HK-IRE03型 工业机器人模块化综合实训平台

一、工业机器人

1.埃夫特E3-600机器人本体
（1）串联6关节且本体防护等级不小于IP40；
（2）重复定位精度：≤±0.02mm；
（3）工作半径：不小于590mm；
（4）有效荷重：不小于3 kg；
（5）集成信号源与气源：手腕设不少于10路信号及不少于4路空气（5 bar）；
（6）各轴运动范围//速度：J1轴 ±170°/400°/sec；J2轴 +85°/-135°/300°/sec；J3轴+185°/-65°//520°/sec；J4轴±190°//500°/sec；J5轴±130°//530°/sec；J6轴±360°/840°/sec；
2.机器人控制系统
（1）控制系统具有8路数字量输入（3个捕捉功能）PNP，24VDC光电耦合；8路数字量光电耦合输出（每一路最大输出电流为0.5A）PNP，24VDC；1路增量式编码器输入；
（2）控制系统支持最多32轴插补，通过现场总线CANOPEN或者ETHERCAT进行驱动；
（3）通信模块扩展：不少于2个通信模块，支持I/O等模块扩展；
（4）通信端口类型：不少于2个以太网，支持Modbus/TCP，Profibus DP（从站）。
二、教学工作站

（一）实训台：台体采用优质铝合金型材制作，尺寸为1660*1200*830mm(L*W*H)，模块可以在铝型材台面上自由摆放并快速固定，实训台能够方便移动和快速定位所有模块单元；所有的功能单元模块安装有定位销插拔、多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定及气源和电路的快换；工作站四周设置有防护围栏及安全光栅。
（二）具体实训模块如下：
1.定点搬运与码垛组合模块：定点搬运码垛模块由阳极氧化铝板和物料块组成，分为存料板和码垛板，至少由3种形状码垛物料组成，存料板上刻画有各种码垛图形，码垛物料≥9个，模块尺寸≥600X300X50mm, 模块安装有定位销插拔，多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定以及电路和气路的快速切换； 
2.轨迹模拟与绘画组合模块：轨迹模拟绘画模块包含有轨迹模拟单元和写字绘画单元两个部分，两个单元都为阳极氧化铝板装配而成，轨迹模拟单元面板含有平面和曲面轨迹，TCP标定尖锥，可以同时满足平面和曲面轨迹的模拟训练。写字绘画单元尺寸≥210X300mm，配有磁铁图钉，模块尺寸≥600X300X100mm, 模块安装有定位销插拔，多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定以及电路和气路的快速切换； 
3.RFID智能装配与立体库分拣组合模块：由装配工件、气缸上料单元、立体仓库、电子标签、RFID读写器、多接头气管快换插头等组成，安装板均为阳极氧化铝板。配合吸盘夹具和气爪实现模拟装配到RFID身份识别到立体仓库存储。立体仓库至少有6个工位，立体仓库层高≥158mm, ,装配体至少由2个物料组成，有自动上料物料仓上料气缸行程≥100mm，有定位槽物料仓，物料总数量≥12个，模块尺寸≥600X300X307mm, 模块安装有定位销插拔，多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定以及电路和气路的快速切换；
4.模拟压铸模块：有上料部分、压铸部分、多接头气管快换插头、插拔式接线端子等组成，压铸部分由无杆气缸驱动左右移动行程至少300mm，上料部分气缸行程至少50mm,压铸部分气缸行程至少20mm，模块尺寸≥600X300X316mm，模块安装有定位销插拔，多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定以及电路和气路的快速切换；
5.模拟焊接与打磨组合模块：该模块由步进电机及驱动器、旋转轴、带座轴承、焊接架、焊接工件及焊接夹钳组成，可以实现模拟变位焊接，步进电机型号至少86型，变位板尺寸至少225X105mm，双面可安装，至少安装一个位置检测开关，模块尺寸≥600X300X154mm，模块安装有定位销插拔，多接头气管快换插头、插拔式接线端子，可以实现基架上快速定位和固定以及电路和气路的快速切换；
6.基础皮带线上料码垛模块：由带变频器调速的小型皮带线，气缸上料单元，气缸行程≥100mm，接近开关，码垛板等组成，实现模拟输送线上下料码垛,至少有四种形状两种颜色物料，能够实现定点码垛及阵列码垛的功能，皮带线尺寸至少640X120X220mm,码垛板尺寸至少415X200mm，至少需要两个料仓，料仓能够自动判断物料有无，并且能兼顾四种形状的物料；
7.视觉检测模块：由人机交互系统、视觉相机、镜头、光源、视觉软件及安装支架组成；可实现视觉识别物料颜色和形状进行特定位置码垛。
（1）人机交互系统：配有不小于7英寸宽屏；分辨率不小于800×480；高灵敏度4线电阻触摸屏；CPU为Cortex-A9，800MHZ；内存不小于128M DDR3；供电电源：24VDC；串口通信：COM1（RS232），COM2（RS485），可拓展（COM3，COM4）；
（2）智能相机
①600万像素1/1.8” CMOS 千兆以太网工业面阵相机
②传感器类型 CMOS，卷帘快门
③像元尺寸 2.4 µm × 2.4 µm；
④靶面尺寸 1/1.8”；
⑤分辨率 3072×2048；
⑥最大帧率 17 fps；
⑦动态范围 71.3 dB；
⑧信噪比 41.3 dB；
⑨增益 0 dB ~ 20 dB；
⑩曝光时间 27 μs ~ 2.5 sec。
（3）视觉软件：VM算法平台是自主开发的机器视觉软件，致力于为客户提供快速搭建视觉应用、解决视觉检测难题的算法工具，能满足视觉定位、尺寸测量、缺陷检测以及信息识别等机器视觉应用。算法平台配备了高性能深度学习算法，经过大量案例验证、优化后的算法能够对常见检测品都有良好的适应性。深度学习算法提供分类、目标检测、字符定位与识别、分割等算法模块，通过内建的图形化数据标注界面，采集、训练到检测的完整流程能够全部在算法平台内部完成。
