4工位，且间距相等。仓库的整体尺寸长宽高为379mm×122mm×396.5mm，仓库的库位尺寸为75mm×120.5mm，尺寸兼顾各种工件，既可以放圆柱形工件，也可放长方体工件，增加了仓储操作的多样性。
12、模拟工件
为满足项目实训要求该设备配备了两种不同形状的工件，分别为圆柱体、长方体工件。圆柱体工件为白色的尼龙材质加工而成。工件的多样化可以实现分拣、装配、拆解、加工、仓储等操作，使设备更具实训内容的多面性。
长方体工件为ABS工程塑料材质，采用开模后注塑加工而成，尺寸为100mm（L）×70mm（W）×65mm（H）,用于码垛操作，有蓝、红、黄三种颜色，可使码垛操作多样化。
13、快换夹具单元
快换夹具单元包含夹具快换架、笔形夹具、符合夹具。
笔形夹具采用铝合金金加工而成，表面阳极氧化处理，笔形夹具末端连接法兰采用双曲面对称设计，整体尺寸108mm×40mm×36mm，笔可轴向活动保护笔尖不易损坏，用于书写绘画。
复合夹具由铝合金金加工、气爪、吸盘等组成，能实现工件的抓取和吸取。
主要器件技术参数
序号 | 设备名称 | 规格/参数 |
1 | 快换盘 | 1．1个快换主盘（机械手侧） 材质：超硬铝制 重量：125g 可搬运重量：3kg 安装后的厚度：38mm 气路接口：6路 2.2个快换副盘（夹具侧） 材质：超硬铝制 重量：45g 可搬运重量：3kg 安装后的厚度：38mm 气路接口：6路 |
14、安全防护单元
安全防护单元包含安全护栏、模拟安全门、安全光幕等，平台前面装有模拟安全门和安全光幕，当打开门或人的手或身体进入该区域时设备就会停止运行，离开后恢复正常，确保学生上课时不被碰到。平台左右两侧和后方装有铁丝网格安全护栏，护栏上设有检修安全门，护栏装有警示灯，可指示当前设备的运行状态。
主要器件技术参数
序号 | 设备名称 | 规格/参数 |
1 | 安全门开关 | 1．3个罗克韦尔440K-T11090安全门锁 通用型舌簧或钥匙操作的安全互锁开关，安装在滑动、铰链或提升保护装置的前沿。 |
2 | 安全光栅 | 1对S100-2008-PJ安全光栅 对射距离：0-6m 光轴间距：20mm 光束总数：8个 同步方式：光同步 响应时间4-66ms |
支持所有同一品牌的机器人模型以及变位机、导轨等。完全和现场实际应用一样的示教器操作，机器人运动仿真与真实一致，真正可以做到在软件里所见即真实环境所得。丰富的离线轨迹自动生成功能，支持多种数模导入，机器人轨迹自动生成，免去人工现场调试带来的繁重重复工作。离线创建的程序可以直接传输到真实的机器人人。可以创建一个独立可执行的3D交互动画，展示3D工作站演示动画。具有组件功能，通过为基本运动、逻辑信号、算术、参数建模、传感器等提供基础组件，从而为图形组件库带来生命。可以导入多种格式的CAD数据，如.SAT、.igs、.ipt、.dwg、.stl、.3ds等格式。
提供与设备一直的仿真场景。
项目一 工业机器人控制器供电线路的连接与调试
项目二 工业机器人急停安全回路的连接与调试
项目三 工业机器人IO连接回路的连接与调试
项目四 输送线的控制回路的连接与调试
项目五 工业机器人夹具气动回路的连接与调试
项目六 工业机器人的基本认识工作任务
项目七 工业机器人示教器操作工作任务
项目八 工业机器人的点位示教工作任务
项目九 工业机器人基本参数设置工作任务
项目十 工业机器人基本运动指令工作任务
项目十一 工业机器人快换夹具的自动更换
项目十二 工业机器人工具坐标标定
项目十三 工业机器人工件坐标标定
项目十四 简单轨迹运行编程与示教
项目十五 圆形描图任务编程与示教
项目十六 矩形描图任务编程与示教
项目十七 固定位置搬运编程与示教
项目十八 工件搬运装配编程与示教
项目十九 工件码垛编程与示教
项目二十 离线编程仿真制作工作任务
项目二十一 离线程序导入调试工作任务
项目二十二 PLC仿真软件实训
项目二十三 西门子PLC Profinet主从通讯组态
序号 | 设备名称 | 具体配置 | 数量 (台/套） |
