CN108257495A - 一种机器人应用教学平台及其控制系统 - Google Patents

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梁佳
袁祥宗
王群
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Abstract

本发明公开了一种机器人应用教学平台，包括机体与机器人，所述机器人设置在所述机体上表面中间位置，还包括有电脑主机、编程主板、自动上料机构、第一显示器、第二显示器与交换机，所述机器人前端设有夹具，所述交换机分别与所述电脑主机、所述编程主板、所述机器人电连接，所述电脑主机分别与所述第一显示器、所述第二显示器电连接，所述编程主板与所述自动上料机构电连接，所述编程主板与所述机器人硬I/O连接。本发明还公开了一种应用于上述一种机器人应用教学平台的控制系统。本发明的种机器人应用教学平台及其控制系统使教学平台拥有更高，更多的利用率集成了多种机器人应用集成，具有节省空间，节省成本，模式切换方便的优势。

Description

一种机器人应用教学平台及其控制系统
技术领域
本发明属于工业机器人教学实训平台技术领域，具体地说，涉及一种机器人应用教学平台及其控制系统。
背景技术
机器人实训台是一种既能胜任机电类专业教学实验，又能进行相关专业职业技能训练、考评的平台。现有的工业机器人实训平台包含工业机器人、智能视觉系统、RFID数据系统、PLC控制系统及机构，可以实现对高速传输的工件进行分拣、检测、搬运等操作。可进行机械组装、电气设计( PLC、智能视觉)、RFID数据应用等训练，适合高校自动化类专业的实训教学、工程训练及技能比赛。但，现有的机器人实训平台价格较高，且为单一功能设置，无法满足对多种操作的实际教学，对学生要求较高，大大限制了学生的自主学习，此外，如果要对应每个功能均制作教学平台，则相对应的花费成本较高，大大加大教学成本。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种节省空间、节省成本并且具备柔性特征的机器人应用教学平台及其控制系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种机器人应用教学平台，包括机体与机器人，所述机器人设置在所述机体上表面中间位置，还包括有电脑主机、编程主板、自动上料机构、第一显示器、第二显示器与交换机，所述机器人前端设有夹具，所述交换机分别与所述电脑主机、所述编程主板、所述机器人电连接，所述电脑主机分别与所述第一显示器、所述第二显示器电连接，所述编程主板与所述自动上料机构电连接，所述编程主板与所述机器人硬I/O连接，所述自动上料机构至少包括一种工件，所述夹具与所述工件相匹配，所述电脑主机、所述编程主板与所述交换机设置在所述机体内部，所述自动上料机构、所述第一显示器、所述第二显示器分别固定在所述机体上表面。
具体的，所述自动上料机构包括料仓、传输带与定位台，所述传输带位于所述料仓一侧，所述定位台位于所述传输带的端部，所述料仓侧面设有推料气缸，所述传输带由传输电机带动。
具体的，还包括有视觉机构，所述视觉机构固定在所述自动上料机构上，所述视觉机构通过所述交换机与所述电脑主机电连接。
具体的，所述机体上表面还设有仓储机构与工作台，所述仓储机构与所述自动上料机构对称固定在所述机器人左右两侧的机体上表面，所述工作台固定在所述机器人的正前方。
具体的，还包括有模拟喷涂机构，所述模拟喷涂机构包括喷涂架与喷涂模具，所述喷涂架固定在所述自动上料机构下方的所述机体上表面上，所述喷涂模具放置在所述喷涂架上。
具体的，所述机体前端设有控制面板，所述机体侧面设有灯光警报器，所述灯光警报器、所述控制面板分别与所述编程主板电连接。
本发明还公开一种应用于上述机器人应用教学平台的控制系统，包括如下模块：
