CN108320656A - 一种机器人教学设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种机器人教学设备，其包括安装机台以及安装于安装机台上的上料分拣单元以及入库单元，其中上料分拣单元包括上料机构、视觉判定装置、SCARA机器人、分拣转盘机构以及分拣料盘机构，入库单元包括均设置于安装机台上的料盘转移机构、料盘输送机构、料盘入库机构以及仓库货架。本发明的机器人教学设备设计简单，体积小，使得本发明的机器人教学设备方便安装以及搬运，大大节省场地的使用空间，提高本发明的机器人教学设备的应用范围，同时，本发明的机器人教学设备高速运行仍不会对使用者造成危险，安全性能高，进一步推动其在教学过程中的应用。

Description

一种机器人教学设备

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体地，涉及一种机器人教学设备。

背景技术

随着经济的发展，传统的制造业为了降低劳动成本，逐渐通过自动化生产的方式来实现企业转型，在此形势下，自动化行业需要大量机器人的应用方面的人才，所以培养与机器人相关专业人才亦是当下各大院校的关键教学任务。而在目前的机器人教学设备中，大多是使用工业机器人进行教学，这种工业机器人，体积大、重量重并且运作过程中存在安全隐患，使得工业机器人培训在教学过程中无法全面应用，限制了对机器人行业相关的人才起到全面综合的技能培训。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种体积小、设计简单、使用安全的机器人教学设备。

本发明公开的一种机器人教学设备，包括：安装机台以及安装于安装机台上的上料分拣单元以及入库单元；其中上料分拣单元包括：上料机构、视觉判定装置、SCARA机器人、分拣转盘机构以及分拣料盘机构；上料机构、SCARA机器人、分拣转盘机构以及分拣料盘机构均设置于安装机台上；其中上料机构用于传输工件；视觉判定装置设置于上料机构上，视觉判定装置用于对工件进行拍摄并判定工件种类；SCARA机器人根据视觉判定装置的判定结果将工件搬运至分拣转盘机构或者分拣料盘机构上；入库单元包括：均设置于安装机台上的料盘转移机构、料盘输送机构、料盘入库机构以及仓库货架；料盘输送机构位于分拣转盘机构的一侧，其用于输送料盘；料盘转移机构同时位于分拣料盘机构以及料盘输送机构的上方，料盘转移机构用于将分拣料盘机构上的料盘搬运至料盘输送机构上；料盘入库机构位于料盘输送机构及仓库货架之间，料盘入库机构用于将料盘输送机构上的料盘送入仓库货架。

根据本发明的一实施方式，上料机构包括上料支架、上料主动滚轴、上料从动滚轴、上料传送带以及上料驱动元件；上料支架设置于安装机台上；上料主动滚轴以及上料从动滚轴分别安装于上料支架的两端；上料传送带同时绕设于上料主动滚轴以及上料从动滚轴上；上料驱动元件位于上料支架的一侧，并且上料驱动元件的一端与上料主动滚轴连接。

根据本发明的一实施方式，视觉判定装置包括摄像支架、摄像元件以及摄像检测传感器；摄像支架设置于上料支架，摄像元件设置于摄像支架并位于上料传送带的上方，摄像检测传感器设置于上料支架并且位于摄像元件的下方。

根据本发明的一实施方式，摄像元件为CCD摄像头。

根据本发明的一实施方式，SCARA机器人包括：机械手以及设置于机械手上的吸盘。

根据本发明的一实施方式，分拣转盘机构包括：分割器、工件转盘以及转盘驱动元件；分割器设置于安装机台上，其中分割器具有箱体、位于箱体顶端的输出轴以及位于箱体上的传动轴；工件转盘与输出轴连接；转盘驱动元件设置于箱体的一侧，并且转盘驱动元件的一端与传动轴连接。

根据本发明的一实施方式，分拣料盘机构包括：第一固定座、第二固定座、推送板、推送滑轨、推送驱动元件以及容置挡板；第一固定座与第二固定座邻接并且两者均设置于安装机台上；推送驱动元件及推送滑轨平行设置于第一固定座上；推送板滑动设置于推送滑轨上，并且推送板与推送驱动元件的一端连接；容置挡板设置于第二固定座的上方，其用于堆叠容置多个料盘；容置挡板与第二固定座之间具有一送料间隙；推送驱动元件驱动推送板将位于送料间隙内的料盘推送至第二固定座上。

根据本发明的一实施方式，料盘转移机构包括：转移支架、第一转移驱动元件、第一连接板、第二转移驱动元件、第二连接板、转移气夹以及两个夹紧板；转移支架设置于安装机台上；第一转移驱动元件设置于转移支架，并且第一转移驱动元件位于分拣料盘机构以及料盘输送机构的上方；第一连接板与第一转移驱动元件的一端连接；第二转移驱动元件设置于第一连接板；第二连接板与第二转移驱动元件的一端连接；转移气夹设置于第二连接板；两个夹紧板分别与转移气夹的输出端连接。