1. | 6轴工业机器人带示教器 | 1.工作范围：≥580 mm 2.有效负荷：≥3 kg 3.自由度：≥6个 4.集成信号源：手腕设10路信号 5.集成气源：手腕设4路空气（5 bar） 6.重复定位精度：±0.01 mm 7.机器人安装：任意角度（支持地面、墙壁、倒装等多种方式） 8.防护等级：IP30 9.轴运动 工作范围 最大速度 轴1旋转≥+165°～ -165°，250°/s 轴2下臂≥+110°～ -110°，250°/s 轴3上臂≥+70°～ -90° 250°/s 轴4手腕旋转≥+160°～ -160°，320°/s 轴5手腕摆动≥+120°～ -120°，320°/s 轴6手腕回转≥+400°～ -400°，420°/s 10. 机器人1 kg拾料节拍 25×300×25 mm 0.58 s TCP最大速度 6.2 m/s TCP最大加速度 28 m/s2 加速时间0-1 m/s 0.07 s 11.机器人控制系统软件基于WINCE平台，以便基于机器人的二次开发； 12.机器人控制系统原配固态存储器容量1G，并支持USB扩展为副存储器； 13.具有紧急停止，自动模式停止，测试模式停止等安全保护措施； 14.支持RAPID编程语言规范，并直接解释执行； ★15.投标现场提供工业机器人本体生产商产品彩页并盖公章，提供机器人本体制造厂家针对本项目的授权文件。 | 12 |
2. | 机器人桌体 | 桌体采用铝型材加钣金结构，尺寸约1800*1200*740m，侧面封板采用钣金（表面喷塑工艺），台面采用2080铝型材拼接而成，带有T型槽，方便实训模块的安装和拆卸；桌体分为上下两部分，台面上用于安装工业机器人本体和实训模块；台面下分为左右两部分，左边抽屉板上放置机器人原厂控制器；右边为开放式电气安装网孔板，用于安装PLC、空开、开关电源、变频器、端子等器件。桌体底部装有4个万向轮和支撑脚，方面桌体的移动和固定。 | 12 |
3. | PLC控制器
| 紧凑型CPU DC/DC/DC； 集成输入/输出：14DI 24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0-10VDC或0-20MA； 供电：直流DC20.4-28.8V； 可编程数据存储区：50KB； 1个SM1223 输入输出扩展模块 16通道数字量输入，DC24V，16通道数字量输出，晶体管输出，DC24V、0.5A。 1个SITOP PSU100S开关电源 输入： AC 120/230 V; 输出：DC 24 V/5 A; 安全：初级/次级电位隔离, 防护等级：IP20; 短路保护：恒流输出特性, 持续短路电流有效值7.1A; | 12 |
4. | PLC控制电源 | 1个SITOP PSU100S开关电源 1、输入： AC 120/230 V; 2、输出：DC 24 V/5 A; 3、安全：初级/次级电位隔离, 4、防护等级：IP20; 5、短路保护：恒流输出特性, 持续短路电流有效值7.1A; | 12 |
5. | 安全保护辅助电气元件 | 包含漏保、空开、急停按钮、接线端子、接线端子盒、线槽、排插线缆、按钮盒等 | 12 |
6. | 工业交换机 | 用于工业机器人、机器视觉、PLC、触摸屏的组网 1.提供5个10/100/1000M自适应RJ45 端口 2.工业级工作温度：-40℃~75℃ 3.宽电压输入：9.6V~60VDC 4.尺寸（137 mm *100 mm *38 mm）、更好的适应工业环境 5.多种安装方式：导轨式安装+壁挂安装 6.IP30防护：减少粉尘影响 7.提供WEB管理、广播风暴保护和端口中断报警开关，适应各类复杂网络环境 8.三路电源输入，冗余备份，大大提高产品供电可靠性 9.EMC高防护等级，无惧各种恶劣环境 | 12 |
7. | 可编程控制器扩展模块 | 1.16个24 V DC 输入/16个继电器输出及以上； 4.保修：3年及以上。 | 12 |
8. | 触摸屏 | 液晶屏尺寸：10.2寸 TFT 显示颜色：65535真彩 分辨率：1024*600 处理器：Cortex-A8，600MHz 内存：128M 系统内存：128M 以太网口：10/100M自适应 预装了MCGS嵌入式组态软件（运行版），具备强大的图像显示和数据处理功能。 | 12 |
