工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、設(shè)備總體要求
要求平臺(tái)至少由工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、包括實(shí)訓(xùn)模型塊、倉儲(chǔ)單元和配套制造執(zhí)行系統(tǒng) MES 等構(gòu)成，其中工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要采用六軸機(jī)器人、工業(yè)視覺相機(jī)、桌面 AGV、7 軸協(xié)作機(jī)器人、plc 控制單元、觸摸屏、機(jī)器人快換夾具等構(gòu)成， 倉儲(chǔ)物流單元含有地面 AGV、接駁臺(tái)、堆垛機(jī)、倉儲(chǔ)貨架及臺(tái)體等，主要功能為完成各種任務(wù)模型塊設(shè)備的運(yùn)輸、識(shí)別、裝配或打磨、檢驗(yàn)測試及出入庫任務(wù)。

二、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要構(gòu)成及功能要求
1. 實(shí)操臺(tái)（2 個(gè)）
設(shè)備尺寸：2 個(gè)實(shí)操臺(tái)，其中一個(gè)用來機(jī)器人實(shí)操，一個(gè)用來桌面 AGV 實(shí)操。每個(gè)實(shí)操臺(tái)≥1700×950×750mm。
要求臺(tái)體框體結(jié)構(gòu)均應(yīng)用≥40mm 鋁型材構(gòu)造搭建；機(jī)器人實(shí)操臺(tái)裝配操作面板應(yīng)用厚≥30mm、間隔 25mm 的優(yōu)質(zhì)鋁制操作面板，可隨意裝配機(jī)器人或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)或模型塊。下部為鈑金構(gòu)造，不銹鋼網(wǎng)孔電氣裝配板（ 板厚 1.5mm），用來裝配控制器件與電源電子回路。前端有相應(yīng)的觸摸屏、實(shí)操操作面板和指示燈。實(shí)操臺(tái)底腳上裝配備有腳輪，方便位移與調(diào)節(jié)定位；同時(shí)裝配備有可調(diào)腳杯，可實(shí)行高度調(diào)節(jié)。周邊亞克力防護(hù)。
2. 六關(guān)節(jié)機(jī)器人
1) 最大抓取重量（kg）：≥3Kg
2) 最大動(dòng)作半徑：≥ 593mm
3) 重復(fù)定位精確度：±0.02mm
4) 各軸動(dòng)作界限及最大速度：
1 軸：±170º，400°/sec；2 軸：+85 º /-135º，300°/sec；
3 軸：+185 º /-65º,520°/sec；，4 軸：±190º,500°/sec；
5 軸：±130 º，530°/sec；6 軸：±360º，840°/sec。
5) 手腕允許慣性力矩 4 軸 ≥ 0.27kg.m2 、 5軸≥0.27kg.m2、6 軸≥0.03kg.m2。
6) 至少含有 MO-US-TCP、TCP/IP 通訊協(xié)議、包括不少于 8DI、8DO。
3. 協(xié)作機(jī)器人（1 個(gè)）
（1） 機(jī)器人本體主要功能數(shù)值：
1) 要求協(xié)作機(jī)器人軸數(shù)≥7
2) 最大臂展≥760mm
3) 重復(fù)定位精確度±0.03mm
4) 最大總負(fù)載能力≥3kg
5) 動(dòng)作界限及各軸速度：
1 軸±170°， 2 軸±120°， 3 軸 ±170°， 4 軸 ±
120°，5 軸 ±170°，6 軸 ±120°，7 軸 ±360°；
各軸最大速度≥180°/s
6) 防護(hù)等級(jí)≥IP40
7) 本體重量（kg） ≤21kg
8) 噪音水平 ≤70dB(A)
（2） 控制系統(tǒng)：
1) 可拖動(dòng)操控抓手
2) 連接口：Ethernet 、RS485、DI-4 DO-4、外部急停、安全門等
3) 功能配備：7-Dof 動(dòng)作控制、拖動(dòng)示教功能、高動(dòng)態(tài)力控 、安全監(jiān)控、外部控制連接口
4) 重復(fù)定位精確度：± 0.03mm
5) 力測量分辨率：0.1N, 0.02Nm
6) 力控相對精確度：0.5N, 0.1Nm
7) 笛卡爾剛度可調(diào)界限： 0 ～ 3000N/m ， 0 ～ 500N/rad。
