工业机器人教学系统
KUKA工业机器人精准定位教学平台的设计
KUKA工业机器人精准定位教学平台的设计摘要：二十一世纪计算机网络技术的兴起以及广泛的应用，促使网络逐渐成为我们日常生活中不可替代的重要组成部分，现在教育行业进行网络教学也逐渐成为了未来的发展趋势。
现在已经有很多高校开始普及了机器人教学，通过学校实验室以及社会中的一些培训机构进行对学生的培训教育。
但是由于高校实验室的有限资源无法满足除学习比赛之外更多的应用需求，然而社会机构中的收费又比较高，因此进行对机器人技术的教学平台设计，甚至使得中小学生也可以进行学习是非常重要以及有价值的研究课题。
本文就围绕这一课题进行了对机器人教学平台设计的提案以及分析。
关键词：机器人；精准定位；教学平台引言：近几年我国信息化技术的飞速发展促进了工业对该技术的广泛应用，目前工业中机器人的使用已经成为了目前代表生产水平的重要衡量因素。
国内很多高等院校都开始将工业机器人引入到学生的工程实训的项目中了，以加强学生的实践动手能力，体现高校的培养人才的特色。
但是在高校的机器人实训过程中，往往会由于课程条件以及相关时间的约束下不能够满足对机器人系统学习的需求，所以构建可以进一步使得学生可以深入学习工业机器人的全新教学平台是非常有必要的。
工业机器人的常用应用手段是进行对货物的搬运，因此针对这一特点，所需工件所放置的位置和具体姿态都是设定好的，而且是采用人工抓取，因此可以调整工件的位置和姿态，采用程序控制对工件进行精准定位，抓取和运输，实现工件运输的全自动控制。
在充分应用高校相关实训设备的基础上进一步加强对工业机器人的认识。
一、项目研究内容传统机器人的定位系统是需要相关人员经过精确的计算之后对机器人的运动轨迹通过提前编程来实现控制的，这样机器人的运动就比较单一，往往对工件的定位以及搬运效果很容易受到外界因素的干扰，在充分的进行相关文献的查阅之后，发现可以通过将视觉系统安装在工业机器人本体上，提高工业机器人对实际工件的处理能力。
不需要提前对工[ 基金项目:辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目(项目编号:202010146263)。
《工业机器人技术基础》教学设计 模块3 工业机器人的机械系统
（三）组合应用
滚珠丝杠和导轨在组合使用时，丝杠与导轨平行安装，电机驱动丝杠转动，这样运动体就可以在导轨上做线性运动。根据实际需要与安装环境的不同，通常一根丝杠配合一根或两根导轨组合使用。
参考以下形式：
1.衔接导入
2.悬念导入
3.情景导入
4.激疑导入
5.演示导入
6.实例导入
7.其他形式
本章基本知识汇总
单元1工业机器人机械系统概述
一、机械系统的意义
最早的“机械”定义是古罗马建筑师维特鲁威在其著作《建筑十书》中所提出，主要是对搬运重物的机械和工具作了区别：“机械和工具之间似乎有着以下的区别，即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果，如重弩炮和葡萄压榨机；而工具则是由一名操纵人员慎重地处理来达到目的，如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋装置。”因此，机械和工具都是实际生产中不可缺少的东西。古罗马数学家希罗认为机械的要素有五类：轮与轴、杠杆、滑车、尖劈、螺旋。这一论述反映了古典机械的特征。
因此，同步带传动被广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中，尤其在静音、无尘、干燥的工作环境下具有巨大的优势。
2.同步带的失效形式
（1）带体疲劳断裂。
（2）带齿剪断和压溃。
（3）带侧、带齿磨损，包布剥离。
（4）承载层伸长、节距增大，形成齿的干涉、爬齿。
2.齿轮机构的缺点
（1）制造和安装精度要求高，成本较高。
工业机器人系统操作员高级教学步骤
工业机器人系统操作员高级教学步骤一、基础理论知识巩固。
咱先得把基础理论知识再夯实一下呢。
工业机器人的构造原理得让学员清楚得像自己的手指头一样。
从机械结构到电气系统，每个部件的作用都得详细讲讲。
比如说，机器人的手臂为啥能那么灵活地转动，这背后的关节设计和传动原理可都是知识点。
可以用一些有趣的比喻，像把机器人的手臂比作人的手臂，关节就像人的手肘和手腕，这样学员理解起来就轻松多啦。
二、高级编程教学。
接下来就到高级编程啦。
这时候不能光讲那些基础的编程指令了，要深入到复杂的任务编程。
给学员一些实际的工业场景案例，像汽车生产线上的焊接任务。
让他们自己思考怎么编程能让机器人焊接得又快又好，还能避免碰撞其他部件。
在这个过程中，我们要鼓励学员多尝试不同的编程思路，哪怕错了也没关系，就当是和机器人玩一场编程冒险游戏。
三、故障诊断与排除。
再说说故障诊断与排除。
这就像是给机器人当医生啦。
先给学员展示一些常见的故障现象，比如机器人突然动作迟缓或者某个关节不动了。
然后引导他们从各个方面去排查，是程序出问题了，还是硬件有故障呢？可以让学员分组讨论，就像侦探小组一样，互相分享自己的想法。
当他们找到问题并且解决的时候，那成就感，简直爆棚。
四、模拟项目实战。
然后就是模拟项目实战环节。
设置一些接近真实工业环境的项目，像模拟一个小型的电子产品组装车间。
让学员自己规划机器人的工作流程，编写程序，调试设备，处理可能出现的各种问题。