根据本发明的一实施方式，料盘输送机构包括：料盘输送支架、料盘输送主动滚轴、料盘输送从动滚轴、料盘输送传送带以及料盘输送驱动元件；料盘输送支架设置于的安装机台上；料盘输送主动滚轴以及料盘输送从动滚轴分别设置于料盘输送支架的两端；料盘输送传送带同时绕设料盘输送主动滚轴以及料盘输送从动滚轴；料盘输送驱动元件设置于料盘输送支架的一侧，并且料盘输送驱动元件的一端与料盘输送主动滚轴连接。

根据本发明的一实施方式，料盘入库机构包括：旋转驱动元件、旋转固定座、升降驱动元件、进退驱动元件以及承托板；旋转驱动元件设置于安装机台上，并且其位于料盘输送机构及仓库货架之间；旋转固定座设置于旋转驱动元件的顶端；升降驱动元件垂直设置于旋转固定座上；进退驱动元件垂直设置于升降驱动元件上；承托板设置于进退驱动元件上。

本发明区别于现有技术的有益效果是：本发明的机器人教学设备设计简单，体积小，使得本发明的机器人教学设备方便安装以及搬运，大大节省场地的使用空间，提高本发明的机器人教学设备的应用范围，同时，本发明的机器人教学设备高速运行仍不会对使用者造成危险，安全性能高，进一步推动其在教学过程中的应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中机器人教学设备的结构示意图；

图2为实施例中工件的结构示意图；

图3为实施例中料盘的立体示意图及仰视图；

图4为实施例中上料机构以及视觉判定装置的结构示意图；

图5为实施例中SCARA机器人的结构示意图；

图6为实施例中分拣转盘机构的结构示意图；

图7为实施例中分拣料盘机构的结构示意图；

图8为实施例中料盘转移机构的结构示意图；

图9为实施例中料盘输送机构的结构示意图；

图10为实施例中料盘入库机构的结构示意图；以及

图11为实施例中仓库货架的结构示意图。

附图标记说明：1、安装机台；2、上料分拣单元；3、入库单元；4、工件；5、料盘；51、放置槽；21、上料机构；22、视觉判定装置；23、SCARA机器人；24、分拣转盘机构；25、分拣料盘机构；31、料盘转移机构；32、料盘输送机构；33、料盘入库机构；34、仓库货架；211、上料支架；212、上料主动滚轴；213、上料从动滚轴；214、上料传送带；215、上料驱动元件；2151、上料主动轮；218、编码器；2181、同步轮；2141、上料端；2142、下料端；216、上料挡板；2161、上料凹槽；217、排序挡板；2171、排序凹槽；221、摄像元件；222、摄像支架；231、机械手；232、吸盘；241、分割器；242、工件转盘；243、转盘驱动元件；2411、箱体；2412、输出轴；2413、传动轴；2421、工件放置槽；2414、分割器从动轮；2431、转盘驱动主动轮；244、料盘检测传感器；251、第一固定座；252、第二固定座；253、推送板；254、推送滑轨；255、推送驱动元件；256、容置挡板；257、送料间隙；258、移动滑座；2521、避空凹槽；2522、固定挡块；2531、固定凹槽；259、料盘上料传感器；2561、条形槽；311、转移支架；312、第一转移驱动元件；313、第一连接板；314、第二转移驱动元件；315、第二连接板；316、转移气夹；317、夹紧板；321、料盘输送支架；322、料盘输送主动滚轴；323、料盘输送从动滚轴；324、料盘输送传送带；325、料盘输送驱动元件；3241、料盘上料端；3242、料盘下料端；3221、料盘输送主动轮；3251、料盘输送同步轮；326、到位挡板；327、顶升驱动元件；3271、顶升板；52、顶升凹槽；328、到位传感器；331、旋转驱动元件；332、旋转固定座；333、升降驱动元件；334、进退驱动元件；335、承托板；3331、丝杆；3332、移动座；3333、丝杆驱动电机；3351、连接端；3352、固定端；53、托起凹槽；341、货架主体；342、货架板；3411、货架竖板；3412、货架横板；343、入库槽位；344、行程开关。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

