CN104575237A - 一种工业机器人多模块组合实训教学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人多模块组合实训教学装置，包括工业机器人演示装置、设置于工业机器人演示装置外围的安全围栏及设置于安全围栏外侧的主控制柜、外围设备库和工业机器人控制柜，工业机器人演示装置主要由工业机器人演示台、六轴工业机器人和双剪叉机构支架构成，六轴工业机器人设置于工业机器人演示台的中部，双剪叉机构支架设置于六轴工业机器人的两侧，并且在双剪叉机构支架上分别设有取料台和放料台。本发明能够自主开发工业机器人绘画、工业机器人写字、工业机器人定点搬运、堆垛搬运、追踪搬运、识别搬运动作和工业机器人装配等集趣味性、创新性和自主开发性于一体的教学平台。

Description

一种工业机器人多模块组合实训教学装置
技术领域
本发明属于自动化教学设备技术领域，具体涉及一种工业机器人多模块组合实训教学装置。
背景技术
随着科技的发展，工业机器人已经渗透至各个领域，其应用极其广泛，企业对能够完成工业机器人编程、操作、维修的应用型技术人才需求迫切。工业机器人技术应用教学工作日益显得重要，当前国内工业机器人技术应用教学还处于一个普及阶段，教学仪器领域中缺乏针对工业机器人实践教学的专用装置。目前已有的相关教学实验平台布局单一、程序固化、不能通用、不能自主开发且价格昂贵。如果去工厂进行实地学习又不现实，一般工厂只同意一般性参观，因此需要设计专用的实训教学系统，来不断丰富基础性的教学实验平台。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足而提供了一种模块化设计、成本低廉且能够用于工业机器人基础教学的工业机器人多模块组合实训教学装置。
本发明的技术方案为：一种工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于包括工业机器人演示装置、设置于工业机器人演示装置外围的安全围栏及设置于安全围栏外侧的主控制柜、外围设备库、工业机器人控制柜，其中工业机器人演示装置主要由工业机器人演示台、六轴工业机器人和双剪叉机构支架构成，六轴工业机器人设置于工业机器人演示台的中部，双剪叉机构支架设置于六轴工业机器人的两侧，并且在双剪叉机构支架上分别设有取料台和放料台，安全围栏上设有安全门，在安全门上安装有门控开关，主控制柜内设有分别与六轴工业机器人对应接口相连的真空吸附系统、气路系统和电气控制系统，外围设备库内配有不同用途的末端执行器、带有不同形状凹槽的取料台、彩笔取料台、平面放料台、圆形放料台、与取料台不同形状凹槽相配的实验工件和不同颜色的彩笔，工业机器人控制柜内设有伺服驱动器、IPC、I/O板、控制电路和示教器。
进一步优选，所述的末端执行器包括持笔夹具、真空吸盘、两指形手爪和三指形手爪。
进一步优选，所述的取料台包括矩形凹槽取料台、圆环形凹槽取料台和彩笔取料台。
进一步优选，所述的彩笔取料台上设有笔筒、彩笔架和颜色识别支架。
进一步优选，所述的实验工件包括与矩形凹槽取料台的矩形凹槽相配的立方体实验工件和与圆环形凹槽取料台的圆环形凹槽相配的圆环体实验工件。
进一步优选，所述的圆形放料台上沿圆周方向均布有四个圆柱，该圆柱的外径小于圆环体实验工件的内径。
一种工业机器人多模块组合实训教学装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）选择工业机器人具体工作任务的教学方案；（2）编制工业机器人具体工作任务的工艺流程；（3）根据工业机器人的具体工作任务在外围设备库中选择相应的末端执行器、取料台、放料台和实验工件或彩笔；（4）编写相应的控制程序；（5）根据工业机器人的具体工作任务建立工作坐标系并调整保存点位数据；（6）工业机器人程序调试。
进一步优选，所述的工业机器人多模块组合实训教学装置的控制方法包括以下步骤：（1）选择工业机器人完成设定颜色的彩笔写字或绘画的任务；（2）编制工业机器人的工艺流程为颜色识别、搬运和写字或绘画；（3）编写相应的控制程序；（4）在外围设备库中选择持笔夹具、彩笔取料台、平面放料台和不同颜色的彩笔，其中持笔夹具固定于六轴工业机器人的六轴法兰盘上，彩笔取料台和平面放料台分别设置于六轴工业机器人两侧的双剪叉机构支架上，在平面放料台上摆放白纸并固定，不同颜色的彩笔设置于彩笔取料台的彩笔架上；（5）建立工作坐标系并调整保存点位数据；（6）工业机器人按照编写的程序依次从彩笔架上取出彩笔放入颜色识别支架上进行颜色识别，若所取彩笔的颜色不在程序设计的范围内，工业机器人将彩笔放回原彩笔架中，再取下支彩笔，选好设定颜色的彩笔后，工业机器人持彩笔在平面放料台上的白纸上按照程序写字或绘画，并在使用完成后将彩笔放回彩笔取料台的笔筒内。