在这个过程中，我们就在旁边当他们的“军师”，给点小提示，但主要还是让他们自己发挥。
五、安全与维护。
最后可不能忘了安全与维护这一块。
要像叮嘱小孩子过马路要小心一样，告诉学员在操作机器人的时候安全是第一位的。
各种安全防护装置怎么用，日常维护要做些啥，都得仔仔细细地说。
比如说，定期给机器人的关节上油就像给它做个小保养，让它能一直活力满满地工作。
通过这几个步骤，相信学员们就能在工业机器人系统操作员高级技能上有很大的提升啦。
DLRB-120B工业机器人基础实训系统
DLRB-120B型工业机器人基础技能实训系统一、设备概述：工业机器人基础技能实训系统由六轴工业机器人、实训台、描图轨迹模块、零件码垛模块、图块搬运模块、检测排列模块、双吸盘夹具、抓手夹具及绘图笔夹具等组成。
工业机器人通过不同的夹具可分别完成绘图、搬运、码垛、检测排列等不同的工作任务。
二、设备特点：1）系统采用计算机仿真现代化信息技术手段，通过操作、模拟、仿真三个培训层面，解决专业培训理论、实验、实习和实际应用脱节的问题。
2）系统操作安全（多重人身、设备安全保护）、规范，使用灵活，富有现代感。
3）模块化结构，各任务模块可与机器人组合完成相应任务4）开放式设计：可根据实训内容选择机器人夹具及载体模型；并根据学员意愿选择在实训平台的安装位置及方向；且具有很好的延伸型，客户可根据自己的需求开发新模型及夹具。
5）模具化运用：所有模型及夹具全部装入一次开模制作的物料存储箱内，使用保存方便快捷，节约空间，便于管理。
三、技术参数1）．输入电源：单相三线制AC220V±10％50HZ，2）．工作环境：温度-10℃－+40℃，相对湿度<85％（25℃），无水珠凝结海拔<4000m3）．电源控制：自动空气开关通断电源，有过压保护、欠压保护、过流保护、漏电保护系统。
4）．输出电源：（1）单相交流220V±10％50HZ ；由启动开关控制输出，并设有保险丝保护。
（2）直流稳压电源：24V/1A5）．外形尺寸：1500mm×800mm×1500mm四、各模块简介1）实训台实训台体采用优质钢板（板厚1.2mm）制作，表面喷涂处理；实训台面采用型材结构搭建，可任意安装机器人或其它执行机构；并有不锈钢网孔电气安装板（板厚1.5mm），用于安装控制器件与电源电路；实训台上配有相应的操作面板和指示灯，分别为“启动”、“停止”、“复位”、“上电”，并且具备急停功能；可编程逻辑控制器安装于电气网孔板上，实现机器人与各任务模块的组合；实训台底脚上安装有脚轮，能够方便移动与定位。
新工科背景下工业机器人系统集成课程教学改革
新工科背景下工业机器人系统集成课程教学改革韦雅曼;莫名韶;黄宇婧;周文军【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2024()3【摘要】“新工科”是基于国家战略发展新需求、立德树人新要求而提出的国家工程教育的改革方向。
工业机器人技术作为“新工科”中的智能科学与技术类学科,渗透到制造业的各个领域,在汽车、物流、仓储、医疗、农业、建筑等领域得到了广泛应用,同时也带来了更多的机遇和挑战。
工业机器人系统集成作为涉及机械、电子、自动化等多个学科的专业核心课程,主要面向工业机器人系统集成、方案设计、工艺规划、虚拟调试、技术服务和项目管理等岗位,需要学生具备扎实的理论基础和实践操作能力。
然而,目前工业机器人系统集成课程往往存在课程内容设置不合理、教学模式较为单一、受教学设备和资源限制、产教融合深度不够和教学考核评价方式缺乏多样性等问题。
针对以上问题,工业机器人系统集成课程从优化教学内容、创新教学模式、解决教学设备和资源受限、加强产教融合、多维度综合评价等角度出发,提出课程教学改革思路,再结合本校的课程教学实施,探索出新工科背景下工业机器人系统集成课程改革的有效途径和方法,促进学生综合素质的提升,为培养具备实践能力、创新能力和综合素质高的工程技术人才提供借鉴和参考,为培养适应新工科背景下的工业机器人系统集成专业人才做出贡献。
【总页数】4页(P83-86)【作者】韦雅曼;莫名韶;黄宇婧;周文军【作者单位】南宁职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】G420【相关文献】1.新工科背景下课程教学改革与探索——《工业机器人技术》课程2.“三教”改革背景下“工业机器人应用系统集成”课程教学改革与实践3.新工科背景下综合性实践课程教学方法研究与实践——以“智能制造系统集成综合训练”课程为例4.新工科背景下工业机器人系统集成应用教学课程改革探索5.新工科背景下应用型本科院校“工业机器人”实训课程教学改革探索与实践因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《工业机器人系统集成》教学课件 项目二任务1工业机器人搬运工作站的组成
项目2 工业机器人搬运工作站系统集成
搬运、码垛工作是工业机器人常 见的工业应用，搬运机器人不仅能提 高生产效率，降低成本，更能提高产 品质量，减少不必要的损耗。搬运码 垛机器人用于重复性高、危险性高、 节拍快的加工行业，不仅可以节约人 力劳动成本，还能提高人工及设备的 安全性，为企业创造出更大的利润。
图2－1－5关节式搬运机器人
任务1 工业机器人搬运工作站的组成
知识准备