请参考图1至3所示，分别为实施例中机器人教学设备的结构示意图、工件的结构示意图以及实施例中料盘的立体示意图及仰视图。

本实施例提供一种机器人教学设备，其包括安装机台1以及安装于安装机台1上的上料分拣单元2以及入库单元3。本申请中的安装机台1采用铝型材通过连接角铝固定搭建而成，安装机台1的形状可根据实际使用情况进行改变，同时因其为铝材，整体重量轻，方便搬运。上料分拣单元2主要用于对工件4进行运输并且进行分拣，将铁质以及塑料两种不同材质的工件4进行分开放置，其中一种材质的工件放入料盘5内，而入库单元3对料盘5进行搬运并且将料盘5进行入库放置存储。本申请的机器人教学设备需要使用其中工件4采用圆柱形结构设计，当然也可采用其他形状结构设计，工件4具有铁质以及塑料两种材质，料盘5为方形结构并且具有多个放置槽51，当然也可采用给其他形状结构，料盘5通过多个放置槽51盛装工件，

其中上料分拣单元2包括上料机构21、视觉判定装置22、SCARA机器人23、分拣转盘机构24以及分拣料盘机构25。上料机构21、SCARA机器人23、分拣转盘机构24以及分拣料盘机构25均设置于安装机台1上，其中上料机构21用于传输工件4，视觉判定装置22设置于上料机构21上，视觉判定装置22用于对工件4进行拍摄并判定工件4种类，SCARA机器人23根据视觉判定装置22的判定结果将工件4搬运至分拣转盘机构24或者分拣料盘机构25上。

而入库单元3包括均设置于安装机台1上的料盘转移机构31、料盘输送机构32、料盘入库机构33以及仓库货架34，料盘输送机构32位于分拣转盘机构24的一侧，料盘输送机构32主要用于输送料盘5，料盘转移机构31同时位于分拣料盘机构25以及料盘输送机构32的上方，料盘转移机构31用于将分拣料盘机构25上的料盘5搬运至料盘输送机构32上，料盘入库机构33位于料盘输送机构32及仓库货架34之间，料盘入库机构33用于将料盘输送机构32上的料盘5送入仓库货架34。

请参考图4所示，其为实施例中实施例中上料机构以及视觉判定装置的结构示意图，上料机构21包括上料支架211、上料主动滚轴212、上料从动滚轴213、上料传送带214以及上料驱动元件215，上料支架211沿X轴方向设置于安装机台1上，上料主动滚轴212以及上料从动滚轴213分别安装于上料支架211的两端，其中上料主动滚轴212的一端延伸至上料支架211外用于与上料驱动元件215连接，上料传送带214同时绕设于上料主动滚轴212以及上料从动滚轴213上，上料驱动元件215位于上料支架211的一侧，并且上料驱动元件215的一端设置有一上料主动轮2151，上料主动轮2151与上料主动滚轴212的一端通过一传送皮带连接，上料驱动元件215驱动上料主动滚轴212旋转，然后利用摩擦力使上料传送带214带动上料从动滚轴213旋转，从而实现运输工件4的目的。在本实施中，上料机构21还包括一编码器218，编码器218的一端设置有同步轮2181，编码器218的同步轮2181与上料驱动元件215的上料主动轮2151通过一传送皮带进行连接，同步轮2181与上料主动轮2151同步旋转，利用编码器218监控上料驱动元件215的运转，从而监控上料传送带214的运输速度。在本申请中的上料驱动元件215采用结构简单、操作方便、性价比高的三相异步电机，当然也可采用其他驱动元件能达到驱动上料主动滚轴212旋转的目的即可。

具体的，上料传送带214具有上料端2141及下料端2142，上料传送带214的传输方向为上料端2141朝向下料端2142。为了保证上料过程中，投入工件4时不影响上料机构21的运作，上料机构21还设置有一上料挡板216，上料挡板216设置于上料支架211的一端，并且上料挡板216位于上料传送带214的上料端2141的上方，上料挡板216用于限制工件4的上料区域，上料挡板216设置有一与上料传送带214对应的上料凹槽2161，其中上料凹槽2161的宽度小于上料传送带214的宽度，使得由上料凹槽2161处放入的工件4只能落入上料传送带214上，进而控制工件4的上料区域。另外，为了保证上料过程中的SCARA机器人23能更快夹取工件4进行，上料机构21还设置有一排序挡板217，通过排序挡板217阻挡工件4移动并将多个工件沿直线排序，排序挡板217设置于上料支架211上与上料挡板216相对的一端，在一实施例中，排序挡板217上设置有一排序凹槽2171，并且排序凹槽2171的槽口宽度大于其槽身宽度，更加有利于工件4的排序。

进一步地，请参继续考图4所示，视觉判定装置22包括摄像支架221、摄像元件222以及摄像检测传感器223，摄像支架221设置于上料支架211，摄像元件222设置于摄像支架221并位于上料传送带214的上方，摄像检测传感器223设置于上料支架211并且位于摄像元件222的下方，特别地，摄像元件222的摄像区域对应上料凹槽2161的位置，在上料传送带214的前端部分进行摄像分析工件4的种类，可预留更多的生产时间给SCARA机器人23进行响应。当摄像检测传感器223检测到上料传送带214上的工件4时，摄像元件222进行摄像。在本实施例中，摄像支架221为可调节支架，其可调机摄像元件222的高度，而摄像元件222采用体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性CCD摄像头，摄像检测传感器223采用红外传感器或者超声波传感器中的一种。

