中科深谷助力中国科学技术大学视觉检测与精密装配微型产线落地

01  建设背景  

       当前，工业机器人主要以点焊、弧焊、装配和搬运等机器人为主。随着工业机器人市场不断壮大，对各种以工业机器人为主的先进智能化装备的市场需求日益迫切。

       为了将先进制造工程应用及机器人智能装备关键技术面向高校人才培养开放，凸显产学研深度协作，中科深谷与与中国科大共建了“中国科学技术大学---中科深谷科技公司合作实践教育基地”，打造一条视觉检测与精密装配微型产线，以科技助力工业智能制造与人才培养。

02  场景展示

       中科深谷对中国科大原有的工业机器人实验室进行了改造设计，将实验室集成了工业机器人生产系统配备机器人视觉系统、光机电一体化生产线系统、机器人控制系统以及机器人视觉，构成一套完整工业机器人智能制造微型生产线。

图 | 实验室改造前

图 | 实验室改造后

       中科深谷根据中国科学技术大学工程科学院的工业机器人实验室的实际教学需求、自身软硬件情况，为实验室提供专业详细的定制化解决方案。将原有的两台工业六轴机器人及一台并联机器人组合使用，实现一个可以联动的系统，构成了一套完成的工业机器人智能制造生产线；把智能仓储单元、壳原料和成品输送装置、工业管理软件、MES系统以及工件组装单元等融入到了具体的制造生产过程当中，以工业六轴机器人为主要载体，对其功能进行了优化，从而有效的实现了智能化制造生产目标。

其典型工作模式为：

1）机械臂A根据PLC下发的指令从环形立库里对应的库位分别抓取芯、盖、套放到输送线上；（立库里40个库位，库位里分别摆放芯、盖、套及成品，并实时监控产品；机械臂抓手抓取不同产品时夹爪需旋转180°）；

2）当产品到位后，相机识别产品类型，蜘蛛手机器人将产品抓起后放到托盘对应位置；

 3） 机械臂B用1号夹爪将套抓起，放到相机出检测角度，然后转到产品装配需要的角度后放到组装工位上，夹紧工装将套固定；机械臂B换2号夹爪将芯抓起，放到相机出检测角度，然后转到合适角度后放到组装工位上的套里；机械臂B换1号夹爪将盖抓起，放到相机出检测角度，然后转到合适角度后放到组装工位上的套上；机械臂B换螺丝枪夹头，分别到供螺钉机上取4颗螺钉锁到盖上；机械臂B换1号夹爪将成品抓起，放到输送线上。成品到达后，plc给指令，机械臂A抓取成品发送到对应的成品库里。

       工业机器人实验室既能满足该校相关专业课程的实验教学，也可作为相关专业的研究生进行科研创新的开发平台，满足教学演示和实验实践要求，满足工程科学院工业机器人实验室建设改造的需求。

03  实验室特点

01 开发环境友好

       基于Matlab Simulink开发机器人控制系统模型，极大降低了机器人控制系统设计的开发难度；增加MES系统，实现自动个性化加工，实现各部件孪生数据模型；

02  工业级机器人功能

         单关节动作、多关节联动、走直线运行、走圆弧运行、抓取物体并搬运、装配；

03  机器视觉部分可实现的功能

       检测功能、检测物体颜色、检测物体形状、类别等功能；光机电综合部分：基于PLC实现光机电与机器人综合实训；（立库特色：可以放置多种规格物料，实时监控产品（判断有无）、相机识别：产品种类识别（不同颜色对应不同的曝光度））

04  多样化的调式手段

       支持控制器模型任意参数的在线修改、任意系统变量的在线监测，以及所有观测数据的实时存储、离线回放、数据导出等丰富的开发调试手段；

05  开源示例平台

       提供完全开源的机器人运动学、动力学、视觉处理等相关算例和培训文档，为高年级本科生的课程设计和研究生的科研创新提供学习参考。

可支持实训项目：

1. 螺丝锁付

2. 模拟电池电芯装配

3. 码垛搬运

4. 减速箱模拟装配

5. 物流分拣

6. 精密仪器装配

7. 物料自动化出入库

8. 产品装配到位与放错检测

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04  工业级场景再现，让教学贴合实际

       刘同学是工程科学院电子信息控制工程专业的大二学生，他和小伙伴们现在经常泡在实验室里：“相比以往的工业机器人实验室，改造后的实验室更加智能化、数字化。从原先的独立机器人到现在的各个机器人组合并进行联动，实现了工件的个性化加工，形成一套完整的视觉检测与精密装配微型产线，通过增删改变一些环节，还能实现很多智能制造产线的功能，给我们提供很大的开发创新空间。我也希望能通过在实验室的实际操作中学到真本领，能带着作品去参加像中国工程机器人大赛、中国大学生计算机设计大赛等赛事。”

       项目式教学过程中采用企业实际的工作项目为实训内容，让学生始终处于主导地位。设计了尺寸检测、特征分选等多个方向的教学实验，再配套内容丰富的实验指导手册及产品使用手册，使得学生可以快速的掌握机器视觉的系统构建、软件工程文件的编写、视觉与 PLC 之间的通讯、视觉项目的应用场景、开发流程、落地实施。让学生走进工业现场，项目式学习，真正的具备解决工业实际项目的能力。

05  “项目式教学”培养工程师型人才

       在“新工科”背景下，培养具有机器人行业背景知识、工程实践能力的创新型人才，需要从师资队伍建设、机器人实验室建设、课程设置、机器人教育的内容以及应用等方面给出相应的解决方案,中科深谷与中国科大工程科学院合作的机器人与智能制造实验室正是从上述角度出发，中科深谷将自身在工业领域技术研发和转化层面的优势与高校的科研实力进行深度融合，配合高校进行专业方向实验课程的规划和开展等工作的推进。学生可以直接在设备上动态验证视觉项目与整个项目的开发过程、项目实施结果。

       中科深谷长期扎根工业、聚焦机器人核心器件研发与产业化，同时立足教育、深化产教融合，致力于创新探索新技术与新工科产业人才培养融合和内在机理。未来，中科深谷将持续研发创新，将工业等产业装备设备的硬件、软件、算法等开源开放出来，努力推动教育与产业的融合发展！