一、 搬运机器人系统
（二） 搬运机器人系统组成 工业机器人系统主要由工业机器人本体、控制器、连接线缆和示教器组成。示教器通过示教器线缆与机 器人控制器连接，工业机器人本体通过动力线缆和控制线缆与机器人控制器连接，机器人控制器通过电源线 缆与外部电源连接获取供电，如图2－1－6所示。
任务实施
搬运机器人的选型 搬运机器人的选型主要考虑工业机器人的承载能力、运动范围、精度、自由度、速度和防护等级等。 参见表2－1－1和2－1－2，综合考量平面码垛搬运工作站和立体仓储搬运工作站的产品特性以及工作 站的占地面积，选择机器人工作范围在580mm以内，荷重在3公斤以内，定位精度高的六自由度的小型机器 人作为搬运工作站的机器人本体。
任务1 工业机器人搬运工作站的组成
知识准备
二、 搬运机器人的外围设备
图2－1－7PLC控制系统的组成
任务1 工业机器ห้องสมุดไป่ตู้搬运工作站的组成
知识准备
二、 搬运机器人的外围设备
（二） 供料系统 供料系统把上料位置处的产品传送 到执行机构的取料位，以便于机器人搬 运。供料系统主要由输送线、定位机构 和检测到位传感系统等组件构成，如图2 －1－8所示。
任务1 工业机器人搬运工作站的组成
工业机器人控制系统的组成教学内容
工业机器人控制系统的组成工业机器人控制系统的组成1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。
4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。
5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。
6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。
7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。
8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。
10、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。
11、网络接口1）Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
2）Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
工业机器人控制系统分类1、程序控制系统：给每一个自由度施加一定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。
2、自适应控制系统：当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，一直到误差消失为止。
这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。
3、人工智能系统：事先无法编制运动程序，而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息，实时确定控制作用。
工业机器人实训系统介绍-南京旭上
工业机器人控制系统
1.虚拟工业机器人
虚拟机器人是在计算机中构造虚拟的六自由度工业机器人应用环境（如 机器人搬运、焊接、喷涂等），学员可以使用真实的手持示教盒，操作虚拟 工业环境中的虚拟机器人，包括示教、再现、离线编程等。都能在系统中通 过工业机器人的三维图形仿真出来。
虚拟焊接场景
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
虚拟堆垛场景
2.工业机器人手持示教盒
• 考核系统将工业机器人上的各类控制信号进行了分类展开，信号可方便观测 和设置。 • 模块化结构，可组合、扩展 • 可进行工业机器人的连接、参数调整实验 • 可进行工业机器人故障及维修实验 • 多台考核系统可智能化联网及集中管理 • 智能化考核系统具有教师/学生登录管理、自动出卷、自动成绩统计等功能
为了能够让学生能够更好、更快的掌握机器人的操作及编 程，该实训系统采用真实的示教盒对虚拟机器人进行操作。 手持示教盒可根据客户的需求配置.
3.工业机器人控制系统
为了能够让虚拟机器人与真实工业机器人的运动相一致， 虚拟机器人的控制由真实机器人控制系统来完成。 该系统引入汽车行业通用的CAN总线传输底层协议，实现 了数据的安全、实时传输，确保系统的安全、稳定。 该系统实现了基于CANOpen总线的DSP301及DSP402标 准，确保控制系统的安全性、开放性。
工业机器人教学整体解决方案
2014.11.14
一、公司简介
• 南京旭上数控技术有限公司致力于工业机器人、数控机床、数控维修教学实 验设备、自动化教学实训设备及教学仿真软件的开发与制造。公司通过了 “IS0 9001：2000版质量管理体系”认证。中国质量诚信企业协会授予我公 司“江苏质量诚信AAA级品牌企业”。南京市机器人产业联盟成员。 • 本公司是2007/2008/2009/2010/2011/2012/2013连续七年中央职业教育实训 基地建设项目（数控机床综合实验、实训、培训、考核、机电综合实训、全 数字伺服原理实验系统）中标单位。