进一步地，请参考图5所示，其为实施例中SCARA机器人的结构示意图，SCARA机器人23具有机械手231以及设置于机械手231上的吸盘232，机械手231采用型号为LS3-401S爱普生机器手，该型号具有运行稳定、抓取精准的优点，可提高分拣精度和效率，也便于长久工作使用，吸盘232还与外部的真空设备连接，吸盘232利用真空吸取工件4。

进一步地，请参考图6所示，其为实施例中分拣转盘机构的结构示意图，分拣转盘机构24包括分割器241、工件转盘242以及转盘驱动元件243，分割器241设置于安装机台1上，其中上料机构21、分割器241、分拣料盘机构25依次设置，可节省SCARA机器人23的工作行程。具体的，分割器241具有箱体2411、位于箱体2411顶端的输出轴2412以及位于箱体2411上的传动轴2413，当传动轴2413旋转时，输出轴2412亦跟着旋转。在本实施例中，分割器241采用型号为ED2.8的三共分割器，其具有振动小，噪声低、运转平稳的特性。工件转盘242与输出轴2412连接，并且工件转盘242上设置有多个用于放置工件4的工件放置槽2421，每个工件放置槽2421的大小、形状与工件4匹配，并且多个工件放置槽2421分布于同一圆周上，可方便SCARA机器人23将工件4放置于工件转盘242上。转盘驱动元件243设置于箱体2411的一侧，并且转盘驱动元件243的一端与传动轴2413连接，转盘驱动元件243驱动传动轴2413旋转从而带动工件转盘242进行旋转。在一实施例中，输出轴2412上设置有一分割器从动轮2414，转盘驱动元件243的一端设有转盘驱动主动轮2431，转盘驱动主动轮2431与分割器从动轮2414通过一传动皮带连接，通过转盘驱动主动轮2431、分割器从动轮2414以及一传动皮带可使传动过程更加稳定。在本申请中，转盘驱动元件243同样采用三相异步电机，此处不在赘述。

具体应用时，分拣转盘机构24还设有一料盘检测传感器244，料盘检测传感器244通过一钣金支架设置于工件转盘242的上方，料盘检测传感器244用于对应工件放置槽2421是否存在工件4，若存在工件4，则SCARA机器人23停止夹取工件4至工件转盘242上，若不存在工件4，则转盘驱动元件243驱动工件转盘242旋转，使对应的空工件放置槽2421移动至预设位置等待SCARA机器人23放置工件4。在本申请中，料盘检测传感器244采用超声波传感器，当然也可采用其他传感器能达到检测对应工件4有无在工件放置槽2421内的目的即可。

进一步地，请参考图7所示，其为实施例中分拣料盘机构的结构示意图，分拣料盘机构25包括第一固定座251、第二固定座252、推送板253、推送滑轨254、推送驱动元件255以及容置挡板256。第一固定座251与第二固定座252邻接并且两者均设置于安装机台1上，推送驱动元件255及推送滑轨254平行设置于第一固定座251上，推送板253滑动设置于推送滑轨254上，并且推送板253与推送驱动元件255的一端连接，推送驱动元件255驱动推送板253于推送滑轨254上进行滑动，容置挡板256通过一钣金支架设置于第二固定座252的上方，容置挡板256采用矩形框结构，当然也可采用其他结构，只要容置挡板256整体结构与料盘5结构相匹配即可，容置挡板256主要其用于堆叠容置多个空料盘5，容置挡板256与第二固定座252之间具有一送料间隙257，推送驱动元件255驱动推送板253将位于送料间隙257内的料盘5推送至第二固定座252上，从而使料盘5上料至第二固定座252上。在本申请中推送驱动元件255采用气缸，当然也可采用其他驱动元件能达到驱动推送板253移动的目的即可。

请继续参考图7所示，在一实施例中，为了使料盘5的上料过程更加稳定可靠，推送板253通过一移动滑座258设置于推送滑轨254上，并且第二固定座252上设置有一避空凹槽2521，避空凹槽2521与移动滑座258相匹配，推送滑轨254的一端由第一固定座251上延伸至避空凹槽2521的下方，使得推送板253将料盘5由送料间隙257上推送至第二固定座252上行程更长，使料盘5可被推离容置挡板256距离更长，避免对下次料盘5的上料造成影响。

