工业机器人云示教器系统技术
1、实体云示教器
1.1、电源：5V/2A；功耗≤10W；工作温度范围0°C-45°C；
1.2、硬件构成：主控板、按键板、图形化彩色7.2英寸触摸屏（分辨率800*1280）、内置中间件集合模块、内置网关模块、内置嵌入式系统；存储容量8G；云示教器具有恢复程序、带时间标记登录、支持远程服务以及紧急停功能。
1.3、云示教器可触屏操作、操纵杆操作和按键操作按键、触摸屏、操纵杆、操作界面与真实示教器相似，具有教学常用的程序运行按键、单步运行按键、停止键等按键功能；
1.4、开启云示教器自动联网连接到云平台后，云示教器通过无线WiFi与工业机器人专用离线编程仿真软件Robotstudio V6.08互通，通过云示教器可进行设置使能、清除错误、编程与示教操控Robotstudio环境中虚拟机器人。
1.5、编程方法：按照ABB示教器的编程方法，在云示教器上创建一个例行程序，包含数个点位，混合不同的速度和与运动模式包含关节、直线、圆弧，并显示不同运动模式下的运动轨迹；
1.6、云示教器具有自定义添加基础运动指令（关节运动、直线运动、圆弧运动）中的附加可选参数功能，如调用工件坐标系、运动中的转弯半径等参数；自定义添加焊接指令（线性/圆弧焊接开始、线性/圆弧焊接中间点、线性/圆弧焊接结束）中的附加可选参数功能，如调用工件坐标系、运动同步协调等参数：
1.7、云示教器具有变量显示/隐藏功能，可显示或隐藏所有变量和示教点信息只显示程序；在选定的例行程序下编写程序，其他程序可通过“隐藏声明/显示声明”进行随时隐藏或显示，方便查看。
1.8、云示教器菜单栏具有“程序数据”功能页面，可对示教点位（TCP点位数据、关节点位数据）进行创建与删除操作，也可对选定的示教点位数据手动修改调整。
1.9、云示教器菜单栏具有仿真软件控制功能页面，可通过云示教器直接对Robotstudio软件中的虚拟场景进行视角控制和仿真控制。其中视图控制包括：查看全部、查看中心、放大、缩小、正面、背面、右边、左视图、俯视、底部；仿真控制包含：播放、停止、重置。
1.10、云示教器菜单栏的手动操作页面，具有“对准”与“转到”功能。“对准”功能可针对虚拟机器人选定工具末端的Z轴与参考坐标系：大地坐标系或基坐标系或工件坐标系的对应轴进行就近对齐；“转到”功能可针对当前选定的坐标系，控制虚拟机器人工具末端快速运动到指定示教点位。
1.11、通过云示教器可进行工具、工件坐标系的设置，以及工具坐标系、工件坐标系、大地坐标系、基坐标系间的切换。
1.12、云示教器菜单栏的“控制面板”下，具有配置机器人I/O信号控制板的功能。
1.13、云示教器数据采集：设备状态、大地坐标、基坐标、关节坐标、工具坐标、工件坐标、程序运行状态、IO状态等数据；
1.14、云示教器IO操作：获取DI数据、获取DO数据、设置DO数据。
1.15、针对同一个工作站虚拟场景，云示教器可创建多个程序模块，在不同程序模块下编写和运行各自程序，模块间互不干扰。
1.16、云示教器所编制程序可以在专用离线编程仿真软件Robotstudio V6.08的虚拟场景中进行验证，导出的程序也可以在真实场景中验证。
1.17、支持与Nx MCD互通，针对Nx MCD环境下所创建的智能产线虚拟场景，可使用AP示教器进行ABB工业机器人的示教编程与操控。
2、PC端软件
2.1、以本地软内核计算效率平均值为基准，对本地云示教器控制速率、远程控制服务器的响应速率，在通信与控制网络时低延时高效率。
2.2、实时双工性：具有网格控制单双向反应时延低、数据包双向发送-接收率高、双向控制信息解构率高、长轮询和校正高时长特性。
2.3、长连接状态监督：本地连通网创建连接后，可高时长进行双向校验冗余状态信息。
2.4、兼容支持：兼容支持：兼容通用SSL协议，网络射频设备通信默认采用标准网络传输机制，握手阶段采用通用SSL协议。
2.5、在线升级模块：具备远程升级功能，支持云示教器软硬件在线升级动态激活指令。
2.6、连通多节点嵌入式通信模块：具备嵌入式节点的软件、远程平台与云示教器交互通信能力。
2.7、远程检测模块：具备对云示教器单机软件及其授权嵌入式节点的激活状态检测、访问控制检测。
2.8、网络通信与访问控制模块：具有面向云示教器与平台的远程可编程管控的网络通信访问控制能力。
2.9、电子单元软件控制模块：具有对云示教器电子单元与软件平台的数据通信控制能力。
2.10、远程信息处理控制单元软件模块：具有对平台调用信息的集成控制能力。
2.11、操作记录模块：具有记录云示教器操作和软件平台通信的能力。
2.12、可运动终端监测：具有对电机运动控制引起的机器人动作进行远程监测的功能。
2.13、通信校验模块：具有兼容本软件运行、远程平台与云示教器交互通信的编码验证功能。
2.14、紧急控制模块：具有对云示教器与软件通信的全局控制和紧急控制功能。
3、教学资源
