工业机器人实训体系建设方案.doc

以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 1 / 75 工业机器人技术专业创新实验实训 体系建设方案 -科技有限公司 2016 年 4 月 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 2 / 75 目 录 1 方案概述.3 2 实训体系配置及预算.4 3 工业机器人实训室详细设计方案.6 3.1 微缩机器人实训室6 3.1.1 教育机器人HX-JY-RB018 3.1.2 智能搬运机器人11 3.1.3 智能小车机器人套件介绍13 3.1.4 空中无人机介绍19 3.1.5 17轴人形机器人套件介绍.24 3.2 工业机器人多功能实训室.28 3.2.1 工业机器人多功能实训台31 3.3 工业机器人典型应用实训室 .37 3.3.1 工业机器人产品装配工作站39 3.3.2 工业机器人弧焊工作站42 3.3.3 工业机器人多功能装配工作站.45 3.4 工业机器人仿真实训室.61 3.4.1 工业机器人系统仿真工作站63 3.4.2 RobotStudio 仿真软件68 3.4.3 工业机器人应用仿真软件73 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 3 / 75 1 方案概述 学院设计的工业机器人实训体系建设方案是根据目前工业机器人建设的最 新要求，吸收国内外同类建设方案优点，充分考虑学校区域工业机器人发展特 点和区域人才培养的需求，并结合工业机器人教学的特点精心构建而成。 如下实验实训体系建设方案与为学校设计的人才培养方案、创新型课程体 系配套使用。该建设方案集成多种实验实训系统，提供了众多实验例程与典型 应用，便于学生、老师熟悉和掌握工业机器人的实际应用。 为符合学校物工业机人专业的建设目标和要求，实训室方案的丰富建设经 验与优势、以及专业的定制化服务能力，根据学校的需求，特此设计提出了一 个以院校专业学科建设为宗旨的工业机器人应用实训室综合解决方案，方案包 含工业机器人的基础实训室建设和工业机器人典型应用实训室建设。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 4 / 75 2 实训体系配置及预算 注：本配置表是按照专业建设最全面的设备来配置，仅供参考，我司会根据合作院校的具 体需求来定制化配置或调整。 述特色化专业课程体系完整配套） ，具体建议如下：（此配置暂以 30 人/班配置） 工业机器人综合实验室实训服务体系报价表工业机器人综合实验室实训服务体系报价表 序 号 实训体系服务项目名称 数 量 单 位 单价（元）总价（元）备 注 一、工业机器人基础知识实训体系一、工业机器人基础知识实训体系 1 机器人认知实训室 30 台 14,100.0423,000.0 2 工业机器人仿真实训室 15 台 55,000.0825,000.0 3 工业机器人编程与调试实训室 5 台 275,000.01,375,000.0 二、工业机器人工程应用技术实训体系二、工业机器人工程应用技术实训体系 4 工业机器人装配应用工作站 2 台 328,000.0656,000.0 5 工业机器人焊接应用工作站 2 台 314,000.0628,000.0 6 工业机器人分拣应用工作站 2 台 442,000.0884,000.0 7 工业机器人搬运应用工作站 2 台 276,000.0552,000.0 8 工业机器人机床上下料工作站 2 台 321,000.0642,000.0 三、实训体系配套定制特色课程三、实训体系配套定制特色课程 9 工业机器人装配工作站解析 30 套 特色定制课程定制开发 10 工业机器人焊接工作站解析 30 套 特色定制课程定制开发 11 工业机器人分拣工作站解析 30 套 特色定制课程定制开发 12 工业机器人搬运工作站解析 30 套 特色定制课程定制开发 13 工业机器人机床上下料解析 30 套 特色定制课程定制开发 四、实训体系配套特色教学资源及服务四、实训体系配套特色教学资源及服务 14 工业机器人教学资源库 V1.0 1 套 免费赠送项目 15 工业机器人教学资源平台 V1.0 1 套 免费赠送项目 16 顶岗实习企业挂职锻炼学习班 1 项 特色增值服务项目式服务 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 5 / 75 17 工业机器人专业教学专家授课 指导服务 1 项 特色增值服务项目式服务 18 工业机器人工程师认证培训班 1 项 特色增值服务项目式服务 19 工业机器人实习就业订单培训 班 1 项 特色增值服务项目式服务 20 工业机器人企业参观访问交流 学习班 1 项 特色增值服务项目式服务 21 工业机器人学科建设会议研讨 学习班 1 项 特色增值服务项目式服务 22 工业机器人国际交流学习班 1 项 特色增值服务项目式服务 合计金额 5,985,000.0 注：本表方案是按照专业建设最全面的设备来配置，仅供参考。我司会根据具体的需求来定制 化配置。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 6 / 75 3 工业机器人实训室详细设计方案 3.1 微缩机器人实训室 实训目标 通过微缩机器人实训室建设能够满足学生对于机器人概念、结构以及控制的 基本入门引导教学，同时提高学生的学习兴趣，减低对工业机器人的学习的难度。 