本发明运用模块化理念将结构模块化和零部件通用化，以实现产品生产加工成本最小化，其结构典型简易，具有代表性。正是由于采用了模块化结构，给使用者提供了自主开发的空间，可运用本发明提供的设备进行自由组合，自主开发工业机器人绘画、工业机器人写字、工业机器人定点搬运、堆垛搬运、追踪搬运、识别搬运动作和工业机器人装配等集趣味性、创新性和自主开发性于一体的教学平台。
本发明可以充分体现出工业机器人具有的性质：1、代替人进行工作，能像人那样使用工具和机械；2、具有通用性，工业机器人既可以简单地变换所进行的作业，又能按照工作情况的变化相应地进行工作；3、直接对外界工作，机器人要能完成一定的工作，对外界产生作用。克服了目前已有相关教学实验平台布局单一、程序固化、不能通用不能自主开发和价格昂贵的不足，学生可以通过编程以命令工业机器人做各种动作，从而学习工业机器人编程的相关知识。
附图说明
图1是本发明的布局示意图，图2是本发明中工业机器人演示装置的结构示意图，图3是本发明中矩形凹槽取料台的第一种结构示意图，图4是本发明中矩形凹槽取料台的第二种结构示意图，图5是本发明中圆环形凹槽取料台的结构示意图，图6是本发明中彩笔取料台的结构示意图，图7是本发明中平面放料台的结构示意图，图8是本发明中圆形放料台的结构示意图。
图面说明：1、工业机器人演示装置，2、安全围栏，3、主控制柜，4、外围设别库，5、工业机器人控制柜，6、工业机器人演示台，7、六轴工业机器人，8、双剪叉机构支架，9、取料台，10、放料台，11、安全门，12、彩笔取料台，13、平面放料台，14、圆形放料台，15、矩形凹槽取料台，16、圆环形凹槽取料台，17、笔筒，18、彩笔架，19、颜色识别支架，20、圆柱。
具体实施方式
结合附图详细描述实施例。一种工业机器人多模块组合实训教学装置，包括工业机器人演示装置1、设置于工业机器人演示装置1外围的安全围栏2及设置于安全围栏2外侧的主控制柜3、外围设备库4和工业机器人控制柜5，其中工业机器人演示装置1主要由工业机器人演示台6、六轴工业机器人7和双剪叉机构支架8构成，六轴工业机器人7设置于工业机器人演示台6的中部，双剪叉机构支架8设置于六轴工业机器人7的两侧，并且在双剪叉机构支架8上分别设有取料台9和放料台10，取料台9、放料台10和双剪叉机构支架8均采用优质铝合金，使用双剪叉机构支架8能够方便快捷地更换不同尺寸的取料台9和放料台10，并且使取料台9和放料台10的高度可以按照要求调整，安全围栏2上设有安全门11，在安全门11上安装有门控开关，当工业机器人演示装置1运行过程中安全门11被打开时，门控开关可以自动控制六轴工业机器人7暂停，保护设备和人身安全，主控制柜3内设有分别与六轴工业机器人7对应接口相连的真空吸附系统、气路系统和电气控制系统，外围设备库4内配有不同用途的末端执行器、带有不同形状凹槽的取料台、彩笔取料台12、平面放料台13、圆形放料台14、与取料台不同形状凹槽相配的实验工件和不同颜色的彩笔，工业机器人控制柜5内设有工业机器人控制柜内设有伺服驱动器、IPC、I/O板、控制电路和示教器，所述的末端执行器包括持笔夹具、真空吸盘、两指形手爪和三指形手爪，所述的取料台9包括矩形凹槽取料台15、圆环形凹槽取料台16和彩笔取料台12，所述的彩笔取料台12上设有笔筒17、彩笔架18和颜色识别支架19，所述的实验工件包括与矩形凹槽取料台15的矩形凹槽相配的立方体实验工件和与圆环形凹槽取料台16的圆环形凹槽相配的圆环体实验工件，所述的圆形放料台14上沿圆周方向均布有四个圆柱20，该圆柱20的外径小于圆环体实验工件的内径。
所述的工业机器人多模块组合实训教学装置的控制方法包括以下步骤：（1）选择工业机器人完成设定颜色的彩笔写字或绘画的任务；（2）编制工业机器人的工艺流程为颜色识别、搬运和写字或绘画；（3）编写相应的控制程序；（4）在外围设备库中选择持笔夹具、彩笔取料台、平面放料台和不同颜色的彩笔，其中持笔夹具固定于六轴工业机器人的六轴法兰盘上，彩笔取料台和平面放料台分别设置于六轴工业机器人两侧的双剪叉机构支架上，在平面放料台上摆放白纸并固定，不同颜色的彩笔设置于彩笔取料台的彩笔架上；（5）建立工作坐标系并调整保存点位数据；（6）工业机器人按照编写的程序依次从彩笔架上取出彩笔放入颜色识别支架上进行颜色识别，若所取彩笔的颜色不在程序设计的范围内，工业机器人将彩笔放回原彩笔架中，再取下支彩笔，选好设定颜色的彩笔后，工业机器人持彩笔在平面放料台上的白纸上按照程序写字或绘画，并在使用完成后将彩笔放回彩笔取料台的笔筒内。