3.1、提供电子教程、PPT课件、操作视频、虚拟教学场景模型，且虚拟教学场景不少于10个，包含工具坐标系的创建、工件坐标系的创建、快换夹具、搬运、码垛、机器人轨迹运行、打磨、焊接、喷涂、工作站系统综合应用、工作站系统仿真与调试教学项目场景，以及多个综合实训工作站虚拟场景。
3.2、云示教器可通过WIFI连接方式，实现对虚拟教学场景中虚拟机器人进行示教编程与操控，学习工业机器人编程与操作的基本技能。
3.3、支持由Robotstudio V6.08任意创建的虚拟工作站场景（其中至少包含输送带协同机器人分拣、打磨、搬运与码垛、轨迹运动等任务模块），以虚拟PLC控制各部件运动，结合实体云示教器实现示教调试完成场景任务模块功能。包含：
（1）提供输送带协同机器人分拣场景模型、虚拟PLC控制输送带与定位的程序、机器人运动程序、虚拟PLC后台数据。
（2）提供打磨场景模型、虚拟PLC控制程序、机器人运动程序、虚拟PLC后台数据。
（3）提供工件搬运与码垛场景模型、虚拟PLC控制搬运与码垛程序、机器人运动程序、虚拟PLC后台数据。
（4）提供使用机器人尖端工具进行轨迹模拟示教编程的场景模型、虚拟PLC控制机器人轨迹运行程序、机器人运动程序、虚拟PLC后台数据。
4、云示教器大数据平台
4.1、用户登录与权限管理模块
4.1.1、用户身份登录支持
支持通过网页浏览器进行账号登录；学生首次登录后强制设置新密码，系统提供初始密码验证功能；教师用户支持手机号码绑定及短信验证码登录认证机制，提升安全性。
4.1.2、用户分类管理
用户类型包括但不限于：平台管理员、教职人员、学生用户。
支持不同用户类型设定不同的访问权限和操作范围。
4.1.3、教学管理权限配置
系统支持按班级维度设置教学管理人员；同一教师允许被指定为多个班级的教学管理人员，权限互不冲突；教学管理人员在其管理权限范围内具备相应的数据查看、导入、编辑、分析权限。
4.2、学员名册与数据导入模块
4.2.1、学员名单管理
支持通过Excel表格（.xlsx）批量导入学员名单，导入字段支持固定格式（如姓名、学号、手机号）；导入过程提供格式校验、异常数据提示及导入结果反馈。
4.2.2、学员数据维护
支持对导入学员信息的编辑、更新、删除操作；
4.3、设备管理模块
4.3.1、设备信息包含：设备序列号、固件版本、在线离线状态、在线时间、云示教器指令记录和程序记录；
4.3.2、为方便考试使用，支持在权限范围内，可选择（全选或勾选）在线示教器，一键批量隐藏/恢复示教器上当前所有程序；
4.3.3、支持在权限范围内，可选择（全选或勾选）学员名单，批量下载指定时间段内对应学员的指令记录和程序记录，以TXT格式文件保存并可导出。
4.3.4、操作字段的“程序下发”功能支持用户经Robotstudio V6.08任意创建的虚拟工作站程序导入云示教器后连接使用。
4.4、教学资源模块
4.4.1、虚拟场景资源定义
支持在权限范围内由教学管理人员自定义教学虚拟场景；场景包括场景名称、资源链接、场景描述等信息。
4.4.2、场景权限控制
管理人员可为所负责的班级分配不同的虚拟场景使用权限；虚拟场景资源支持按班级、*、教师、学生多维度分配与访问控制。
4.4.3、虚拟场景教学资源
包含但不限于：工具坐标系的创建、工件坐标系的创建、快换夹具、搬运、码垛、机器人轨迹运行、打磨、焊接、喷涂、工作站系统综合应用、工作站系统仿真与调试教学项目场景，每个教学项目的教学目标与内容概述、实训指导书。
4.4.4、实时统计与监管功能
具有按学员和项目实时统计功能、按学员和项目实时监管功能：
（1）按学员实时统计包含字段：学号、姓名、登录次数、在线总时长（h）、有效学习时长（h）、学习项目数。
（2）按项目实时统计包含字段：项目名称、型号、学习人数、在线总时长（h）、有效学习总时长（h）、累计有效学习（<0.5h）人数、累计有效学习（0.5-5h）人数、累计有效学习（>5h）人数。
（3）按学员实时监管包含字段：序列号、型号、云服务验证码、工作站、上线时间、下线时间、使用时长、指令记录、程序记录；
（4）按项目实时监管包含字段：累计有效学习（<0.5h）学员姓名列表、累计有效学习（0.5-5h）学员姓名列表、累计有效学习（>5h）学员姓名列表、以及学员使用记录。
4.5、场景资源共享与下载模块
4.5.1 场景资源共享机制
系统支持教学管理人员在创建或编辑虚拟场景资源时选择是否开启“资源共享”选项；被设为共享的资源将自动进入平台资源共享库，供具有相应权限的其他用户进行浏览、下载。
4.5.2 共享资源可见性与权限控制
资源共享权限支持分级管理，如“指定学校、班级共享”“全平台共享”等模式。
管理人员可配置共享资源的访问对象范围，包括指定教师、班级、或全部用户。
4.5.3 资源查看与下载功能
系统提供共享资源浏览页面，支持按资源类型、创建者等分类筛选与关键词搜索。资源浏览界面包含资源预览（如缩略图、简介、场景截图等）与基础信息（如上传者、上传时间等）。用户可在权限范围内对共享资源进行查看、下载。