通过实训使学生掌握以下知识与技能： 1 熟悉机器人系统的基本组成； 2 了解机器人一般的控制方法； 3 熟悉教学机器人的基本安装与调试的方法； 4 熟练掌握一种或者多种控制器的编程语言与编程方法； 5 熟练掌握一种或者多种教育机器人的操作方法； 6 熟练掌握一般通识安全操作规范； 7 对机器人关节等结构和部件有一定的了解。 实训项目 1 认识多关节人形机器人的基本结构实训； 2 认识多关节人形机器人的控制方法实训； 3 多关节人形机器人的图像化编程方法实训； 4 多关节人形机器人的操作实训； 5 认识智能搬运机器人的基本结构实训； 6 智能搬运机器人的基本结构认知实训； 7 智能搬运机器人的基本控制实训； 8 智能搬运机器人的 C 语言编程实训； 9 智能搬运机器人搬运的编程实训； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 7 / 75 10认识无人机的基本结构实训； 11无人机的操作实训； 实训效果 通过系统的实训课程训练，使学生掌握机器人的基本构造和机器人的控制基 本原理，掌握一门或者多门自动控制编程语言。同时激发学生学习机器人的兴趣， 降低学习工业机器人的难度。为后续的机器人的典型应用与综合应用打下坚实的 基础。 建议配置 按照职业学教学的特点，实训室按照理实一体化形式进行建设，实训室内部 设实践操作区、工具集中管理区、理论学习讨论区。便于开展理实一体化教学。 实训室效果图如下。 表 1 主要设备配置清单 序号设备名称品牌型号数量单位 1多关节人形教育机器人套件HX-JY-RB0225台 2智能搬运教育机器人套件HX-JY-RB0225台 3控制无人机HX-JY-RB0325台 4工具柜铁皮，定制2个 5PC 机戴尔/联想品牌机25台 6电脑桌定制25台 7桌子六角桌/长桌/ 8凳子小方凳25个 9实训室文化建设1套 注：（1）为了保证教学效果，建议采用小班化进行教学，保证每两个学生有 一个实训工位； （2）根据学校具体情况与需求，可对实训室配置进行增减。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 8 / 75 3.1.1 教育机器人 HX-JY-RB01 （1）产品介绍 1) HX-JY-RB01 型教育机器人是一款专门针对中、高职学生机器人训练的综 合实训平台。机器人采用三轴步进控制技术，具有控制精度高，工作模 式多，运动范围大的特性。 2) HX-JY-RB01 机器人综合实训平台可以针对中、高职院校的机电、自动化、 机器人、电子信息等专业提供综合性实训教学。 3) HX-JY-RB01 自动堆垛式载运机器人平台结构特点及实现功能： 4) 该机器人由控制电路、各种传感器、运动底盘、回转部件、平移部件、升 降部件、夹紧部件等组成； 5) 机械部件中涵盖了工业上常用的齿轮齿条传动机构、齿轮副机构、同步带 机构以及矩形线性滚动导轨等，工业化、精密化设计； 6) 底盘由表面氧化处理铝板加工而成，是安装其它工作部件的平台。底盘下 方安装有巡线传感器用于感知场地上所贴的白色引导条信息，在控制电 路控制下可以沿着白条巡线前进，并通过对十字交叉点的计数掌握机器 人在场地上的具体位置，实现全场定位。底盘采用后轮驱动的 3 轮式车 体，行走性能较好，控制方便灵活。两个中轮由两个直流减速电机通过 同步带机构实现差速驱动，可方便地控制机器人的行驶路径，并且转弯 半径小，转向灵活。循线传感器装在前轮附近，保证机器人良好的循线 性能； 7) 回转部件由齿轮副机构实现，步进驱动，可实现 360 度连续回转。步进驱 动可实现高精度回转定位； 8) 前后平移部件采用齿轮齿条传动方式，线性滚动导轨组件导向，步进驱动， 运动速度高、噪音低、精度高； 9) 升降部件由步进电机、开式同步带和线性滚动导轨组件等组成，利用接近 开关实现零点标定，步进驱动实现多位置的控制； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 9 / 75 10) 平行夹紧机构采用双齿条机构，保证夹紧机构有良好的适应性和对中性 能，夹紧可靠方便。 设备 3D 效果图 （2）系统组成 表 1 系统配置清单 序号设备名称品牌型号数量单位 1机器人运载平台HX-JY-RB011台 2机器人控制板JY-BR01-011块 3步进驱动器JY-BR01-023个 4操作面板JY-BR01-031个 5行走底盘部件JY-BR01-041个 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 10 / 75 6平移部件JY-BR01-051个 7工作警示灯JY-BR01-061个 8升降部件JY-BR01-071套 9手爪部件JY-BR01-081套 10回转部件JY-BR01-091套 11实训场地定制1套 12 配套资源教学视频、实训指导书、教学 PPT、教学教案 1套 （3）主要技术参数 机器外形尺寸：520X400X800； 夹持工件直径：3565mm；（注：用户可根据需要自行改制手爪手指方 式进一步扩大夹持工作直径） 最大夹持质量：600g； 手爪前后平移行程：400mm； 手臂平移速度：max 150mm/s ； 手臂升降行程：300mm； 手臂升降速度：max 100mm/s ； 手臂回转角度：360； 手臂回转速度：45/s ； 手臂自由度：3 (回转、水平平移、升降)； 机器人前进速度：0.5m/s； 整机重量：18kg 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 11 / 75 3.1.2 智能搬运机器人 （1）智能搬运机器人套件介绍 设备主要特点 具备兼容多种控制器 具备自动识别颜色功能 具有多种传感器应用实训功能 可以拓展不同规格的搬运抓手 具备多机器人协同搬运功能 能够进行学生技能竞赛训练 能够进行机器人安装与调试实训 （2）技术参数 控制器：8/16/32 位 CPU 控制器； RGB 传感器：能够识别三基色; QTI 循线传感器：感应距离 5mm-8mm; 伺服舵机：最大距离 60rpm; 超声波传感器：有效测距 2cm-5m，精度 3mm 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 12 / 75 （3）产品功能介绍 可根据教学需求进行实训场地 的设计。 