01  建設(shè)背景  

       當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人主要以點(diǎn)焊、弧焊、裝配和搬運(yùn)等機(jī)器人為主。隨著工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)不斷壯大，對(duì)各種以工業(yè)機(jī)器人為主的先進(jìn)智能化裝備的市場(chǎng)需求日益迫切。

       為了將先進(jìn)制造工程應(yīng)用及機(jī)器人智能裝備關(guān)鍵技術(shù)面向高校人才培養(yǎng)開(kāi)放，凸顯產(chǎn)學(xué)研深度協(xié)作，中科深谷與與中國(guó)科大共建了“中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)---中科深谷科技公司合作實(shí)踐教育基地”，打造一條視覺(jué)檢測(cè)與精密裝配微型產(chǎn)線，以科技助力工業(yè)智能制造與人才培養(yǎng)。

02  場(chǎng)景展示

       中科深谷對(duì)中國(guó)科大原有的工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)室集成了工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)配備機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)、光機(jī)電一體化生產(chǎn)線系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人視覺(jué)，構(gòu)成一套完整工業(yè)機(jī)器人智能制造微型生產(chǎn)線。

圖 | 實(shí)驗(yàn)室改造前

圖 | 實(shí)驗(yàn)室改造后

       中科深谷根據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)院的工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際教學(xué)需求、自身軟硬件情況，為實(shí)驗(yàn)室提供專業(yè)詳細(xì)的定制化解決方案。將原有的兩臺(tái)工業(yè)六軸機(jī)器人及一臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人組合使用，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)，構(gòu)成了一套完成的工業(yè)機(jī)器人智能制造生產(chǎn)線；把智能倉(cāng)儲(chǔ)單元、殼原料和成品輸送裝置、工業(yè)管理軟件、MES系統(tǒng)以及工件組裝單元等融入到了具體的制造生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，以工業(yè)六軸機(jī)器人為主要載體，對(duì)其功能進(jìn)行了優(yōu)化，從而有效的實(shí)現(xiàn)了智能化制造生產(chǎn)目標(biāo)。

其典型工作模式為：

1）機(jī)械臂A根據(jù)PLC下發(fā)的指令從環(huán)形立庫(kù)里對(duì)應(yīng)的庫(kù)位分別抓取芯、蓋、套放到輸送線上；（立庫(kù)里40個(gè)庫(kù)位，庫(kù)位里分別擺放芯、蓋、套及成品，并實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品；機(jī)械臂抓手抓取不同產(chǎn)品時(shí)夾爪需旋轉(zhuǎn)180°）；

2）當(dāng)產(chǎn)品到位后，相機(jī)識(shí)別產(chǎn)品類型，蜘蛛手機(jī)器人將產(chǎn)品抓起后放到托盤對(duì)應(yīng)位置；

 3） 機(jī)械臂B用1號(hào)夾爪將套抓起，放到相機(jī)出檢測(cè)角度，然后轉(zhuǎn)到產(chǎn)品裝配需要的角度后放到組裝工位上，夾緊工裝將套固定；機(jī)械臂B換2號(hào)夾爪將芯抓起，放到相機(jī)出檢測(cè)角度，然后轉(zhuǎn)到合適角度后放到組裝工位上的套里；機(jī)械臂B換1號(hào)夾爪將蓋抓起，放到相機(jī)出檢測(cè)角度，然后轉(zhuǎn)到合適角度后放到組裝工位上的套上；機(jī)械臂B換螺絲槍夾頭，分別到供螺釘機(jī)上取4顆螺釘鎖到蓋上；機(jī)械臂B換1號(hào)夾爪將成品抓起，放到輸送線上。成品到達(dá)后，plc給指令，機(jī)械臂A抓取成品發(fā)送到對(duì)應(yīng)的成品庫(kù)里。

       工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室既能滿足該校相關(guān)專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可作為相關(guān)專業(yè)的研究生進(jìn)行科研創(chuàng)新的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，滿足教學(xué)演示和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐要求，滿足工程科學(xué)院工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)改造的需求。

03  實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)

01 開(kāi)發(fā)環(huán)境友好

       基于Matlab Simulink開(kāi)發(fā)機(jī)器人控制系統(tǒng)模型，極大降低了機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)難度；增加MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)個(gè)性化加工，實(shí)現(xiàn)各部件孿生數(shù)據(jù)模型；

02  工業(yè)級(jí)機(jī)器人功能

         單關(guān)節(jié)動(dòng)作、多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)、走直線運(yùn)行、走圓弧運(yùn)行、抓取物體并搬運(yùn)、裝配；