人机交互模块，通过所述第一显示器，实现人机交互，对应输入相关参数与指令；
总控模块，通过所述第二显示器，对整个系统的的运行情况进行监控；
PC模块，系统控制终端，接收人机交互模块输入的相关参数与指令，对应设置相关参数并下达命令；
PLC模块，接收PC模块中输出的命令，编辑对应程序，启动程序运作；
执行模块，通过PLC模块所启动的程序，完成对应的操作；
所述人机交互模块、所述总控模块、所述PC模块、所述PLC模块、所述执行模块均通过所述交换机进行数据交换。
具体的，所述执行模块包括：
机械手模块，通过PLC模块启动的程序，调用对应工件，执行对应操作；
自动上料模块，通过PLC模块启动的程序，推出对应工件，等待机械手模块的调用。
具体的，所述执行模块还包括：
模拟喷涂模块，通过所述机械手模块调用对应喷涂的工件，对所述模拟喷涂机构执行喷涂操作；
码垛模块，通过所述机械手模块调用对应搬运的工件，在所述工作台上进行码垛操作。
具体的，还包括有如下模块：
视觉模块，通过所述视觉机构获取相对应的视觉信息并传输至所述人机交互模块中进行显示。
本发明的具有以下有益效果：本发明提供的一种机器人应用教学平台及其控制系统使教学平台拥有更高，更多的利用率集成了多种机器人应用集成，这是一个柔性教学平台，具有节省空间，节省成本，模式切换方便的高集成度教学平台的优势，且功能丰富，只需设计对应工件，即可完成对应的机器人操作，使学员无需重复熟悉其他的教学平台，在一个教学平台即可完成相应的学习。
附图说明
图1为本发明一种机器人应用教学平台的立体结构示意图。
图2为本发明一种机器人应用教学平台的俯视面结构示意图。
图3为本发明一种机器人应用教学平台的硬件连接示意图。
图4为本发明一种机器人应用教学平台控制系统的连接关系示意图。
附图中各序号表示的意义如下：
1机体，2机器人，201夹具，3自动上料机构，301料仓，302推料气缸，303传输带，304传输电机，305定位台，4第一显示器，5第二显示器，6视觉机构，7仓储机构，8工作台，9喷涂机构，901喷涂架，902喷涂模具，10控制面板，11灯光警报器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明实施例的一种机器人2应用教学平台如图1-2所示，包括机体1与机器人2，所述机器人2设置在所述机体1上表面中间位置，还包括有电脑主机（图中未示出）、编程主板（图中未示出）、自动上料机构3、第一显示器4、第二显示器5与交换机（图中未示出），所述机器人2前端设有夹具201，所述交换机分别与所述电脑主机、所述编程主板、所述机器人2电连接，所述电脑主机分别与所述第一显示器4、所述第二显示器5电连接，所述编程主板与所述自动上料机构3电连接，所述编程主板与所述机器人2硬I/O连接，所述自动上料机构3至少包括一种工件（图中未示出），所述夹具201与所述工件相匹配，所述电脑主机、所述编程主板与所述交换机设置在所述机体1内部，所述自动上料机构3、所述第一显示器4、所述第二显示器5分别固定在所述机体1上表面，各硬件连接关系如图3所示。机器人2是直接的执行机构，电脑主机是主要的控制中枢，用于输出各种指令，编程主板接收到电脑主机的指令后开始编程，并按照编程好的程序调动机器人2与自动上料机构3进行运作，当机器人2与自动上料机构3完成工作后将信息反馈给电脑主机，进而开始下达下一步工作指令，不断重复，最终完成相对应的工作。第一显示器4与第二显示器5一个用于加载人机交互界面，一个用于加载总控界面。
具体的，所述自动上料机构3包括料仓301、传输带303与定位台305，所述传输带303位于所述料仓301一侧，所述定位台305位于所述传输带303的端部，所述料仓301侧面设有推料气缸302，所述传输带303由传输电机304带动。一般料仓301会根据工件的形状，设置不同的料仓301，以供准确放置，常见的包括方形、圆形、长条形与三角形的料仓301，均可提前设置，将对应工件放置在对应的料仓301中，推料气缸302由电池阀控制，当需要对应的工件时，打开对应电池阀，使对应的推料气缸302运作起来，进而将工件推到传输带303中，由传输带303带动到定位台305定位，进而能够被机器人2的夹具201所准确夹持，抓取对应工件。