请继续参考图7所示，在另一实施例中，为了保证料盘5上料至第二固定座252上后更加稳定，所述第二固定座252上设置有一固定挡块2522，通过固定挡块2522阻挡料盘5在第二固定座252上移动，从而使料盘5上料至第二固定座252后进行定位，设计简单，定位效果明显。

请继续参考图7所示，在另一实施例中，推送板253的中部位置设有一固定凹槽2531，固定凹槽2531形状大小与料盘5相匹配，在推送板253对料盘5进行上料过程中通过固定凹槽2531进行固定，从而防止限制料盘5在被推动过程中发生晃动或者脱离推送板253，进一步加强对料盘5上料过程的稳定性。

请继续参考图7所示，在另一实施例中，为了监控容置挡板256内料盘5存储状况，分拣料盘机构25还设置有一料盘上料传感器259，容置挡板256上对应的两个侧面分别设有一条形槽2561，料盘上料传感器259设置于容置挡板256的一侧并且与两个条形槽2561位于同一直线上。当容置挡板256内存有料盘5时，料盘上料传感器259的探测信号通过容置挡板256内的料盘5被反射至料盘上料传感器259的接收端，此时机器人教学设备判定还有空料盘5，设备继续运作；当容置挡板256内物料盘5时，料盘上料传感器259的探测信号直接穿过两个条形槽2561，无探测信号反射，此时机器人教学设备判定无空料盘5，设备停止运作。在本实施例中，料盘上料传感器259采用红外传感器或者超声波传感器中一种。

进一步地，请参考图8所示，其为实施例中料盘转移机构的结构示意图，料盘转移机构31包括转移支架311、第一转移驱动元件312、第一连接板313、第二转移驱动元件314、第二连接板315、转移气夹316以及两个夹紧板317，转移支架311沿垂直于安装机台1的方向设置于安装机台1上，在本实施例中，转移支架311同样是由铝型材构成，使得转移支架311的安装能与安装机台1更加匹配，第一转移驱动元件312设置于转移支架311的顶端，并且第一转移驱动元件312位于分拣料盘机构25以及料盘输送机构32的上方，第一连接板313与第一转移驱动元件312的一端连接，第二转移驱动元件314设置于第一连接板313，第二连接板315与第二转移驱动元件314的一端连接，转移气夹316设置于第二连接板315，两个夹紧板317分别与转移气夹316的输出端连接。在料盘转移机构31对料盘5进行转移过程中，第一转移驱动元件312驱动第一连接板313沿Y轴方向移动，第二转移驱动元件314驱动第二连接板315沿Z轴方向移动，转移气夹316驱动两个夹紧板317对料盘5进行夹紧或者松开。在本申请中，第一转移驱动元件312以及第二转移驱动元件314为气缸，当然也可为其他驱动元件能实现驱动第一连接板313以及第二连接板315按前面所述方向进行移动即可。

进一步地，请参考图9所示，其为实施例中料盘输送机构的结构示意图，料盘输送机构32包括料盘输送支架321、料盘输送主动滚轴322、料盘输送从动滚轴323、料盘输送传送带324以及料盘输送驱动元件325，料盘输送支架321设置于安装机台1上，料盘输送主动滚轴322以及料盘输送从动滚轴323分别设置于料盘输送支架321的两端，料盘输送传送带324同时绕设料盘输送主动滚轴322以及料盘输送从动滚轴323，料盘输送驱动元件325设置于料盘输送支架321的一侧，并且料盘输送驱动元件325的一端与料盘输送主动滚轴322连接，料盘输送传送带324具有料盘上料端3241以及料盘下料端3242，料盘输送驱动元件325驱动料盘输送主动滚轴322旋转，从而通过料盘输送传送带324带动料盘输送从动滚轴323旋转，实现将料盘5由料盘输送传送带324的料盘上料端3241运送至料盘下料端3242的目的。在本实施例中，料盘输送主动滚轴322的一端设置有一料盘输送主动轮3221，料盘输送驱动元件325的一端设置有料盘输送同步轮3251，料盘输送主动轮3221与料盘输送同步轮3251通过一传动皮带进行连接，通过料盘输送主动轮3221、料盘输送同步轮3251以及一传动皮带进行传动，可提高料盘输送传送带324运输料盘5的稳定性。在本申请中，料盘输送驱动元件325采用直流电机，当然也采用其他驱动元件能达到驱动料盘输送主动滚轴322旋转的目的即可。

请继续参考图9所示，在一实施例中，料盘输送机构32还设置有两个到位挡板326，两个到位挡板326分别设置于料盘输送支架321的两端，并且两个到位挡板326均位于料盘输送传送带324的上方，并且其中一个到位挡板326对应料盘输送主动滚轴322，另一个到位挡板326对应料盘输送从动滚轴323，通过两个到位挡板326分别阻挡料盘5的移动，防止料盘5脱离料盘输送传送带324的运输范围。

