"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SB-GA3工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)臺
一、工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)室方案簡介
工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)平臺選用先進(jìn)的六關(guān)節(jié)機(jī)器人，由機(jī)器人本體裝調(diào)平臺與電氣維護(hù)平臺組成。機(jī)器人本體裝調(diào)平臺可以拆卸到螺絲級，是學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人核心部件和機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)知平臺，從內(nèi)部構(gòu)成理解工業(yè)機(jī)器人的運動方式和動力傳遞。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)語與圖形符號、機(jī)器人零位調(diào)試、機(jī)器人精度測試、機(jī)器人典型維護(hù)操作。
機(jī)器人電氣維護(hù)平臺，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)動下，能實際完成應(yīng)用操作。通過選購模塊，可實施機(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）。
平臺配套提供三維拆裝軟件（RobotAC），3D真實重現(xiàn)了機(jī)器人本體拆裝與電氣維護(hù)平臺功能。RobotAC可完成大部分硬件平臺上的實訓(xùn)項目。
本平臺適合職業(yè)院校、高校的工業(yè)自動化類相關(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)試實訓(xùn)臺效果圖
二、技術(shù)參數(shù)
（1）產(chǎn)品尺寸：
機(jī)器人本體裝調(diào)平臺：長1500mm*寬1000mm*高1500mm
電氣維護(hù)平臺：長800mm*寬500mm*高1600mm
（2）工作電源：單相三線制 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：
1、工業(yè)機(jī)器人本體裝調(diào)
采用工業(yè)級機(jī)器人，金屬剛體，可拆解到螺絲級，可反復(fù)拆裝練習(xí)。
2、電氣常見拆裝
把工業(yè)級的機(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)而會損壞硬件。三維仿真軟件"學(xué)、練、考"對由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并自動考核。
5、豐富教學(xué)資源
提供課程標(biāo)準(zhǔn)、項目化的教材、真人操作視頻。
四、機(jī)器人本體拆裝與調(diào)試平臺主要組成
1、本體拆裝臺
外形尺寸約為1500×1000×1600mm。工作臺板采用工業(yè)鋁型材拼接搭建，臺面上布有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)臺上有機(jī)器人裝調(diào)區(qū)和基礎(chǔ)實訓(xùn)擴(kuò)展區(qū)。機(jī)器人裝調(diào)區(qū)上有一個安裝平臺，該平臺可以360°旋轉(zhuǎn)和固定，這樣安裝人員可以在固定位置對機(jī)器人無死角安裝。擴(kuò)展區(qū)可以安裝基礎(chǔ)實訓(xùn)模塊、搬運碼垛模塊等。平臺的背板可裝夾機(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：
本體參數(shù)如下： 本體
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型號 |
VR6-S1 |
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動作自由度 |
6 |
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最大負(fù)載 |
6kg |
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工作范圍 |
700mm |
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手腕法蘭面 |
800mm |
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最大范圍 |
J1 |
±170° |
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J2 |
-60°～+160° |
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J3 |
-65°～+210° |
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J4 |
±180° |
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J5 |
±135° |
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J6 |
±360° |
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最大運動速度 |
J1 |
444°/s |
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J2 |
444°/s |
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J3 |
444°/s |
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J4 |
441°/s |
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J5 |
441°/s |
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J6 |
706°/s |
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重復(fù)定位精度 |
±0.02mm |
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本體重量 |
<30kg |
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電源電壓 |
220V |
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能耗 |
1.0KW |
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安裝方式 |
地面安裝，支架安裝，倒置安裝 |
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應(yīng)用 |
裝配、物料搬運等 |
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本體防護(hù)等級 |
IP65 |
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電控柜防護(hù)等級 |
IP43 |
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用戶接線 |
IO接口8芯，氣動接線2*Φ4mm |