具体的，还包括有视觉机构6，所述视觉机构6固定在所述自动上料机构3上，所述视觉机构6通过所述交换机与所述电脑主机电连接。所述视觉机构6主要用于观察夹具201是否准确夹持并抓取到对应的工件，保证工作的顺利开展。
具体的，所述机体1上表面还设有仓储机构7与工作台8，所述仓储机构7与所述自动上料机构3对称固定在所述机器人2左右两侧的机体1上表面，所述工作台8固定在所述机器人2的正前方。仓储机构7主要用于存放工件，一般工件均存放在仓储机构7中，当开始教学时，按教学课程挑选对应的工件，放置到料仓301中，剩余的工件依旧放置在仓储机构7中。工作台8可用于大多数的机器人2操作，包括码垛、焊接、搬运等等操作的使用。
具体的，还包括有模拟喷涂机构9，所述模拟喷涂机构9包括喷涂架901与喷涂模具901，所述喷涂架901固定在所述自动上料机构3下方的所述机体1上表面上，所述喷涂模具901放置在所述喷涂架901上。喷涂机构9主要用于与喷涂用的工件相匹配，用于实现喷涂操作。
具体的，所述机体1前端设有控制面板10，所述机体1侧面设有灯光警报器11，所述灯光警报器11、所述控制面板10分别与所述编程主板电连接。控制面板10上设有启动，停止，急停，复位按钮和状态指示灯，用于控制整个教学平台的运作，灯光警报器11则是当教学平台出现问题或者错误的提供灯光警报。
本发明还公开一种应用于上述机器人2应用教学平台的控制系统如图4所示，包括如下模块：
人机交互模块，通过所述第一显示器4，实现人机交互，对应输入相关参数与指令；操作者可以通过人机交互模块输入对应参数与信息，确定要教学的操作，并调用对应程序。
总控模块，通过所述第二显示器5，对整个系统的的运行情况进行监控；主要是监控教学平台的整体运作数据，可以获取操作中各种信息，并确定操作是否正确。
PC模块，系统控制终端，接收人机交互模块输入的相关参数与指令，对应设置相关参数并下达命令；PC模块即为电脑主机，是整个教学平台的大脑。
PLC模块，接收PC模块中输出的命令，编辑对应程序，启动程序运作；PLC模块对应编程主板，可随时按照所需要求，编辑对应程序，实现对应的操作。
执行模块，通过PLC模块所启动的程序，完成对应的操作；具体的，所述执行模块包括：机械手模块，通过PLC模块启动的程序，调用对应工件，执行对应操作；即对应系统中的机器人2。自动上料模块，通过PLC模块启动的程序，推出对应工件，等待机械手模块的调用。在使用时，需要提前提前将对应的工件从仓储机构7中放置到对应料槽中，保证运作的正常运行。模拟喷涂模块，通过所述机械手模块调用对应喷涂的工件，对所述模拟喷涂机构9执行喷涂操作；码垛模块，通过所述机械手模块调用对应搬运的工件，在所述工作台8上进行码垛操作；当然除此之外，执行模块还包括有搬运模块、焊接模块等等机器人2所能完成的各种操作模块，在此不一一赘述。
所述人机交互模块、所述总控模块、所述PC模块、所述PLC模块、所述执行模块均通过所述交换机进行数据交换。即各模块均采用以太网通讯的方式实现通讯。
具体的，还包括有视觉模块，通过所述视觉机构6获取相对应的视觉信息并传输至所述人机交互模块中进行显示。对应教学应用平台中的视觉机构6。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人（2）应用教学平台，包括机体（1）与机器人（2），所述机器人（2）设置在所述机体（1）上表面中间位置，其特征在于：还包括有电脑主机、编程主板、自动上料机构（3）、第一显示器（4）、第二显示器（5）与交换机，所述机器人（2）前端设有夹具（201），所述交换机分别与所述电脑主机、所述编程主板、所述机器人（2）电连接，所述电脑主机分别与所述第一显示器（4）、所述第二显示器（5）电连接，所述编程主板与所述自动上料机构（3）电连接，所述编程主板与所述机器人（2）硬I/O连接，所述自动上料机构（3）至少包括一种工件，所述夹具（201）与所述工件相匹配，所述电脑主机、所述编程主板与所述交换机设置在所述机体（1）内部，所述自动上料机构（3）、所述第一显示器（4）、所述第二显示器（5）分别固定在所述机体（1）上表面。