9. | 变频器 | SINAMICS G120 控制单元 CU250S-2 PN，内置ProfiNET 通讯口，支持矢量控制，可通过 EPos 功能执行定位任务，4 个可组态的IO 点，6DI(可作3F-DI),5DI, 3DO(可作1F-DO), 2AI, 2AO 安全集成 STO, SBC、 SS1 安全功能可通过安全授权扩展，编码器 : D-CLIQ+HTL/TTL/SSI, 旋转变压器/HTL 通过端子接入保护等级 IP20,提供USB 及SD/MMC 接口； SINAMICS G120 0.37KW 功率单元 PM240-2,1AC 200-240V±10% 47-63 HZ； SINAMICS G120基本操作面板。 | 12 |
10. | 视觉模块 | 传感器类型：1/3" CMOS成像仪，全局快门 相机类型：彩色相机 镜头接口：S接口/M12镜头 机械对焦模块：支持图像放大模式（2倍放大） 工具：尺寸测量，角度输出，像素计数，图案对比，亮度和对比度 采集速度最大值：75 fps 照明：集成光源（相机可根据不同检测需求跟换集成光源，支持白色、蓝色和红外线 LED 灯，带通滤镜，偏光滤波器，和极性灯罩） 防护等级：IP65 级外壳，高防护等级跟处理速度可以让我们相机在各种工况环境下稳定快速运行 处理速速：2X ★工业协议接口：OPC UA、以太网/IP及附加配置文件、PROFINET B类、iQSS、Modbus TCP、SLMP/SLMP扫描仪 接口：工业 M12 以太网，M12 电源与 I/O 输入电源：24v ★直列式配置跟直角式配置可以使相机根据不同环境跟换相机的安装方式 尺寸：直列式配置：92 mm (3.61 in) x 60 mm (2.38 in) x 52 mm (2.05 in) 尺寸：直角式配置：61 mm (2.42 in) x 60 mm (2.38 in) x 52 mm (2.05 in) 输入与输出：1采集触发器，1通用输入，4通用输出 ★提供视觉模块制造厂家针对本项目的授权文件。 | 12 |
11. | 送料机构 | 该设备有2个井式送料机构，主体采用铝型材和金加工件（表面阳极氧化处理）组装而成。一个为圆柱体工件送料机构（整体尺寸170mm×201mm×438mm），安装在一条输送线上的左端；一个为长方体工件送料机构（整体尺寸204mm×357mm×478mm），安装在输送线靠左位置。各井式送料机构由井式料库、推料气缸（长方体工件还有顶料气缸）和传感器组成，用于将工件库中的工件定向输出到输送线上。每个气缸均配有磁性开关，可检测气缸的到位情况。每个井式料库底部均有光电传感器，用于检测料库中有无工件；其中圆柱体和圆环的井式料库有两层传感器，上层传感器可以用于预警（表示工件不多了）。 3个CDJ2B16气缸，两个用于推料、一个顶料 4个欧姆龙光电传感器 | 12 |
12. | 工件输送线 | 工件输送线主体采用铝型材框架，输送线长宽高为780mm×90mm×121mm，由交流电机、输送带、输送轮、联轴器、传感器等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。交流电机采用25W交流减速电机。 | 12 |
13. | 码垛机构 | 码垛机构由码垛盘和支架组成，码垛盘采用铝合金金加工而成，表面喷砂氧化处理，码垛盘贴有编号，机器人通过夹具按要求拾取物料块进行码垛任务，主要训练机器人的点位示教与程序编写。 | 12 |
14. | 码垛盘2 | 采用铝合金金加工而成，表面喷砂氧化处理，与定位练习台共用一个支架，可进行在两个码垛盘之间进行物料搬运码垛等操作。 | 12 |
15. | 工件 | 为满足项目实训要求该设备配备了两种不同形状的工件，分别为圆柱体、长方体工件。圆柱体工件为白色的尼龙材质加工而成。长方体工件为ABS工程塑料材质，采用开模后注塑加工而成，尺寸为100mm（L）×70mm（W）×65mm（H）,用于码垛练习。 | 12 |
16. | 模拟压铸机构 | 模拟压铸机构主体采用铝型材和铝金加工件（表面阳极氧化处理）组装而成，整体尺寸232.5mm×340mm×395.5mm，包括一个双联气缸带动的双导轨滑台（用于平移工件摆放台）、一个气夹（用于固定工件）、一个薄型气缸（模拟压铸动作）。工件摆放台边上装有光电传感器，用于检测压铸台上有没有工件。气缸上装有伸缩到位检测传感器。 | 12 |
17. | 定位练习台 | 定位练习由轨迹板、支架和底板组成，轨迹板采用铝合金金加工而成，表面阳极氧化处理，轨迹板上有圆形、椭圆形、三角形、波浪线、长方形等图形。用于机器人基本指令练习和轨迹示教练习。 | 12 |