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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)扭矩數(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，能自動發(fā)出訊號"卡嗒"(click)的一聲，同時伴有明顯的手感振動，提示完成工作。解除作用力后，扳手各相關(guān)零件能自動復(fù)位。精確度符合ISO6789：1992.ASMEB107.14,GGG-W-686.±4%。
5、測量百分表
百分表是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表式通用長度測量工具。通常由測頭、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)運動，可快速的測試機(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)，軌跡運動操作。
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。
自動落料機(jī)構(gòu) 碼垛平臺效果圖
五、機(jī)器人電控維護(hù)平臺主要組成
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)器人運動控制器、伺服驅(qū)動器、示教器、擴(kuò)展IO。同進(jìn)時還有一個故障設(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)器人運動控制器
運動控制器作為機(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動位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、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。本運動控制器的特點：
1）采用x86硬件平臺，高性能硬件，豐富的外圍接口，方便外設(shè)擴(kuò)展；
2）采用實時Linux操作系統(tǒng)。實時性強(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)實現(xiàn)對伺服模塊與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)器人運動控制器接口如下：
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個字母鍵，通過切換鍵與數(shù)字及特殊符號切換、4個方向鍵、10個功能健、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：
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序號 |
說明 |
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1 |
模式開關(guān)選擇，用于手動/自動模式的切換 |
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2 |
急停按鈕，用于危險情況下使用機(jī)器人停機(jī)，帶自鎖功能 |
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3 |
菜單鍵，顯示軟件的主菜單 |
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4 |
滾輪鼠標(biāo) |
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5 |
工藝的執(zhí)行、暫停、停止鍵，用于程序運行的狀態(tài)切換 |
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6 |
速度設(shè)置鍵，用于設(shè)定手動速度倍率的按鍵 |
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7 |
方向鍵，用于編程時光標(biāo)示的移動 |
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8 |
回零鍵，長按將機(jī)器人回到零位狀態(tài) |
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9 |
示教運行模式切換 |
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10 |
鍵盤 |
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11 |
鍵盤切換鍵，用于字母大小寫、數(shù)字、特殊字符之間的切換 |
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12 |
功能鍵 |
示教器能實時采集機(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)場性能分析檢測。
4、伺服驅(qū)動器
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)動控制對象。采用高性能RC6伺服驅(qū)動器， RC6是一款緊湊型一體化網(wǎng)絡(luò)伺服驅(qū)動器。采用6多軸一體化設(shè)計，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，與運動控制器實時通訊；
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，平臺提供的伺服調(diào)試軟件（DriverStarter）運行在上位PC機(jī)，通過RS485與伺服驅(qū)動器通訊。DriverStarter具有完善的實時監(jiān)控功能，實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、運動狀態(tài)、輸入輸出信號等。信號經(jīng)分析處理，能實時顯示轉(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，上位機(jī)界面能顯示故障位置，以及處理方法。可方便對機(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，可驅(qū)動機(jī)器人本體運行
7、本體聯(lián)調(diào)
解除故障后的機(jī)器人電控平臺可以驅(qū)動機(jī)器人本體。能在本次采購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)器人控制器運行�？刂葡到y(tǒng)能同時控制硬件實際機(jī)器本體與仿真軟件的虛擬機(jī)器人本體同時運行，包括位置、動作及狀態(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，可作為本體拆裝實訓(xùn)臺的一個輔助功能，更好的讓學(xué)生熟悉機(jī)器人本體和拆裝本體。采用實際機(jī)器人本體型號為原型，進(jìn)行高仿真建模，建立完整真實展現(xiàn)機(jī)器人場景。同時，擁有高度逼近真實的表面外觀和細(xì)節(jié)感受，創(chuàng)造出身臨其境般的實訓(xùn)體驗。使用 3D 虛擬引擎技術(shù)模擬實際操作環(huán)境，支持學(xué)生在虛擬場景下進(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)合實際的設(shè)備相輔相成，滿足虛實相結(jié)合的教學(xué)。系統(tǒng)支持多點位配置。安裝運行方便，普通配置的 PC 機(jī)即可運行本軟件。
機(jī)器人本體安裝，包含了各軸之間安裝的次序及簡述工藝流程，注意事項，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：
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；采用先進(jìn)的虛擬仿真技術(shù)，軟件具有虛擬裝配車間場景，模擬真實工業(yè)機(jī)器人的裝配環(huán)境。
2、采用真實工業(yè)機(jī)器人3D模型，并按硬件實訓(xùn)臺1:1尺寸建模