2.根据权利要求1所述的机器人（2）应用教学平台，其特征在于：所述自动上料机构（3）包括料仓（301）、传输带（303）与定位台（305），所述传输带（303）位于所述料仓（301）一侧，所述定位台（305）位于所述传输带（303）的端部，所述料仓（301）侧面设有推料气缸（302），所述传输带（303）由传输电机（304）带动。
3.根据权利要求2所述的机器人（2）应用教学平台，其特征在于：还包括有视觉机构（6），所述视觉机构（6）固定在所述自动上料机构（3）上，所述视觉机构（6）通过所述交换机与所述电脑主机电连接。
4.根据权利要求2所述的机器人（2）应用教学平台，其特征在于：所述机体（1）上表面还设有仓储机构（7）与工作台（8），所述仓储机构（7）与所述自动上料机构（3）对称固定在所述机器人（2）左右两侧的机体（1）上表面，所述工作台（8）固定在所述机器人（2）的正前方。
5.根据权利要求2所述的机器人（2）应用教学平台，其特征在于：还包括有模拟喷涂机构（9），所述模拟喷涂机构（9）包括喷涂架（901）与喷涂模具（902），所述喷涂架（901）固定在所述自动上料机构（3）下方的所述机体（1）上表面上，所述喷涂模具（902）放置在所述喷涂架（901）上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的机器人（2）应用教学平台，其特征在于：所述机体（1）前端设有控制面板（10），所述机体（1）侧面设有灯光警报器（11），所述灯光警报器（11）、所述控制面板（10）分别与所述编程主板电连接。
7.一种应用于如权利要求1-6所述机器人（2）应用教学平台的控制系统，其特征在于，包括如下模块：
人机交互模块，通过所述第一显示器（4），实现人机交互，对应输入相关参数与指令；
总控模块，通过所述第二显示器（5），对整个系统的的运行情况进行监控；
PC模块，系统控制终端，接收人机交互模块输入的相关参数与指令，对应设置相关参数并下达命令；
PLC模块，接收PC模块中输出的命令，编辑对应程序，启动程序运作；
执行模块，通过PLC模块所启动的程序，完成对应的操作；
所述人机交互模块、所述总控模块、所述PC模块、所述PLC模块、所述执行模块均通过所述交换机进行数据交换。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述执行模块包括：
机械手模块，通过PLC模块启动的程序，调用对应工件，执行对应操作；
自动上料模块，通过PLC模块启动的程序，推出对应工件，等待机械手模块的调用。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述执行模块还包括：
模拟喷涂模块，通过所述机械手模块调用对应喷涂的工件，对所述模拟喷涂机构（9）执行喷涂操作；
码垛模块，通过所述机械手模块调用对应搬运的工件，在所述工作台（8）上进行码垛操作。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的控制系统，其特征在于，还包括有如下模块：
视觉模块，通过所述视觉机构（6）获取相对应的视觉信息并传输至所述人机交互模块中进行显示。
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