18. | 书写实训模块
| 书写实训模块由夹纸底板和板夹组成，可安装在定位练习台上，底板最大可固定A4规格尺寸大小的纸张，配合离线编程软件实现书写功能。 | 12 |
19. | 立体仓库 | 立体仓库采用铝型材、不锈钢板、铝金加工件组装而成，铝型材作为仓库的整体框架，不锈钢板作为仓库的层板，层板支撑架跟库位隔条采用铝金加工件（表面阳极氧化处理）。仓库共分为3层，每层4工位，且间距相等。仓库的整体尺寸长宽高为379mm×122mm×396.5mm，仓库的库位尺寸为75mm×120.5mm，尺寸兼顾各种工件，既可以放圆柱形工件，也可放长方体工件，增加了仓储操作的多样性。 | 12 |
20. | 配套夹具 | 笔形夹具采用铝合金金加工而成，表面阳极氧化处理，笔形夹具末端连接法兰采用双曲面对称设计，整体尺寸108mm×40mm×36mm，笔可轴向活动保护笔尖不易损坏。 复合夹具由铝合金金加工、气爪、吸盘等组成，能实现工件的抓取和吸取。 1个快换主盘（机械手侧） 材质：超硬铝制 重量：125g 可搬运重量：3kg 安装后的厚度：38mm 气路接口：6路 2个快换副盘（夹具侧） 材质：超硬铝制 重量：45g 可搬运重量：3kg 安装后的厚度：38mm 气路接口：6路 | 12 |
21. | 安全防护单元 | 安全防护单元包含安全护栏、模拟安全门、安全光幕等，平台前面装有模拟安全门和安全光幕，当打开门或人的手或身体进入该区域时设备就会停止运行，离开后恢复正常，确保学生上课时不被碰到。平台左右两侧和后方装有铁丝网格安全护栏，护栏上设有检修安全门，护栏装有警示灯，可指示当前设备的运行状态。 1.安全门开关 3个罗克韦尔440K-T11090安全门开关 通用型舌簧或钥匙操作的安全互锁开关，安装在滑动、铰链或提升保护装置的前沿。 2.安全光栅 1对S100-2008-PJ安全光栅 对射距离：0-6m 光轴间距：20mm 光束总数：8个 同步方式：光同步 响应时间4-66ms | 12 |
22. | 静音气泵 | 静音气泵，功率≥560w，储气罐≥24L，最高压力：0.8MPa，出口压力：0～0.6MPa可调 | 12 |
23. | 其他要求 | 依据国务院关于推进安全标准化文件通知，制造商需通过国家安全生产标准化认证，平台需具有接地保护、断电保护、漏电保护功能，安全性符合相关国家标准，要求提供证明材料。 本次招标为成熟产品，需提供投标设备运行演示视频。 设备要求提供省级第三方技术鉴定文件，保证本产品实训教学效果及确保产品质量稳定可靠。 ★投标厂商需协助学院与机器人本体制造进行校企合作，提供证明材料。 | 1 |
24. | 机器人离线编程软件（ robot studio） | 提供与机器人本体同一品牌的正版机器人离线编程仿真软件。 支持所有同一品牌的机器人模型以及变位机、导轨等。 完全和现场实际应用一样的示教器操作，机器人运动仿真与真实一致，真正可以做到在软件里所见即真实环境所得。 丰富的离线轨迹自动生成功能，支持多种数模导入，机器人轨迹自动生成，免去人工现场调试带来的繁重重复工作。 离线创建的程序可以直接传输到真实的机器人人。 可以创建一个独立可执行的3D交互动画，展示3D工作站演示动画。 具有组件功能，通过为基本运动、逻辑信号、算术、参数建模、传感器等提供基础组件，从而为图形组件库带来生命。 可以导入多种格式的CAD数据，如.SAT、.igs、.ipt、.dwg、.stl、.3ds等格式。 提供与设备配套 投标现场提供与实际设备一直的3D仿真场景演示。 | 50 |
25. | 可移动电脑桌 | 外形尺寸：563mm×600mm×1067mm；主框架采用30×30优质铝合金型材，坚固耐用，安装方便；桌面采用27mm厚的优质复合模板，高温热压防火PVC，安全环保；配四个2.5寸脚轮，移动方便；键盘配优质滑轨，坚固可靠，推拉顺畅。 | 25 |
26. | 学生凳 | 钣金木面方凳360mm×260mm×450mm；凳框采用1.1mm厚的优质方管和优质冷轧钢板焊接而成，坚固耐用；凳框表面全自动脱脂、静电喷塑处理，防锈性能好；凳面基材采用18mm厚的高密度复合板材，表面高温热压防火PVC。 | 48 |