03  機(jī)器視覺(jué)部分可實(shí)現(xiàn)的功能

       檢測(cè)功能、檢測(cè)物體顏色、檢測(cè)物體形狀、類別等功能；光機(jī)電綜合部分：基于PLC實(shí)現(xiàn)光機(jī)電與機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)；（立庫(kù)特色：可以放置多種規(guī)格物料，實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品（判斷有無(wú)）、相機(jī)識(shí)別：產(chǎn)品種類識(shí)別（不同顏色對(duì)應(yīng)不同的曝光度））

04  多樣化的調(diào)式手段

       支持控制器模型任意參數(shù)的在線修改、任意系統(tǒng)變量的在線監(jiān)測(cè)，以及所有觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、離線回放、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等豐富的開(kāi)發(fā)調(diào)試手段；

05  開(kāi)源示例平臺(tái)

       提供完全開(kāi)源的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、視覺(jué)處理等相關(guān)算例和培訓(xùn)文檔，為高年級(jí)本科生的課程設(shè)計(jì)和研究生的科研創(chuàng)新提供學(xué)習(xí)參考。

可支持實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：

1. 螺絲鎖付

2. 模擬電池電芯裝配

3. 碼垛搬運(yùn)

4. 減速箱模擬裝配

5. 物流分揀

6. 精密儀器裝配

7. 物料自動(dòng)化出入庫(kù)

8. 產(chǎn)品裝配到位與放錯(cuò)檢測(cè)

.....

04  工業(yè)級(jí)場(chǎng)景再現(xiàn)，讓教學(xué)貼合實(shí)際

       劉同學(xué)是工程科學(xué)院電子信息控制工程專業(yè)的大二學(xué)生，他和小伙伴們現(xiàn)在經(jīng)常泡在實(shí)驗(yàn)室里：“相比以往的工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，改造后的實(shí)驗(yàn)室更加智能化、數(shù)字化。從原先的獨(dú)立機(jī)器人到現(xiàn)在的各個(gè)機(jī)器人組合并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工件的個(gè)性化加工，形成一套完整的視覺(jué)檢測(cè)與精密裝配微型產(chǎn)線，通過(guò)增刪改變一些環(huán)節(jié)，還能實(shí)現(xiàn)很多智能制造產(chǎn)線的功能，給我們提供很大的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新空間。我也希望能通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作中學(xué)到真本領(lǐng)，能帶著作品去參加像中國(guó)工程機(jī)器人大賽、中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽等賽事?！?

       項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中采用企業(yè)實(shí)際的工作項(xiàng)目為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，讓學(xué)生始終處于主導(dǎo)地位。設(shè)計(jì)了尺寸檢測(cè)、特征分選等多個(gè)方向的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，再配套內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)及產(chǎn)品使用手冊(cè)，使得學(xué)生可以快速的掌握機(jī)器視覺(jué)的系統(tǒng)構(gòu)建、軟件工程文件的編寫、視覺(jué)與 PLC 之間的通訊、視覺(jué)項(xiàng)目的應(yīng)用場(chǎng)景、開(kāi)發(fā)流程、落地實(shí)施。讓學(xué)生走進(jìn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，真正的具備解決工業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的能力。

05  “項(xiàng)目式教學(xué)”培養(yǎng)工程師型人才

       在“新工科”背景下，培養(yǎng)具有機(jī)器人行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才，需要從師資隊(duì)伍建設(shè)、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、課程設(shè)置、機(jī)器人教育的內(nèi)容以及應(yīng)用等方面給出相應(yīng)的解決方案,中科深谷與中國(guó)科大工程科學(xué)院合作的機(jī)器人與智能制造實(shí)驗(yàn)室正是從上述角度出發(fā)，中科深谷將自身在工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化層面的優(yōu)勢(shì)與高校的科研實(shí)力進(jìn)行深度融合，配合高校進(jìn)行專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程的規(guī)劃和開(kāi)展等工作的推進(jìn)。學(xué)生可以直接在設(shè)備上動(dòng)態(tài)驗(yàn)證視覺(jué)項(xiàng)目與整個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程、項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果。

       中科深谷長(zhǎng)期扎根工業(yè)、聚焦機(jī)器人核心器件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)立足教育、深化產(chǎn)教融合，致力于創(chuàng)新探索新技術(shù)與新工科產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)融合和內(nèi)在機(jī)理。未來(lái)，中科深谷將持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新，將工業(yè)等產(chǎn)業(yè)裝備設(shè)備的硬件、軟件、算法等開(kāi)源開(kāi)放出來(lái)，努力推動(dòng)教育與產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展！