图中机器在进行搬运作业，将 工件搬运到指定的区域，增加 学生可玩性。 可拓展多种循迹传感器：红外 光电型传感器、激光传感器、 QTI 传感器； 通过传感器发射器发射出光束， 接收器接收到反射光，判断黑 线位置，从而确定机器人的运 行位置。 可安装超声波传感器，检测有效距离 为 2cm-5m，精度为 3mm。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 13 / 75 （4）主要产品配置 智能搬运机器人主要设备清单 设备名称数量备注 C51-AVR-Arduino 微控器 1 个三种控制器任选一 款 QTI 传感器4 个4 个组可多配 红外线传感器4 个选派 图像传感器1 个RGB 传感器 LCD1602 液晶显示模块1 个 USBasp（AT/AVR）下载器1 个 360 度连续旋转伺服舵机1 个 可重复拆装和扩展的铝合金车架1 套 机器人专业可充电电池1 个 充电器1 个 搬运色块1 套5 色 3.1.3 智能小车机器人套件介绍 智能小车机器人套件是由 C51、智能小车、传感器等产品的完美结合。是学 习的 C51 单片机，以及自动控制和传感器应用的综合平台。能够实现学生在“做中 学”、 “玩中学”。 智能小车通过程序的开发能够实现小车壁障运行和循迹的运行，智能小车壁 障功能采用超声波传感器，具有检测实时性，检测距离进度达到 0.1cm 的精度。 智能小车循迹功能通过红外传感检测黑色引导线能够根据引导线的轨迹进行运行。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 14 / 75 （1）设备主要特点 免焊安装，只需要螺丝刀即可对小车进行安装，所有的连接都采用快插连 接方式，可让学生迅速进行实训项目。 高系统兼容，编程环境可兼容 Win7/Win8/XP 32/64 位操作系统。 高进度的超声波测试传感器。 完整的视频教程，配套小车视频教程，51 编程视频教程。 专业的实训场地设置。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 15 / 75 （2）产品系统介绍 智能小车底板由车体、车轮、循迹红外传感器等组成 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 16 / 75 （3）功能模块介绍 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 17 / 75 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 18 / 75 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 19 / 75 （4）主要产品配置 序号名称数量备注 1C51 开发板1 块 2智能小车底板1 套 3USB 公对公数据线1 根 4备用跳线帽5 个 5杜邦线25 根 6红外遥控器1 个 7STC89C52RC 芯片1 个 8开发板专用塑料实验箱1 个 9蓝屏带背光 LCD1602 液晶屏1 块 10DS18B20 温度传感器1 个 11防滑加宽轮胎2 个 12强磁抗干扰碳刷减速电机2 个 13固定支架1 套 14万向轮1 个 15电池盒1 个 16HC-SR04 超声波模块1 个 17专用 3.7V2 个 18充电器1 个 19铜柱、螺丝、螺母1 套 20组装螺丝刀1 把 3.1.4 空中无人机介绍 (1)(1) 设备主要特点设备主要特点 Phantom 3 Standard 由飞行器，遥控器，云台相机以及配套使用的 DJI GO APP 组成。飞控系统集成于飞行器机身内，一体式云台位于机身下部，用户可通 过安装于移动设备上的 DJI GO APP 控制云台以及相机。WiFi 图传整合于遥控器 内部，用于图像传输。 Phantom 3 Standard 配备 20 mm（35 mm 格式等效）低畸变广角相机和高 精度防抖云台以及 1200 万有效像素图像传感器。Phantom 3 Standard 可拍摄 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 20 / 75 1200 万像素 JPEG 以及无损 RAW 格式的照片。在视频拍摄方面，Phantom 3 Standard 最高规格可以拍摄 UHD 2.7K/30p 超高清视频。 采用 DJI 领先的飞控系统，配合全新的智能电机驱动器，提供了敏捷、稳定、 安全的飞行性能。Phantom 3 Standard 配备 GPS 定位系统，可实现稳定飞行和 悬停。可通过 DJI GO app 在移动设备上实时显示视频画面，在 1000 米* 内稳 定传输图像以及上下行数据。 