（4）辅件：主要包括镜头、光源、安装支架及电缆。
8.安全光幕：采用工业级安全光栅，配套相应的电气控制系统，当设备运行时，有物体进入后能够及时的停止系统所有动作；
9.多功能夹具单元：包含有TCP标定工具，吸盘工具，打磨工具和笔形工具，可以实现夹具的快速切换，气路和电路的自动对接。快换工具包括方形夹爪，尺寸≤25X36X54mm，双层台阶夹头，尺寸小于φ20mm。单元尺寸≥60X310mm；
10.云智能实验室管理系统:
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
(1)电压、电流等模拟量数据显示
(2)输入开关监控，输出开关等数字量控制。
(3)远程控制启停状态，给定输出电压值的。
(4)显示输入输出电压值的历史数据
(5)可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
(6)报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
(7)通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。
(8)数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
(9)联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
★投标时提供云智能实验室安全管理系统软件著作权证书原件备查并现场演示（1）-（5）项功能。
11.上位机控制系统
（1）控制系统为所有源程序为完全自主设计，由PLC与HMI共同组成该设备的上位机控制系统。
（2）PLC控制器配有75 KB工作存储器；24VDC电源，板载DI14x24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC 和AI2；
板载6个高速计数器和4路脉冲输出；信号板扩展板载 I/O；多达3个通信模块可用于串行通信；8个信号模块可用于I/O扩展；0.04 ms/1000 条指令；PROFINET 接口用于编程、HMI和PLC间通信；尺寸：110×100×75mm；配有满足设备最低要求的相关输入输出扩展模块，采用与PLC同品牌。
（3）触摸屏控制盒中配有7寸TFT 显示屏并与PLC为同品牌、安装支架、控制按钮、按钮指示牌、启动和停止按钮、指示灯等；
（4）通过触摸屏可点选焊接打磨、轨迹模拟绘画等所有实训模块的选择，并具有手动、自动两种实训模式可选。
三、供气系统
无油静音空压机，功率不小于750W,排气量≥60L/min,重量不超过20kg，气罐容量≥30L。
四、设备资源包
（一）需提供完善的实验指导书（包括机器人机构学、机器人运动学、机器人工艺学、机器人工艺与示教再现对比、机器人多级交互、机器人工作站搭建、智能制造系统优化、虚实联调及数字孪生等）。
（二）工业机器人离线编程软件：
（1）仿真系统支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、UR（优傲）、傲博等多种机器人，提供50种以上的各品牌机器人模型和大量生产线组件库；
（2）支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl等格式；
（3）可通过导入CAD模型快速生成运动组件，并对组件特征树进行操作和修改;
（4）支持关节型机器人、Delta（空间三自由度并联机构机器人）、SCARA（平面关节型机器人）、直角坐标等各种结构的机器人；
（5）允许通过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工具的运动控制。算法支持包含3-5轴的通用机床、3-6个旋转轴的串联，并联，双臂，AGV小车，等机器人及生产线上对应的工装夹具，传送带，变位机，导轨等辅助设备；
（6）提供工业机器人虚拟教学模块，能够通过虚拟示教器对机器人的手动操作以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；
（7）提供强大的API功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等；
（8）包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；
（9）支持多机器人同步运动仿真，能够实现5个及以上机器人与外部轴的同步   运动；
（10）具有自动化生产线仿真功能，包含码垛机、AGV小车、串联机器人在内的功能模块；
（11）真实的模拟效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；
（12）提供多视角的观察，并可实现运动视角镜头追踪；
（13）支持虚拟传感器的建模与仿真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的仿真，效果接近真实传感器的效果；
（14）场景中的物理实体具有真实世界中的物体的物理效果，可以进行碰撞检测并具备刚体运动的效果，具备设置重力，摩擦系数等参数能力，并能根据这些参数模拟物体的真实运动效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景进行建模，减少了建模的复杂性。
（15）具有离线编程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌机器人的代码；
（16）可生成仿真运动视频（AVI或者Mp4格式）并导出。
正版软件，需提供工业机器人离线编程软件著作权证书原件备查，并提供不少于十张的软件截图。
（三）PLC控制编程仿真软件
1、软件特点：
（1）软件以PLC为原型，实现基本指令、应用指令以及顺序控制指令的仿真模拟。