请继续参考图3及9所示，在另一实施例中，料盘输送机构32还设置有顶升驱动元件327，顶升驱动元件327设置于料盘输送支架321上，并且顶升驱动元件327位于其中一到位挡板326的下方，其中顶升驱动元件327对应料盘下料端3242，顶升驱动元件327的顶端连接有一顶升板3271，顶升驱动元件327通过顶升板3271将料盘5顶升至半空，更方便料盘入库机构33对料盘5的抓取。为了使顶升驱动元件327对料盘5的顶升过程更加平稳，料盘5的底部还设有一顶升凹槽52，该顶升凹槽52与顶升板3271形状匹配，顶升过程中，顶升板3271卡设于顶升凹槽52内，可放置料盘5在顶升过程中发生移动导致掉落。在本申请中，顶升驱动元件327采用气缸，当然也可采用其他驱动元件能达到驱动顶升板3271进行顶升的目的即可。

请继续参考图9所示，在另一实施例中，料盘输送机构32还设置有一到位传感器328设置于料盘输送支架321上，并且到位传感器328位于顶升驱动元件327的一侧，到位传感器328用于感应料盘，当到位传感器328感应到料盘5时，顶升驱动元件327自动顶起料盘5，若到位传感器328没有感应到料盘5时，顶升驱动元件327无动作。

进一步地，请参考图10所示，其为实施例中料盘入库机构的结构示意图，料盘入库机构33包括旋转驱动元件331、旋转固定座332、升降驱动元件333、进退驱动元件334以及承托板335，旋转驱动元件331设置于安装机台1上，并且旋转驱动元件331位于料盘输送机构32及仓库货架34之间，旋转固定座332设置于旋转驱动元件331的顶端，升降驱动元件333垂直设置于旋转固定座332上，进退驱动元件334垂直设置于升降驱动元件333上，承托板335与进退驱动元件334的一端连接。旋转驱动元件331驱动旋转固定座332于XY平面上进行旋转，升降驱动元件333驱动进退驱动元件334沿Z轴方向进行升降移动，进退驱动元件334驱动承托板335沿进退驱动元件334的长度方向进行移动。在本申请中，旋转驱动元件331采用旋转气缸，升降驱动元件333与进退驱动元件334结构相同，两者均包括丝杆3331、移动座3332以及丝杆驱动电机3333，其中丝杆驱动电机3333与丝杆3331连接，移动座3332设置于丝杆3331上，丝杆驱动电机3333通过驱动丝杆3331旋转继而控制移动座3332于丝杆3331上进行移动，其中进退驱动元件334设置在升降驱动元件333的移动座3332上，而承托板335设置在进退驱动元件334的移动座3332上，并且丝杆驱动电机3333采用步进电机。具体应用时，承托板335具有连接端3351以及固定端3352，其中固定端3352呈叉状，承托板335通过连接端3351设置于进退驱动元件334上，承托板335通过固定端3352托起料盘5，料盘5的底部设置有与固定端3352形状匹配的的多个托起凹槽53，叉状的固定端3352与托起凹槽53配合，可避免托起过程中料盘5发生偏转而导致掉落，加强托起过程的稳定性。

更进一步地，请参考图11所示，其为实施例中仓库货架的结构示意图，仓库货架34包括货架主体341以及多个货架板342；所述货架主体341具有两个货架竖板3411以及分别连接两个货架竖板3411的货架横板3412，通过两个货架竖板3411以及一货架横板3412构成的货架主体341呈矩形结构，设计简单、成本低，每个货架竖板3411的内壁上沿垂直于安装机台1方向均匀分布多个货架板342，每一货架竖板3411上的一货架板342与另一货架竖板3411上的一货架板342对应，对应的两个货架板342位于同一水平面上并且与两个货架竖板342的内壁构成一入库槽位343，入库槽位343用于放置料盘5，多个入库槽位343在货架主体341上呈垂直分布，与料盘入库机构33的作动过程相对应。

在一实施例中，为了监控每一入库槽位343的存储情况，仓库货架34还设置有与入库槽位343数量相同的多个行程开关344，每个行程开关344对应一入库槽位343，并且每一行程开关344触发端位于一入库槽位343内。当一料盘5被料盘入库机构33送入一入库槽位343内时，该料盘5触发行程开关343的触发端，从而控制料盘入库机构33停止进行入库动作，保证料盘5的放置位置在预设位置，提高入库过程的准确性。

本实施例中机器人教学设备还设置有一控制系统，该控制系统设置于红机器人教学设备的内部并且分别与上料机构21、SCARA机器人23、分拣转盘机构24、分拣料盘机构25、料盘转移机构31、料盘输送机构32以及料盘入库机构33的驱动元件连接，控制系统控制对应的驱动元件达到以上说明中所述的所有作动过程。控制系统还与编码器218、摄像元件222、料盘检测传感器244、料盘上料传感器259、到位传感器328以及行程开关344连接，实现以上说明中所述的所有控制过程。