Phantom 3 Standard 配备高达 68 Wh 的高能量密度智能电池和高效率的动 力系统，最大平飞速度 16 米/ 秒, 最大续航时间约为 25 分钟。 (2)(2)技术参数技术参数 起飞重量：1216 g 最大上升速度：5 m/s 最大下降速度：3 m/s 最大水平飞行速度：16 m/s （姿态模式） 最大飞行海拔高度：6000 m 飞行时间约：25 分钟 工作环境温度：0至 40 GPS 模块：GPS 云台可控转动范围俯仰：-90至 +30 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 21 / 75 角度抖动量：0.02 相机影像传感器：1/2.3 英寸 CMOS；有效像素 1200 万 镜 头：FOV 94 20 mm（35 mm 格式等效） f/2.8 ISO 范围：100-3200（视频） ；100-1600（照片） 电子快门速度：8 秒 - 1/8000 秒 照片最大分辨率：40003000 照片拍摄模式：单张拍摄；多张连拍（BURST）：3/5/7 张 自动包围曝光（AEB）：3/5 张 0.7EV 步长； 具有定时拍摄录像分辨率： UHD：2.7K/30p (2704 x1520） FHD：19201080p 24/25/30 HD：1280720p 24/25/30/48/50/60 视频存储最大码流：40 Mbps 支持文件存储格式 文件系统：FAT32/exFAT； 图片格式：JPEG，DNG； 视频格式：MP4/MOV（MPEG-4 AVC/H.264） 支持存储卡类型：Micro SD 卡；最大支持 64GB 容量，传输速度为 Class 6 及以上 工作环境温度 0至 40 WiFi 工作频率：2.400 GHz -2.483 GHz 信号有效距离： FCC: 1000 m；CE: 500 m （室外开阔无遮挡环境，飞行高度 120 m） 遥控器工作频率：5.725 GHz -5.825 GHz， 信号有效距离 FCC: 1000 米；CE: 500 米 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 22 / 75 工作环境温度：0至 40 电 池：2600 mAh 锂充电电池： 18650 等效全向辐射功率（EIRP）： FCC: 19 dBm； CE: 14 dBm 工作电流/电压：600 mA 3.7 V 充电接口：Micro USB 充电器电 压：17.4 V 额定功率：57 W 智能飞行电池（PH3-4480 mAh-15.2 V )：容 量 4480 mAh，电 压 15.2 V 电池类型 LiPo 4S 能 量：68 Wh 电池整体重量：365 g 工作环境温度：-10至 40 最大充电功率：100 W (3)(3)产品功能产品功能 具有空中摄像和拍照功能； 飞控系统支持三种飞行模式：P 模式（定位） 、A 模式（姿态） 、F 模式 （功能） ； 具备使用 GPS 模块或视觉定位系统可以实现飞行器精确悬停，可根据 GPS 信号接收强弱状况，实现三种状态动态切换：P-GPS、P-OPTI、P- ATTI； 具备完整的飞行器状态指示灯系统，指示系统自检、预热、飞行状况、警 告、电量信息； 飞行器具备自动返航功能，具备智能返航、智能低电量返航、失控返航功 能，飞行器能够自动返航并降落； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 23 / 75 返航过程中，具备遥控控制航向以躲避障碍物的功能； 具备低电量告警功能，并智能判断电量是否能够返航的功能； 具备视觉定位系统采用超声波与图像双结合的定位系统，使用超声波判断 当前高度，使用摄像头获取飞行器位置信息，实现飞行器精确定位； 飞控系统具备飞行记录功能，飞行器开启电源以后的所有飞行相关数据都 将存放于飞控系统中，开启飞行器，连接遥控器至移动设备并进入移动 APP，并读取飞行数据； 智能飞行电池具备：电量显示、寿命显示、电池存储自放电保护、平衡充 电保护、过充电保护、充电温度保护、充电过流保护、过放电保护、短路 保护、电芯损坏检测、电池使用异常记录、休眠保护、通讯的功能； DJI GO APP 专门为 DJI 飞行器相机产品线而设计，可通过 APP 进行相机 和云台操作，控制拍照，录影以及设置飞行参数，还可以直接分享所拍摄 的照片与视频； APP 兼容和支持 iOS 和 Android 系统，对系统要求 iOS8.0 或更高版本及 Android4.1.2； (4)(4)主要产品配置（单套）主要产品配置（单套） 空中无人机主要设备清单 序号名称数量备注 1 飞行遥控器1 个 2 螺旋桨4 对 3 智能飞行电池1 个 4 充电器1 个 5 电源线1 个 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 24 / 75 6 云台锁扣1 个 7 减震球4 个 8 Micro-SD 卡（16GB）1 个 9 Micro-SD 线1 个 10 防脱落组件2 个 11 脚架减震棉4 个 12 扳手1 个 13 贴纸5 张 3.1.5 17 轴人形机器人套件介绍 17 自由度双足机器人对机械系统的要求很高，其最大的特点是小巧玲珑，肢 体比例协调。它主要包含 1 个头部、1 个躯干、2 个手臂、2 条腿。这些精密零件， 而且绝不采用胶水粘接；另外还要为其装配全套的控制系统，如此堪称小型机器 人中的技术之冠。除了可以进行行走之外，更可以表现高难度的仿人动作。