主要含有概括:
七軸冗余動(dòng)作展示協(xié)作機(jī)器人一般動(dòng)作示例, 含有圓弧、直線、轉(zhuǎn)彎區(qū)、零空間自動(dòng)作；
避障動(dòng)作演示協(xié)作機(jī)器人相較于六軸機(jī)器人擁有優(yōu)秀的空間避障能力；
碰撞檢驗(yàn)測試演示展示協(xié)作機(jī)器人一指觸停的碰撞檢驗(yàn)測試靈敏性；柔順演示展示協(xié)作機(jī)器人高中低阻抗剛度下的阻抗控制。
4. 2D 工業(yè)視覺（1 個(gè)）
主要采用工業(yè)彩色相機(jī)、鏡頭、視覺控制器、光源及控制器及支撐架等構(gòu)成。
主要功能數(shù)值：
（1） 相機(jī)
1) 工業(yè)彩色相機(jī)，像素≥320 萬，分辨率≥2048×1536
2) 傳感器類型 全局快門
3) 像元尺寸≤3.45 µm × 3.45 µm
4) 靶面尺寸≥1/1.8″
5) 最大幀率≥37.5 fps
6) 緩存容量（KV） 128 MB
7) 供電：DC12V，支持 POE 供電
8) 具 有 總線 通 信 功 能， 至 少 包 含 TCP/IP 、 MO-US-TCP、UDP 三種通訊協(xié)議，能夠與 PLC 通訊，可檢驗(yàn)測試物品形狀、顏色、缺陷、OCR 文字識(shí)別。
9) 認(rèn)證：≥CE，F(xiàn)CC，RoHS，KC
（2） 鏡頭：25mm 焦距， ≥400 萬像素，1000 萬分辨率；連接口 C-Mount。
（3） 系統(tǒng)： 同工業(yè)相機(jī)廠家， 兼容 GigE Vision 協(xié)議系統(tǒng)。
（4） 光源：條形光源。光源控制器設(shè)定有 4 通道輸出，支持 232 控制協(xié)議。
（5） 控制器： 處置整理器≥Intel E3845，
1.91GHz CPU，內(nèi)部存儲(chǔ)≥4GB DDR3L 內(nèi)部存儲(chǔ)，搭載高可靠性 SSD 存儲(chǔ)≥ 120G，至少 3 個(gè) Intel 芯片千兆網(wǎng)口，防浪涌設(shè)計(jì)， 支持多路光耦隔離寫入和輸出功能，可經(jīng)過光源連接口控制光源開關(guān)及亮度，2 個(gè) HDMI 連接口，支持單單獨(dú)顯露。
5. 3D 視覺（1 個(gè)）
1) 深度技術(shù)：主動(dòng)紅外立體
2) 最大界限≥0.5-3m
3) 最小深度距離 ≤0.45 m
4) 深度精確度 <2% 位于 2 米
5) 深度視場 (FOV) 86° × 57° (±3°)
6) 深度輸出分辨率≥ 1280 x 720, 深度幀率≥ 90fps
7) RGB 分辨率≥1920 × 1080(30fps)
8) 視覺系統(tǒng)與機(jī)器人在線編程系統(tǒng)融合一體，可直接經(jīng)過視覺處置整理成果引導(dǎo)機(jī)器人抓取
6. 桌面 AGV（1 個(gè)）
1) 精確度：±1cm
2) 傳感器 光電傳感器/超聲波傳感器
3) 通信方法：無線 wifi
4) 導(dǎo)航方法 磁導(dǎo)航
5) 頂升電機(jī) 直線DC推桿電機(jī)
7. 機(jī)器人夾具快換裝置（1 主 3 副）
1) 數(shù)量配備至少 1 主 3 副
2) 規(guī)格限定承載≥6Kg
3) 扭矩≥200 kgf.cm
4) 鎖緊力≥620N
5) 重復(fù)定位精確度±0.01mm
6) 氣路數(shù)量（線路）≥6
7) 電子回路數(shù)量（組數(shù)）≥9
8) 帶機(jī)械式斷氣保護(hù)機(jī)構(gòu)
8. 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電控系統(tǒng)
（1）PLC（2 個(gè)）
要求配備裝備 plc 兩個(gè)，主要功能數(shù)值： PLC
1) ≥ 100 KB 作業(yè)存儲(chǔ)器； 板載 DI14 x 24VDC 漏型/ 源型，DQ10 x 24VDC 和 AI2；板載 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器和 4 路脈沖輸出；信號(hào)板拓展板載式 I/O；多達(dá) 3 個(gè)可實(shí)行串行通信的通信模型塊；多達(dá) 8 個(gè)可用來 I/O 拓展的信號(hào)模型塊；
2) 至少支持 PROFINET 、TCP/IP、S7 通信、Web 服務(wù)器、 OPC UA 等.