以下对本发明的机器人教学设备的运作原理进行详细说明：

在设备运作之前，将多个的料盘5放置在容置挡板256内，启动设备，然后将铁质以及塑料两种不同材质的工件4由上料传送带214的上料端2141放入。

上料驱动元件215驱动上料主动滚轴212旋转，然后利用摩擦力使上料传送带214带动上料从动滚轴213旋转，从而使工件4于上料传送带214朝下料端2142运输，经过摄像检测传感器223时，触发摄像元件222对工件4进行拍照并分析工件4的材质，工件4运输至上料传送带214的下料端2142后，在排序挡板217的作用下排列成一直线；同时，料盘上料传感器259检测到容置挡板256内存有料盘5，推送驱动元件255驱动推送板253将位于送料间隙257内的料盘5推送至第二固定座252上，从而使料盘5上料至第二固定座252上。

然后SCARA机器人23通过机械手231带动吸盘232移动以及利用吸盘232吸取工件4分别将工件4分拣至分拣转盘机构24以及分拣料盘机构25中。

其中SCARA机器人23将铁质工件4分拣至工件转盘242上对应的工件放置槽2421内，每当工件转盘242上增加一件铁质工件4，转盘驱动元件243驱动传动轴2413旋转从而带动工件转盘242进行旋转，使得对应的空工件放置槽2421移动至预设位置，当料盘检测传感器244检测到存在工件4，则SCARA机器人23停止夹取工件4至工件转盘242上。

其中SCARA机器人23将塑料工件4分拣至第二固定座252上的料盘5的放置槽51内，当放置预设的数量后，第一转移驱动元件312驱动第一连接板313沿Y轴方向移动使转移气夹316位于装载了工件4的料盘5上方，转移气夹316驱动两个夹紧板317张开，然后第二转移驱动元件314驱动第二连接板315沿Z轴方向移动使转移气夹316的两个夹紧板317分别位于料盘5的两侧，接着转移气夹316驱动两个夹紧板317对料盘5进行夹紧，然后第一转移驱动元件312、第二转移驱动元件314以及转移气夹316以同样的运作原理将装满工件4的料盘5放置于料盘输送传送带324上，料盘输送驱动元件325驱动料盘输送主动滚轴322旋转，从而通过料盘输送传送带324带动料盘输送从动滚轴323旋转，实现将料盘5由料盘输送传送带324的料盘上料端3241运送至料盘下料端3242，此时，当到位传感器328感应到料盘5，顶升驱动元件327通过顶升板3271将料盘5顶升至半空。此时，进退驱动元件334与料盘5对应，进退驱动元件334驱动承托板335沿进退驱动元件334的长度方向进行移动直至承托板335的固定端3352位于料盘5的下方，接着升降驱动元件333驱动进退驱动元件334沿Z轴方向升起预设高度从而使承托板335利用固定端3352托起料盘5，然后顶升驱动元件327复位，旋转驱动元件331驱动旋转固定座332于XY平面上进行旋转预设角度，从而使进退驱动元件334对应仓库货架34，此时升降驱动元件333驱动进退驱动元件334沿Z轴方向再次升起使进退驱动元件334对应仓库货架34的最顶端处的入库槽位343，接着进退驱动元件334驱动承托板335沿进退驱动元件334的长度方向进行移动直至将料盘5送入入库槽位343，然后料盘5触发行程开关343的触发端，进退驱动元件334停止工作，升降驱动元件333复位，然后进退驱动元件334复位，旋转驱动元件331复位，此时完成料盘5的入库。

本发明的机器人教学设备重复上述动作，将工件4进行分拣以及将料盘5进行入库。

综上所述，本发明的机器人教学设备设计简单，体积小，使得本发明的机器人教学设备方便安装以及搬运，大大节省场地的使用空间，提高本发明的机器人教学设备的应用范围，同时，本发明的机器人教学设备高速运行仍不会对使用者造成危险，安全性能高，进一步推动其在教学过程中的应用。

上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人教学设备，其特征在于，包括：

安装机台(1)；以及

安装于所述安装机台(1)上的上料分拣单元(2)以及入库单元(3)；

其中所述上料分拣单元(2)包括：上料机构(21)、视觉判定装置(22)、SCARA机器人(23)、分拣转盘机构(24)以及分拣料盘机构(25)；所述上料机构(21)、SCARA机器人(23)、分拣转盘机构(24)以及分拣料盘机构(25)均设置于所述安装机台(1)上；其中所述上料机构(21)用于传输工件；所述视觉判定装置(22)设置于所述上料机构(21)上，所述视觉判定装置(22)用于对工件进行拍摄并判定工件种类；所述SCARA机器人(23)根据视觉判定装置(22)的判定结果将工件搬运至分拣转盘机构(24)或者分拣料盘机构(25)上；