所述的矩形凹槽取料台和圆环形凹槽取料台均可以和平面放料台组合使用，完成工业机器人定点搬运、堆垛搬运、识别搬运动作的实训任务，并且在平面放料台上放料的具体顺序、位置、形状可以自主开发设计，增强了实训教学的趣味性和学生的参与性，也体现出工业机器人的通用性。所述的圆环形凹槽取料台与圆环体实验工件和圆形放料台配套使用，完成工业机器人装配的实训任务。
本发明充分发挥了工业机器人的通用性、代替人进行工作和直接对外界工作的性质，具有操作方便，结构布局合理灵活，定位精度高和可靠性高等优点。可重复编程，所有的运动均按程序运行，具有高速度、高精度的特征。本发明趣味性强，给使用者提供了自主开发创新的空间，可提高学生学习兴趣，以寓教于乐的方式开展基础工业机器人实训教学。帮助学生了解机器人的基础组成和工作原理，了解机器人的基本单元技术，让学生全面掌握机械传动部件的选择, 结构件的设计，传感器的选择和使用，电气控制系统的设计和使用，计算机编程和调试等方面的知识，使学生的机电系统设计、装配和调试能力均能得到提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于包括工业机器人演示装置、设置于工业机器人演示装置外围的安全围栏及设置于安全围栏外侧的主控制柜、外围设备库、工业机器人控制柜，其中工业机器人演示装置主要由工业机器人演示台、六轴工业机器人和双剪叉机构支架构成，六轴工业机器人设置于工业机器人演示台的中部，双剪叉机构支架设置于六轴工业机器人的两侧，并且在双剪叉机构支架上分别设有取料台和放料台，安全围栏上设有安全门，在安全门上安装有门控开关，主控制柜内设有分别与六轴工业机器人对应接口相连的真空吸附系统、气路系统和电气控制系统，外围设备库内配有不同用途的末端执行器、带有不同形状凹槽的取料台、彩笔取料台、平面放料台、圆形放料台、与取料台不同形状凹槽相配的实验工件和不同颜色的彩笔，工业机器人控制柜内设有伺服驱动器、IPC、I/O板、控制电路和示教器。
2.根据权利要求1所述的工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于：所述的末端执行器包括持笔夹具、真空吸盘、两指形手爪和三指形手爪。
3.根据权利要求1所述的工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于：所述的取料台包括矩形凹槽取料台、圆环形凹槽取料台和彩笔取料台。
4.根据权利要求1所述的工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于：所述的彩笔取料台上设有笔筒、彩笔架和颜色识别支架。
5.根据权利要求1所述的工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于：所述的实验工件包括与矩形凹槽取料台的矩形凹槽相配的立方体实验工件和与圆环形凹槽取料台的圆环形凹槽相配的圆环体实验工件。
6.根据权利要求1所述的工业机器人多模块组合实训教学装置，其特征在于：所述的圆形放料台上沿圆周方向均布有四个圆柱，该圆柱的外径小于圆环体实验工件的内径。
7.一种工业机器人多模块组合实训教学装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）选择工业机器人具体工作任务的教学方案；（2）编制工业机器人具体工作任务的工艺流程；（3）根据工业机器人的具体工作任务在外围设备库中选择相应的末端执行器、取料台、放料台和实验工件或彩笔；（4）编写相应的控制程序；（5）根据工业机器人的具体工作任务建立工作坐标系并调整保存点位数据；（6）工业机器人程序调试。
8.根据权利要求7所述的工业机器人多模块组合实训教学装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）选择工业机器人完成设定颜色的彩笔写字或绘画的任务；（2）编制工业机器人的工艺流程为颜色识别、搬运和写字或绘画；（3）编写相应的控制程序；（4）在外围设备库中选择持笔夹具、彩笔取料台、平面放料台和不同颜色的彩笔，其中持笔夹具固定于六轴工业机器人的六轴法兰盘上，彩笔取料台和平面放料台分别设置于六轴工业机器人两侧的双剪叉机构支架上，在平面放料台上摆放白纸并固定，不同颜色的彩笔设置于彩笔取料台的彩笔架上；（5）建立工作坐标系并调整保存点位数据；（6）工业机器人按照编写的程序依次从彩笔架上取出彩笔放入颜色识别支架上进行颜色识别，若所取彩笔的颜色不在程序设计的范围内，工业机器人将彩笔放回原彩笔架中，再取下支彩笔，选好设定颜色的彩笔后，工业机器人持彩笔在平面放料台上的白纸上按照程序写字或绘画，并在使用完成后将彩笔放回彩笔取料台的笔筒内。
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