如小 跑、雀跃、伏地挺身、侧翻、前滚翻、后滚翻、倒立。 (1) 设备主要特点 1）控制板的核心 CPU 采用 Atmel 公司 AVR 系列的高性能控制芯片 ATMEGA328 作为主控芯片。 2）机器人专用的大容量高倍率锂电池，容量 2200mah。可反复充电，带平 衡充电端口。电压供电为 7.4V，可以支持连续 20 倍（45A）超大电流放电。 3）机器人核心动力单元舵机，采用的是大扭力双轴机器人舵机 LD- 2015，此款舵机的齿轮是全金属齿轮，在 6.5V 电压下，扭力可以达到 15Kg/cm，足够使得机器人灵活运动。此款舵机是数字舵机，非常灵敏，精度很 高，零死区零虚位。所以可以为机器人提供完美的动力。 4）机器人的机体部分采用硬化处理铝合金材质结构，并经过氧化处理、抗震 化处理。支架厚度为 1mm，部分支架采用弯折加强边，来增加支架的强度，大部 分支架采用一体化结构，如脚板、前胸壳、后背壳，方便机器人的安装。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 25 / 75 5）大功率降压芯片是为了将锂电池的 7.4V 的电压降到 6.5V 左右，使得舵机 发挥出最佳性能。 (2) 技术参数 身高：365mm； 重量：约 1.65KG (含电池)； 关节：共 17 个关节；头：1 个自由度，双臂 6 个自由度，双腿 10 个自由度； 与电脑连接方式：国标串口通信；装载全新机器人专用伺服马达及控制器，附专 用锂聚合物充电电池及充电器； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 26 / 75 (3) 产品功能介绍 1）提供动作设定的教学模仿功能，图形化操作，可在 PC 上用鼠标操作。 2）具有 17 个自由度，主机板可扩增至 24 个自由度。 便于 DIY 用户增加其 他关节机构；可在线编程动作组，可以用本机附带的 PS2 手柄直接遥控机器人。 3）具有 512Kb 空间的动作程序存储器，能够分别储存任意的动作模式； 4）电池仓内可以完美安装锂电池； 5）为了确保机器人在启动时有敏锐的动作及强而有力的扭转力，本机所附的 锂聚合物电池，可让机器人完全发挥其功能，使用时间长达 1 小时； 6）各零件的设计十分精准，只要将螺栓拧进即可组装完成； 7）可以加载 MP3 模块，使得机器人可以自己发出声音，可以一边唱歌一边 跳舞。 8）可以加载蓝牙模块，可以提供手机操控界面，使得机器人可以用手机操控 运行。 9）可以对机器人进行声控操作，及通过声音控制机器人运行，需加载声控系 统。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 27 / 75 (4) 主要产品配置 序号名称数量备注 14 机器人全套金属支架配件1 套 15 大扭力舵机17 个 16 舵机延长线4 根 17 24 路高端舵机控制器1 个 18 PS 无线手柄1 个 19 优质 USB 线1 根 20 专业机器人锂电池1 个 21 大功率降压芯片1 个 22 平衡充电器1 个 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 28 / 75 3.2 工业机器人多功能实训室 实训目标 通过多功能实训室建设能够满足工业机器人编程、系统调试、以及机电设备 的安装与调试实训教学。通过实训使学生掌握工业机器人应用的以下技能： 1）熟悉工业机器人应用系统的基本组成； 2）熟练掌握工业机器人编程与调试的能力； 3）熟练掌握工业机器人示教器的使用方法与技巧； 4）熟练掌握工业机器人示教器的编程与示教功能； 5）掌握工业机器人离线编程的基本能力； 6）掌握工业机器人安全使用规范； 7）掌握工业机器人码垛应用的编程与调试方法； 8）掌握工业机器人轨迹规划的编程与调试方法； 9）掌握工业机器人 TCP 定点的编程与调试方法； 10）掌握工业机器人固定位置排序的的编程与调试方法。 实训项目 1）工业机器人的基本认识实训； 2）ABB 机器人控制器结构认识； 3）ABB 控制器 IO 接线实训； 4）FlexPendant 主要组成实训； 5）ABB 示教器基本操作实训； 6）ABB 示教器运动操作实训； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 29 / 75 7）ABB 机器人的 IO 通信及应用； 8）ABB 机器人的程序数据设置实训； 9）实训外设的安装与调试； 10）机器人基本运动指令实训； 11）平面矩形描图编程与示教实训； 12）平面圆形描图编程与示教实训； 13）固定位置搬运编程与示教； 14）平面矩阵码垛编程与示教； 15）码垛编程与示教。 实训效果 通过系统的实训课程训练，使学生掌握工业机器人应用系统的组成、编程、 调试以及机电设备的安装方面的知识与技能。为后续的机器人的典型应用与综合 应用打下坚实的基础。 建议配置 按照工业机器人实训教学的特点，实训室按照理实一体化形式进行建设，实 训室内部设实践操作区、工具集中管理区、理论学习讨论区。便于开展理实一体 化教学。实训室效果图如下。