PLC
1） 作業(yè)電源：AC100~240V，CPU 包括至少 DI16 ，DQ14晶體管輸出，高速脈沖輸出 4 路，高速計(jì)數(shù)器 4 路
2） 至少支持 RS-232、RS-485、以太網(wǎng)，可拓展 BD 板、 ED 模型塊和拓展模型塊；支持以太網(wǎng)通訊
（1） 觸摸屏（1 個(gè)）
1) 主要功能數(shù)值：
1) 寫入電壓（V） AC220V ,輸出 DC 24V
2) 尺寸≥7 寸
3) 液晶屏：分辨率≥800×480、TFT、LED 背光
4) 顯露顏色≥1 千六百萬色
5) 存儲(chǔ)器 128MB
6) 通訊口 RS232/RS422/RS485，配備有以太網(wǎng)口
（2） 伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器（1 套）
要求與觸摸屏同一品牌；伺服電機(jī)功率（W）≥400W；寫入電源：一相 AC200～240V， 50/60Hz；通訊 RS485;控制方法;三相全波整流 IPM PWM 控制正弦波電流（A）驅(qū)動(dòng)方法。
三、倉儲(chǔ)物流單元
1. 堆垛機(jī)（1 臺(tái)）
堆垛機(jī)主要采用 X/Y/Z 軸構(gòu)成，用來工件托盤的出入庫作業(yè)。
X/Z 軸均應(yīng)用伺服電機(jī)， X、Z 軸電機(jī)功率（W）≥0.75KW，Y 軸為雙向伸縮貨叉。
X 和 Z 軸行走傳動(dòng)為同步帶導(dǎo)軌式，最大行程：X 軸≥900mm,Y軸≥200mm;Z 軸≥500mm。各行走軸兩端配備有微動(dòng)開關(guān)，用來行程保護(hù)，同時(shí)設(shè)定有原點(diǎn)傳感器。配套拖鏈。
2. 倉儲(chǔ)臺(tái)體（1 臺(tái)）
由鋁型材框體結(jié)構(gòu)、裝配操作面板、鈑金件、腳輪等構(gòu)成，尺寸≥1750
×1000×700mm，框體結(jié)構(gòu)應(yīng)用≥60mm 優(yōu)質(zhì)工業(yè)鋁型材，裝配操作面板厚度為 30mm 鋁制型材,帶有 25mm 的槽間隙。
3. 倉儲(chǔ)貨架（1 臺(tái)）
主要采用鋁制立柱、倉位支撐定位機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，尺寸≥1400× 200×950mm，≥ 9 個(gè)倉位，每個(gè)倉位有微動(dòng)開關(guān)可檢驗(yàn)測試托盤有無。
4. 地面 AGV（1 臺(tái)）
由 AGV 小車、托盤輸送裝置、導(dǎo)航條、通訊及控制系統(tǒng)等構(gòu)成。
要求至少兩種導(dǎo)航方法
1) 規(guī)格限定負(fù)載≥30kg；連續(xù)作業(yè)時(shí)間≥8 小時(shí)；
2) 運(yùn)行速度：0-0.3m/s，可調(diào)；
3) 爬坡角度：≤3°；
4) 停止精確度：±10mm
5) 通訊方法：無線通訊；
6) 驅(qū)動(dòng)方法：四輪驅(qū)動(dòng)、麥克納姆輪
7) 緊急限限制動(dòng)作作距離＜20cm
8) 安全防護(hù) 障礙物傳感器+防撞擊桿雙重防護(hù)，聲光報(bào)警
5. 接駁臺(tái)（2 套）
主要采用支撐架、電機(jī)及減慢速度機(jī)、輸送平帶、傳感器、定位擋停機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，接駁臺(tái)主要作為工件托盤在 AGV、立體倉儲(chǔ)周轉(zhuǎn)用，可精確定位托盤。