3、實時交互操作，場景中布置大量機(jī)器人知識展板，方便自主學(xué)習(xí)。
4、具備情景化、游戲化實訓(xùn)設(shè)計，每個項目教學(xué)設(shè)計過程涵蓋實訓(xùn)示范、演練、測試模塊；
5、本體器件認(rèn)知模塊：介紹每個本體器件的外觀，功能，使用注意事項目。
6、電氣器件認(rèn)識模塊：介紹每個電氣器件的外觀，功能，使用注意事項目。
6、本體裝配與拆卸模塊：具有自動裝配與卸載、3D交互方式的手動裝配與拆卸、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，具有真實感強(qiáng)、操作簡單、便于自學(xué)等優(yōu)點。
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，通過示教器對機(jī)器人每個關(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，錄制模塊對實訓(xùn)過程中操作實時錄制功能，并可隨時對操作記錄進(jìn)行查看；
10、考試模塊：機(jī)器人拆裝考核，并自動評分。
七、教學(xué)資源
1、配套實訓(xùn)指導(dǎo)書
配套的工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試實訓(xùn)指導(dǎo)書，采用項目化教學(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)場安裝、調(diào)試、故障排查及維護(hù)教學(xué)一體的實訓(xùn)指導(dǎo)書。本體可以拆裝到螺釘級，并提供拆裝散件的實物圖。并配套全流程的真人視頻教程，詳細(xì)介紹各部分的機(jī)械安裝、拆解過程，以及注意事項。包含以下實訓(xùn)項目：
項目一：工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識
任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人常用傳動機(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、測量儀器
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
項目四：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的拆裝與檢測
任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分的拆卸與檢測
任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分的裝配與檢測
問題與思考四
項目五：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
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
項目六：工業(yè)機(jī)器人基本運動任務(wù)調(diào)試
任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人運動介紹
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
項目七：工業(yè)機(jī)器人常見故障分析及精度檢測方法
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)定位精度檢測方法
任務(wù)三：機(jī)器人絕對精度檢測方法
問題與思考七
項目八：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)器人運動伺服性能測量分析
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)每個步驟操作及要點講解。
機(jī)器人拆裝真人視頻
3、機(jī)器人三維設(shè)計圖紙
提供全套的機(jī)器人本體設(shè)計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，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)計文件加工成實際的機(jī)械零件，DIY動手裝配自己的機(jī)器人本體。
八、系統(tǒng)配置清單
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序號 |
名稱 |
主要內(nèi)容及規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
本體拆裝臺機(jī)體 |
翻蓋型材桌面、配有4個福馬輪 |
1套 |
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2 |
工業(yè)機(jī)器人 |
VR6桌面型6軸6kg機(jī)器人 |
1套 |
整機(jī)提供 |
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3 |
工業(yè)機(jī)器人固定底座 |
可360°旋轉(zhuǎn)并固定 |
1套 |
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4 |
工具箱 |
采用標(biāo)準(zhǔn)工具箱，并配有包裝的拆除工具，測試百分表 |
1套 |
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5 |
電控網(wǎng)孔架 |
安裝電控器件的網(wǎng)孔支架 |
1套 |
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6 |
機(jī)器人電控器件 |
電源、濾波器、機(jī)器人運動控制器、伺服驅(qū)動器、示教器、擴(kuò)展IO。 |
1套 |
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7 |
故障設(shè)置模塊 |
故障設(shè)置人機(jī)界面，繼電器 |
1套 |
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8 |
工控機(jī) |
I5 CPU，4G內(nèi)存，1G顯示存 |
1套 |
擴(kuò)展選配 |
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9 |
基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊 |
軌跡編程訓(xùn)練，坐標(biāo)編程訓(xùn)練 |
1套 |
擴(kuò)展選配 |
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10 |
碼垛模塊 |
300*300mm平臺，6工件碼垛 |
1套 |
擴(kuò)展選配 |
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11 |
機(jī)器人工具 |
TCP針對與吸盤符合工具 |
1套 |
擴(kuò)展選配 |
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12 |
伺服調(diào)試與診斷軟件 |
DriverStarter |
1套 |
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13 |
機(jī)器人拆裝與調(diào)試仿真軟件 |
RobotAC |
1套 |
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13 |
教學(xué)資源 |
1、《工業(yè)機(jī)器人安裝與調(diào)試》課程標(biāo)準(zhǔn) 2、《工業(yè)機(jī)器人安裝與調(diào)試》教材 3、工業(yè)機(jī)器人拆裝與調(diào)試視頻； 4、工業(yè)機(jī)器人solidworks 3D設(shè)計圖紙； |
1套 |
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