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 30 / 75 表 1 主要设备配置清单 序号设备名称品牌型号数量单位 1ABB 机器人本体ABB IRB12012台 2ABB 机器人控制器IRC5 紧凑型控制器12台 3实训台架一体式/模块化12台 4机器人夹具 快速换装夹具，顶尖夹头，搬运训练夹头， 轨迹规划夹头 12套 5坐标标定模块12套 6TCP 标定模块12套 7轨迹规划模块12套 8码垛模块12套 9气泵根据集中供气或单独供气进行具体配置/台 10低压电器带漏保空气开关，熔断器，三插电源线12套 11工具柜铁皮，定制2个 12PC 机戴尔/联想品牌机12台 13电脑桌定制12台 14桌子六角桌/长桌/ 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 31 / 75 15凳子小方凳25个 16实训室文化建设1套 注：（1）为了保证教学效果，建议采用小班化进行教学，保证每两个学生有 一个实训工位； （2）根据学校具体情况与需求，可对实训室配置进行增减。 3.2.1 工业机器人多功能实训台 (1) 产品介绍 工业机器人多功能教学工作站具有结构紧凑，训练多种机器人应用功能的特 点。主要包括：ABB 机器人 IRB120，操作面板模块，码垛模块，几何轨迹规划模 块，TCP 标定模块，TCP 工件标定模块，物料排序模块等。并且在该实训模块的 基础上，可以拓展 PLC 控制模块、送料模块、传送带模块、物料检测模块等。 通过该工作站能够学习机器人的基本操作（机器人编程、TCP 标定、示教轨 迹编程、机器人 IO 信号控制等） ，机器人码垛，分拣排序以及学习 PLC、气动元 件、传感器、电动传送带等常用机电一体化基础知识和设备的应用。 系统说明： 1）实训装置为模块化开放式设计结构，不仅可作为独立的系统单独使用，也 可以作为子系统与其它类似设备组合，构成自动化生产线系统，具有功能 的可扩展性等优点； 2）各种气动元件、电气元件以及机械运动执行机构的工作过程及运行状态具 有直观性； 3）实训装置具有手动和自动控制功能，通过手动可以检测气缸、气爪等主要 器件工作性能是否正常进行检测； 4）五个模块由易到难，循序渐进，使学习者迅速的掌握 ABB 机器人基本操 作及使用技巧。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 32 / 75 设备 3D 效果图 (2) 系统组成 表 1 系统配置清单 序 号 设备名称品牌型号 数 量 单 位 1工业机器人IRB120-3 /0.581台 2机器人控制器控制器ABB IRC5 紧凑型控制器1台 3 机器人本体到控制器之间的电缆 长度 7 米 ABB1块 4 示教盘附带 10 米电缆，具中文 操作界面 ABB1个 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 33 / 75 5DeviceNet 总线ABB1根 6 数字式直流 24V 16 进/16 出，输 入、输出信号板 ABB （附 10 米的电缆）1个 7 机器人基本控制软件, 5.0 版操作 系统 ABB1套 8机器人资料(DVD 版)ABB1套 9 机器人夹具（含顶针夹头、搬运 训练夹头、写字训练夹头） 定制1套 10机器人底座定制1块 11 机器人实训工作台L*W*H=1500mm*1200mm *1400mm（含机器人高度） 1台 12TCP 标定模块定制1套 13TCP 多形状工件标定模块定制1套 14轨迹规划模块定制1套 15码垛搬运模块定制1套 16工件分拣排序模块定制1套 17 配套资源 教学视频、实训指导书、 教学 PPT、教学教案 1套 (3) 主要技术参数 机器人本体 型号 IRB120-3/0.6 工业机器人工作半径：580mm 有效载荷：3kg 位置重复精度：0.1mm 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 34 / 75 轴数：6 机械手重量：25Kg 机器人底座尺寸：180180 mm 机器人高度：700 mm 电源电压 200-600V 50/60Hz 变压器额定功率：3.0 kVA 机器人的无限制工作范围 手腕中心处角度位置 XZ轴 2轴 3 A302mm630mm00 B0mm870mm0-77 C169mm300mm0+70 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 35 / 75 D580mm270mm+90-77 E545mm91mm+110-77 F-440mm-50mm-110-110 G-67mm445mm-110+70 H-580mm270mm-90-77 J-545mm91mm-110-77 机器人转到半径图 机器人型号位置 A位置 B位置 C IRB120- 3/0.6 R121R580R169.4 控制器参数 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 36 / 75 型号：IRC5C 紧凑型控制器 控制柜尺寸：258450565 mm (HWD) 控制柜重量：27.5kg 电气连接：单相 220/230V，50-60Hz 防护等级：IP20 环境温度：0-45 相对湿度：最高 95% 实训台架 材质：铝合金型材 尺寸：L*W*H=1500mm*1200mm*1400mm（含机器人高度） 重量：100kg 实训台 3D 效果图 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 37 / 75 3.3 工业机器人典型应用实训室 实训目标 通过工业机器人典型应用实训室的建设能够满足工业机器人在典型应用中的 码垛、焊接、机床上下料、产品分拣、产品装配专项应用实训训练，最大限度的 缩短学生学习与实际生产中机器人应用的距离。