四、總控及展示中心
主要采用總控臺(tái)、編程電腦、可視化及顯露終端、監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成，用來整個(gè)智能產(chǎn)線的控制和功能、實(shí)驗(yàn)場景展示。
1. 總控臺(tái)（1 臺(tái)）
主體框體結(jié)構(gòu)為鈑金成型，雙開門；內(nèi)部網(wǎng)孔板噴塑處置整理，厚度 1.5mm；控制操作面板符合人體工程學(xué)，下部裝配備有液壓彈簧支桿，便利查驗(yàn)維護(hù)； 功能按鈕含有" 啟動(dòng)"、" 停止"、" 復(fù)位"、"警示"、"手/自動(dòng)"、"急停"等。
2. 電氣控制系統(tǒng)（1 套）
由 PLC 模型塊、寫入電源、輸出電源、斷路器、接線端子排、IO轉(zhuǎn)接模型塊等構(gòu)成。
1) 電源（1 臺(tái)）
寫入電源：AC 220V；輸出 DC 24V 開關(guān)電源。
2) PLC（1 臺(tái)）
PLC 應(yīng)用與工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)同品牌 PLC，晶體管輸出，標(biāo)配以太網(wǎng)口等。
3) 觸摸屏（1 臺(tái)）
屏幕：尺寸≥10.1 寸，液晶顯露 LED 背光顯露屏， 分辨率≥1024×600
顯露顏色：6 萬 5 千真彩處置整理器：≥300MHz
存儲(chǔ)器：128MB
串行口：RS232/RS485
USB 連接口 ： 1 主 1 從
以太網(wǎng)口：10/100M 自適應(yīng)防護(hù)等級(jí)：前操作面板符合 IP65預(yù)裝嵌入式組態(tài)系統(tǒng)。
4) 伺服驅(qū)動(dòng)器（1 臺(tái)）：功率（W）≥0.75KW，與伺服電機(jī)同品牌。
5) 變頻器（1 臺(tái)）：用戶接駁臺(tái)電機(jī)的控制。
3. 編程電腦(2 臺(tái))
含有 2 臺(tái)筆記本電腦、電腦桌凳構(gòu)成。電腦主要功能數(shù)值：
主要配備：處置整理器（CPU）應(yīng)用 Intel i7；內(nèi)部存儲(chǔ)≥：16GB；1T機(jī)械硬盤+256G SSD 硬盤；單單獨(dú)顯卡 GTX1660Ti+，顯存≥6GB；系統(tǒng)應(yīng)用 windows10 64 位版本，屏幕≥17 寸液晶顯露器，具備有 HDMI 輸出連接口。
配備電腦桌及凳。電腦桌應(yīng)用鋼木構(gòu)造表面噴塑，并有主機(jī)和顯露器護(hù)板,萬向腳輪及剎車功能，抽拉式鍵盤托板，可拆卸式穿線孔。
4. 監(jiān)控系統(tǒng)（1 套）
1) 攝像機(jī)：應(yīng)用至少 400 萬星光級(jí) 1/3"CMOS，
2.8mm 焦距高清互聯(lián)網(wǎng)攝像機(jī),POE 供電，RJ45 連接口，配套支撐架及可調(diào)動(dòng)固定桿；
2) 硬盤影像機(jī)容量（KV）：≥2TB。
5. 可視化終端（1 套）
應(yīng)用 4K 分辨率，具備 HDMI 寫入連接口、40 英寸和 55 英寸顯露終端各 1 臺(tái)，配支撐架。
6. 電力監(jiān)測裝置（1 套）
可對設(shè)備的就地實(shí)時(shí)電壓（V）、就地實(shí)時(shí)電流（A）、就地實(shí)時(shí)功率（W）、總電能實(shí)行監(jiān)控，可以在觸摸屏上顯露出來。