（2）软件通过实训要求，了解实训目的和控制要求。
（3）实训器件采用三维仿真实物组件，让学生了解控制实验中所需的元件。
（4）通过器件库，学生可进行器件布局，对各控制回路进行模拟接线。
（5）通过I/O分配布置，将鼠标移到I/O分配地址资源相应部分能查看到相对应的实物。
（6）通过符号库，选择正确的符号放置有T型图正确位置，实现接线仿真。
（7）在原理图中进行模拟仿真连接电路，按步骤连接正确后才能进行下一条的接线操作。
（8）接线完成实现通电运行，通过鼠标进行上电运行，软件会以动画形式进行动作演示。
2、软件仿真项目
（1）双面铣床控制
（2）工业洗衣机控制
（3）皮带运输线控制
（4）电镀生产线控制
（5）运料小车控制
（6）音乐喷泉控制
（7）简易机械手控制
（8）大小球传送装置控制
（9）循环彩灯控制
（10）停车场车位控制
（11）小推车控制
（12）三层电梯控制
（13）电动机启停控制
（14）电动机正反转控制
（15）电动机循环正反转控制
（16）可逆运行反接制动控制
（17）三速电机控制
（18）星角降压启动控制
（19）数码管点亮控制
（20）交通灯控制
（21）恒压供水系统控制
   需提供PLC控制编程仿真软件著作权证书原件备查。
（四）电气控制技能实训仿真软件
（1）应适用于电气控制及电工培训，仿真软件应收集有电拖专业里最基础、最重要的18种电路，电动机反接制动控制电路、三相电动机机械制动控制电路、时间继电器自动控制电动机Y-Δ降压起动电路、接触器自动控制电动机Y-Δ降压起动电路、自耦补偿控制的电动机降压起动控制电路、生产机械行程控制电路、双重联锁电动机可逆控制电路、有过载保护的电动机单向运转电气控制电路、直流电动机的正反转控制电路、直流电动机的制动控制电路、直流电动机调速控制电路、钻床电气控制电路、平面磨床控制电路、车床电气控制电路、绕线式电动机运转控制电路、电动葫芦控制电路、接触器控制的双速电动机调速电路、能耗制控制电路。每种线路分为元件结构、原理分析、实际接线、课堂练习四大模块。软件还包括安全用电常识，常用电工工具，常用导线连接，手工焊接工艺等；电工仪表：包括万能表，电能表，钳型电流表，直流电桥，配电板等；电机与变压器：包括三相异步电动机，单机异步电动机，伺服电机，步进电机，直流电机等；低压电器；包括交流接触器：继电器，低压断路器，熔断器，起动器，主令电器等；照明电路安装：包括荧光灯，两地控制灯。软件形式上有多媒体演示动画课件和自学型交互课件，视频部分在大型的一流企业实景拍摄，所使用的设备与工艺流程，皆为生产车间现在正在使用的生产技术。情景模拟软件支持多媒体播放，让你切身实际的感受仪器的使用方法、注意事项，能够身临其境地感受到操作仪器的逼真效果。
需提供电气控制技能实训仿真软件著作权原件备查。
（五）教学课件资源
1、工业机器人课程资源
（1）工业机器人的概述：工业机器人的定义、发展与应用、基本组成及技术参数、工业机器人的分类；
（2）工业机器人的机械系统：工业机器人的1轴结构、工业机器人的2轴结构、工业机器人的3轴结构、工业机器人的4轴结构、工业机器人的5轴结构、工业机器人的6轴结构、工业机器人的机身结构、工业机器人的行走结构、工业机器人的驱动装置和传动单元；
（3）工业机器人的运动学与动力学：工业机器人的连杆参数和齐次坐标变换矩阵。
（4）工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检测装置；
（5）工业机器人的编程：工业机器人的编程方式、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统结构和基本功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例；
（6）工业机器人的典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；
（7）提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。
2、PLC编程教学课件资源
（1）S7-1200PLC的认知：S7-1200PLC简介、S7-1200PLC工作原理及运行模式、S7-1200PLC特点、S7-1200PLC扩展功能、PLC应用技术人才培养；
（2）TIA博图软件的使用：TIA 博图集成软件开发平台、TIA 博图集成软件简介、入门实例；
（3）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、G120变频器的电机控制。
（4）小型自动化生产线的设计
课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：
1）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；
2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行10秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；
3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；
4）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；   
5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；
6）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。
（5）用户手册：包括与S7-1200、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。
★课件资源提供详细的配件实物图片及参数功能介绍、硬件组成图解、程序指令、程序设计、气动原理图、电气原理图、硬件组态等，图文并茂。投标时提供内容相对应的不少于十张的课件截图。