27. | 教材、教学工作页、数字化资源包 | 1、提供工业机器人实操与应用技巧教材1本，内容包含工业机器人概述、机器人的基础操作知识、机器人的I/O通信 、机器人的程序数据、机器人的程序编程、机器人的硬件连接、机器人软件的应用等。 2、提供工业机器人典型应用案例精析教材1本，内容包含工业机器人搬运应用、工业机器人码垛应用、工业机器人弧焊应用、工业机器人压铸应用等。 3、提供工业机器人虚拟仿真教材1本，内容包含基本仿真工作站的构建、建模功能的应用、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带导轨和变位机的机器人系统创建与应用 、ScreenMaker示教器用户自定义界面等。 4、AR工业机器人仿真教学软件 1）可以360度旋转3D视角 2）支持虚拟拆装、焊接、码垛、喷涂等多种机器人、多种工艺 3）工艺场景支持纯软件仿真演示，也支持示教器控制仿真软件运行 4）软件有安卓端、PC端个版本，软件功能完全一致，并且能完全同步显示 5）示教器控制模式下，能同时控制VR端、安卓端、PC端仿真软件运行 6）免费升级工业机器人工艺实训内容，持续更新 5、PLC 3D仿真实训软件 本软件可作为PLC编程相关系列教学辅助类软件（为增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性，投标现场软件演示自动混合生产线、机器人自动扫雷、码垛堆积、加工中心刀库四个功能；软件在电脑屏幕上构建了3D虚拟环境，实现自动封盖、自动装箱、温度压力控制、码垛堆积、加工中心刀库、电镀生产线、多种液体混合、自动混合生产线、水塔水位控制、机械手控制、机器人自动扫雷等二十五个实训项目，全面展现各种复杂的工艺流程。要求正版软件，保证软硬件兼容性，硬件和软件应为同一制造商生产；软件要求提供可持续开发服务，制造商需符合计算机集成商要求，具备安全技术防范系统集成资质。 | 1 |
28. | 计算机 | 1.CPU：六核及以上，主频≥2.9GHZ； 2.主板：Intel365芯片组及以上； 3.内存≥8GBDDR42666MHz； 4.硬盘≥1TB机械硬盘； 5.网卡：集成10/100/1000M以太网卡；内置802.11AC无线网卡； 6.扩展槽≥1个PCI-E*16，≥1个PCI-E*1，≥1个PCI槽位； 7.键鼠：防水键盘、抗菌鼠标； 8.显示器≥21.5英寸低蓝光液晶显示器； 9.接口≥8个USB接口（前置≥2个USB接口）、PS/2接口、串口、DP输出接口； 10.机箱：立式机箱器； 11.电源≥180w节能电源; 12.操作系统：原厂预装win操作系统; 13.同传：出厂自带原厂增量功能的还原卡，具备数据传输加密功能； 14.售后服务：原厂商主机三年保修及上门。 | 25 |
29. | 培训 | 1.提供详细的培训计划，包括培训内容、培训时间、培训费用等。技术培训包括下列内容：原理、构成和功能的描述; 常见故障的处理或排除; 各系统部件（设备）的检查、调整和维护; 对使用者关于设备基本操作技能的培训。 2.强化培训过程管理，严格按照教育部师资培训标准实施培训. 3.根据用户要求,安排到制造商国家职业院校教师素质提高计划基地，全国职业教育师资专业技能培训基地参训。 | 1 |
30. | 服务（上门培训不少于一周，提供不少于3人ABB公司培训，质保不少于3年） | 1.符合国家安全生产标准化标准，提供国家级第三方技术鉴定文件复印件. 2.提供每周七天*八小时在线服务，指导操作，诊断并排除故障，能够在全国全行业范围开展优秀的售后服务，强化服务管理水平及服务能力，建立良好售后服务口碑，服务能力能够达到国家标准，且具备说服力和证实性，提供国家认监委认证认可的第三方机构出具的五星售后服务认证证书。 3.项目交货期:15个日历天内完成设备的安装和调试；试运行一周后进行设备验收. | 1 |
31. | 配套工具 | 电子电工工具套装：包括数字万用表、电烙铁、斜咀钳、螺丝刀内六角扳手、镊子、卷尺等电工工具。 | 12 |
32. | 标定工具 | 标定工具采用不锈钢金加工而成，一端针尖一端圆做并装有磁钢方便固定，用于机器人TCP标定。 | 12 |
工业机器人实训室实景图：
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