五、作業(yè)桌（1 套）
尺寸為約 1500×750×780mm(L×W×H)，桌腿應(yīng)用高強(qiáng)度的鋼材，桌面并鋪有防護(hù)層。
六、包括實(shí)訓(xùn)模型塊任務(wù)結(jié)合工序技藝及配備要求
1. 指尖陀螺與陀螺筆裝配作業(yè)站任務(wù)（1 套）
任務(wù)對象含有由指尖陀螺、陀螺筆、陀螺軸承等；功能模型塊含有原料托盤 2 套、成品托盤 1 套、沖壓裝配模型塊和工裝夾具等
構(gòu)成?？蓪?shí)行至少 2 種裝配方法結(jié)合。
2. 機(jī)床上下料及減慢速度機(jī)裝配作業(yè)站任務(wù)（1 套）任務(wù)對象含有 RV 減慢速度機(jī)模型、齒輪軸、端蓋等、功能模型塊含有原料托盤 2 套、銑床模型、雙減慢速度機(jī)裝配臺(tái)、全自動(dòng)螺絲供料模型塊、機(jī)器人夾具快換主盤、端蓋吸盤夾具、鎖螺絲夾具等?？蓪?shí)行至少 3 種裝配方法的結(jié)合。
3. 機(jī)床上下料及鑄件全自動(dòng)打磨作業(yè)站任務(wù)（1套）
任務(wù)對象：模仿泵蓋；功能模型塊含有原料托盤、成品托盤、銑床模型、打磨件成品托盤、打磨拋光臺(tái)、打磨機(jī)夾具構(gòu)成?？蓪?shí)行至少 3 種打磨方法的結(jié)合。
4. 倉儲(chǔ)物流及產(chǎn)線綜合控制作業(yè)任務(wù)（1 套）
任務(wù)對象：其他幾種作業(yè)任務(wù)的托盤；主要功能模型塊含倉儲(chǔ)臺(tái)體、堆垛機(jī)、倉儲(chǔ)貨架，AGV，接駁臺(tái)；由總控及展示中心實(shí)行綜合控制，主要實(shí)訓(xùn)對自動(dòng)產(chǎn)線綜合運(yùn)行的調(diào)控及監(jiān)控能力。
七、配套系統(tǒng)
（一）制造執(zhí)行 MES 系統(tǒng)（1 套）
生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng) MES，選手全部作業(yè)任務(wù)均從個(gè)性化需求訂單及共線生產(chǎn)出發(fā)，平臺(tái)允許用戶實(shí)行任務(wù)下發(fā)，并實(shí)行共線生產(chǎn)的全自動(dòng)化作業(yè)。從訂單加工、生產(chǎn)、裝配到成品的檢驗(yàn)測試、包裝，訂單制造過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，均可經(jīng)過 MES 系統(tǒng)實(shí)行就地實(shí)時(shí)查詢與追蹤。
本單元含有系統(tǒng)設(shè)定、基礎(chǔ)管理、訂單管理，生產(chǎn)管理，設(shè)備管理、倉儲(chǔ)管理模型塊，同時(shí)反饋系統(tǒng)的作業(yè)狀態(tài)。。
系統(tǒng)設(shè)定：可實(shí)行用戶管理、角色管理、菜單管理、按鈕管理、數(shù)值字典、日志管理的設(shè)定。
基礎(chǔ)管理模型塊：可實(shí)行用戶信息編輯，含有新建或刪除用戶、設(shè)定名稱、密碼、權(quán)限等
訂單管理模型塊：接收來自客戶的訂單，按照客戶定制化要求，調(diào)度訂單次序，允許插單。
生產(chǎn)進(jìn)度查詢：客戶可查詢當(dāng)前訂單的完成狀態(tài)。
設(shè)備管理模型塊：可實(shí)行設(shè)備類型、維護(hù)等方面信息的管理。
倉儲(chǔ)管理模型塊：接收來自下層反饋的倉庫信息，實(shí)行倉儲(chǔ)類型、倉位狀態(tài)等管理。