通过该实训室的建设和相关配套 实训，学生能够掌握以下知识和技能： 1）熟悉机器人典型工作站的应用领域； 2）熟悉机器人典型工作站的配置； 3）掌握机器人典型工作站的设备安装与调试； 4）掌握机器人典型工作站的 5）掌握机器人典型工作站的编程与示教方法； 6）掌握机器人典型工作站的离线编程方法； 7）掌握机器人典型工作站的建模与验证方法； 8）掌握机器人典型工作站的日常维护与保养； 实训项目 1）工业机器人典型工作站认识实训； 2）工业机器人典型工作站安全操作实训； 3）工业机器人典型工作站设备安装实训； 4）工业机器人典型工作站外围电气设备安装与调试实训； 5）工业机器人典型工作站工件 TCP 定点实训； 6）工业机器人典型工作站建模与验证实训； 7）工业机器人典型工作站离线编程与调试实训； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 38 / 75 8）工业机器人典型工作站示教编程与调试实训； 9）工业机器人码垛应用编程与调试实训； 10）工业机器人弧焊应用编程与调试实训； 11）工业机器人机床上下料应用编程与调试实训； 12）工业机器人产品分拣应用编程与调试实训； 13）工业机器人产品装配应用编程与调试实训； 14）工业机器人日常维护与保养实训。 实训效果 通过系统的实训课程训练，使学生能够熟悉机器人典型工作站的配置，工作 站的设备安装，工作站的程序编写以及工作站的维护打下坚实的基础。为后期学 生在工作岗位上开展机器人应用编程、工作站系统集成、工作站的维护保养做好 准备。 建议配置 典型应用实训室可根据学校教学的实际情况进行配置，建设方式有两种，一 种是一种工作站配多种实训模块，另外一种是混合搭配，即一个实训室内搭配多 种工作站的形式。针对一个实训室，建议配置如下： 表 1 主要设备配置清单 序号设备名称品牌型号数量单位 1机器人本体ABB/kuka/国产12台 2机器人控制器ABB/kuka/国产12台 3工作台定制12台 4配套夹具定制（可根据工作站选配）12套 5气泵根据集中供气或单独供气进行具体配置/台 6低压电器带漏保空气开关，熔断器，三插电源线12套 7工具柜铁皮，定制2个 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 39 / 75 8PC 机戴尔/联想品牌机12台 9电脑桌定制12台 10桌子六角桌/长桌/ 11凳子小方凳25个 12实训室文化建设1套 注：（1）为了保证教学效果，建议采用小班化进行教学，保证每两个学生有 一个实训工位； （2）根据学校具体情况与需求，可对实训室配置进行增减。 3.3.1 工业机器人产品装配工作站 (1) 产品介绍 本工作站是学习自动装配机器人基本操作技巧的一个工作站，通过它能够了 解自动装配机器人的基本构成，学习机器人自动装配的基本功能，包括自动装配 动作编程、自动装配信号控制等自动装配机器人常用的功能。 装配工作站主要由两台 ABB 机器人 IRB120、一体式工作台、专用夹具、装 配产品等组成。 系统功能：本工作站可以完成鼠标的自动装配工作，将零散的鼠标配件，由 两台机器人协作装成一个鼠标整体。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 40 / 75 机器人产品装配工作站 产品装配套件 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 41 / 75 (2) 系统组成 序号描述数量 1 IRB120-3 /0.58 工业机器人，臂展 0.58 米，有效负载 3 公斤 2 IRC5 紧凑型控制器 3 机器人本体到控制器之间的电缆长度 7 米 4 示教盘附带 10 米电缆，具中文操作界面 5 DeviceNet 总线 6 数字式直流 24V 16 进/16 出，输入、输出信号板 7 机器人基本控制软件, 5.0 版操作系统 8 机器人资料(DVD 版) 9 机器人夹具 10 机器人底座 11 机器人装配工作台 12 工件定位治具 13 产品装配套件 14 气泵 (3) 主要技术参数 机器人本体 型号 IRB120-3/0.6 工业机器人工作半径：580mm 有效载荷：3kg 位置重复精度：0.1mm 轴数：6 机械手重量：25Kg 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 42 / 75 机器人底座尺寸：180180 mm 机器人高度：700 mm 电源电压 200-600V 50/60Hz 变压器额定功率：3.0 kVA 控制器参数 型号：IRC5C 紧凑型控制器 控制柜尺寸：258450565 mm (HWD) 控制柜重量：27.5kg 电气连接：单相 220/230V，50-60Hz 防护等级：IP20 环境温度：0-45 相对湿度：最高 95% 装配工作台 材质：铝合金型材框架 尺寸：L*W*H=1200*1200*1400（含机器人高度） 装配工作台面：整块铝合金板，厚度5mm 3.3.2 工业机器人弧焊工作站 (1) 产品介绍 弧焊工作站是学习焊接机器人基本操作技巧的一个工作站，通过它能够了解 焊接机器人的基本构成，学习掌握机器人焊接的基本功能，包括焊接轨迹编程、 焊接变位机与机器人协调操作、焊接基本工艺等功能。 工业机器人弧焊工作站主要包括 ABB 机器人 IRB1410、氩弧焊机、氩弧焊枪、 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 43 / 75 焊接变位机、焊接安全房等。 机器人焊机工作站效果图 (2) 系统组成 表 1 机器人弧焊工作站主要设备配置 序号设备名称品牌型号数量单位 1ABB 机器人本体ABB IRB1410-110/2.41台 2ABB 机器人控制器ABB IRC5 控制柜1台 316 进 16 出数字 I/O 电路板ABB1块 4Device Net 工业控制总线接口ABB1个 5机器人本体电缆 7 米ABB1根 6触摸式彩屏示教器ABB （附 10 米的电缆）1个 7机器人操作系统 Robotware5.0ABB1套 8机器人资料(DVD 版)ABB1套 9机器人标准焊机及焊枪松下1套 10机器人固定底板定制1块 11万能焊接平台定制：1000*800*700mm（附带夹1台 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 44 / 75 具） 12防护围栏定制1套 13外围电气1套 (3) 主要技术参数 机器人本体 型号 IRB1410-110/2.4 工业机器人工作半径：1440mm 有效载荷：5kg 位置重复精度：0.025mm 轴数：6 机械手重量：225Kg 防护等级：IP54 电源电压 三相 400V（+10%，-15%） 50/60Hz 变压器额定功率：13 kVA 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 45 / 75 IRB 1410 机器人工作范围 控制器参数 型号：IRC5C 控制柜 控制柜尺寸：970725710 mm (HWD) 控制柜重量：150kg 电气连接：三相 400V，50-60Hz 防护等级：IP54 环境温度：5-45 相对湿度：最高 95% 焊机系统 型号：YC-315TX 可焊材料：不锈钢、低碳钢、高强钢及 Cr-Mo 钢、铜 控制方式：IGBT 逆变 电源：三相 380V 额定输入容量：8.8KVA/8.3KW 额定输出电流：315A 额定输出电压：22.6V 脉冲频率：0.5-30Hz（低频）10-500（高频） 重量：43kg 3.3.3 工业机器人多功能装配工作站 工业中机器人的应用范围越来越广，从原来主要应用在汽车制造行业到现在 逐步推广到食品加工、包装、物流、金属加工、电子制造等各行各业。在不同的 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 46 / 75 应用领域针对性的解决方案有所不同，但是对于机器人安装、调试、系统开发等 技术是通用的，为了给学生打下坚实的基础，结合实际应用领域和案例，进行设 置工业机器人基础应用实训室。 工业机器人多功能装配工作站具备自动上料、物料传输、工件分拣、轴承装 配、物料搬运和立体仓储等功能。 图 10 工业机器人多功能装配工作站效果图 （1） 实训目的 通过基础实训室开展的实训项目，使学生掌握 ABB 典型机器人由仿真到实物 操作的知识、技能与规范。 掌握工业机器人系统组成 掌握 FlexPendant 主要组成部分 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 47 / 75 掌握 FlexPendant 的主要功能和基本操作 掌握 IRC5 控制器结构与功能 掌握 IRC5 控制器操作实训 掌握工业机器人示教器运动操作 掌握机器人编程工作流程 掌握工件坐标的设定 掌握工作路径的创建 掌握测试位置和动作的方法 掌握在线操作的方法与步骤 掌握 PLC 编程技术与方法 掌握光电传感器、接近开关、颜色传感器的应用 （2）实训项目 工业机器人的基本认识实训； 认识 FlexPendant 主要组成实训； FlexPendant 基本操作实训； IRC5 控制器结构认识实训 IRC5 控制器操作实训 工业机器人示教器运动操作实训； 工业机器人的点位示教实训； 工业机器人基本参数设置； 工业机器人基本运动指示学习； 工业机器人基于示教器的程序编辑； 工业机器人 IO 控制应用； 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 48 / 75 工业机器人基本接线方法； 简单轨迹运行编程与示教； 平面圆形描图任务编程与示教； 平面矩形描图任务编程与示教； 曲面圆形描图任务编程与示教； 曲面矩形描图任务编程与示教； 固定位置搬运编程与示教； 平面矩阵码垛编程与示教； 零件检测与排序编程与示教； 物料分拣系统实训 工件轴承装配实训 工件入库实训 立体仓储实训 PLC 编程与系统调试实训 三相异步电动机变频调试实训 （3）实训配置 表 3 单套多功能装配工作站配置一览表 序号类别设备名称数量备注 1ABB 机器人装配工作站1 套ABB 机器人 2传送带物料分拣系统（变频器）1 套三菱 E740 系列变频器 3搬运实训套件1 套 4立体仓库套件1 套 5轨迹规划套件1 套 6工件装配台套件1 套 7 实训设备 配套组成 气泵系统1 套 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 49 / 75 8PLC 电气控制系统1 套三菱 FX3U 系列 PLC 9PC 机1 套 10电脑桌1 张 11凳子1 张 12文件柜1 个 13教学资源1 套 14 实训教学 辅助配置 文化墙1 套 注：本配置清单中的实训设备为标准一套配置，可根据需求进行实训设备数量的配置。 以技术服务国家战略 以实业辅助教育发展 50 / 75 （4）课程资源 表 4 课程资源一览表 序号资源名称类别备注 1 教学课件PPT 2 教学设计Word 3 仿真案例 4 应用教学视频