所述入库单元(3)包括：均设置于所述安装机台(1)上的料盘转移机构(31)、料盘输送机构(32)、料盘入库机构(33)以及仓库货架(34)；所述料盘输送机构(32)位于所述分拣转盘机构(24)的一侧，其用于输送料盘；所述料盘转移机构(31)同时位于所述分拣料盘机构(25)以及料盘输送机构(32)的上方，所述料盘转移机构(31)用于将分拣料盘机构(25)上的料盘搬运至料盘输送机构(32)上；所述料盘入库机构(33)位于所述料盘输送机构(32)及仓库货架(34)之间，所述料盘入库机构(33)用于将料盘输送机构(32)上的料盘送入仓库货架(34)。

2.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述上料机构(21)包括上料支架(211)、上料主动滚轴(212)、上料从动滚轴(213)、上料传送带(214)以及上料驱动元件(215)；所述上料支架(211)设置于所述安装机台(1)上；所述上料主动滚轴(212)以及上料从动滚轴(213)分别安装于所述上料支架(211)的两端；所述上料传送带(214)同时绕设于所述上料主动滚轴(212)以及上料从动滚轴(213)上；所述上料驱动元件(215)位于所述上料支架(211)的一侧，并且上料驱动元件(215)的一端与上料主动滚轴(212)连接。

3.根据权利要求2所述的机器人教学设备，其特征在于，所述视觉判定装置(22)包括：摄像支架(221)、摄像元件(222)以及摄像检测传感器(223)；所述摄像支架(221)设置于所述上料支架(211)，所述摄像元件(222)设置于所述摄像支架(221)并位于所述上料传送带(214)的上方，所述摄像检测传感器(223)设置于所述上料支架(211)并且位于所述摄像元件(222)的下方。

4.根据权利要求3所述的机器人教学设备，其特征在于，所述摄像元件(222)为CCD摄像头。

5.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述SCARA机器人(23)包括：机械手(231)以及设置于所述机械手(231)上的吸盘(232)。

6.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，分拣转盘机构(24)包括：分割器(241)、工件转盘(242)以及转盘驱动元件(243)；所述分割器(241)设置于所述安装机台(1)上，其中所述分割器(241)具有箱体(2411)、位于所述箱体(2411)顶端的输出轴(2412)以及位于所述箱体(2411)上的传动轴(2413)；所述工件转盘(242)与所述输出轴(2412)连接；所述转盘驱动元件(243)设置于所述箱体(2411)的一侧，并且所述转盘驱动元件(243)的一端与所述传动轴(2413)连接。

7.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述分拣料盘机构(25)包括：第一固定座(251)、第二固定座(252)、推送板(253)、推送滑轨(254)、推送驱动元件(255)以及容置挡板(256)；所述第一固定座(251)与第二固定座(252)邻接并且两者均设置于安装机台(1)上；所述推送驱动元件(255)及推送滑轨(254)平行设置于所述第一固定座(251)上；所述推送板(253)滑动设置于所述推送滑轨(254)上，并且所述推送板(253)与推送驱动元件(255)的一端连接；所述容置挡板(256)设置于所述第二固定座(252)的上方，其用于堆叠容置多个料盘；所述容置挡板(256)与第二固定座(252)之间具有一送料间隙(257)；所述推送驱动元件(255)驱动所述推送板(253)将位于送料间隙(257)内的料盘推送至第二固定座(252)上。

8.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述料盘转移机构(31)包括：转移支架(311)、第一转移驱动元件(312)、第一连接板(313)、第二转移驱动元件(314)、第二连接板(315)、转移气夹(316)以及两个夹紧板(317)；所述转移支架(311)设置于所述安装机台(1)上；所述第一转移驱动元件(312)设置于转移支架(311)，并且所述第一转移驱动元件(312)位于所述分拣料盘机构(25)以及料盘输送机构(32)的上方；所述第一连接板(313)与所述第一转移驱动元件(312)的一端连接；所述第二转移驱动元件(314)设置于所述第一连接板(313)；所述第二连接板(315)与所述第二转移驱动元件(314)的一端连接；所述转移气夹(316)设置于所述第二连接板(315)；两个所述夹紧板(317)分别与所述转移气夹(316)的输出端连接。

9.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述料盘输送机构(32)包括：料盘输送支架(321)、料盘输送主动滚轴(322)、料盘输送从动滚轴(323)、料盘输送传送带(324)以及料盘输送驱动元件(325)；所述料盘输送支架(321)设置于所述的安装机台(1)上；所述料盘输送主动滚轴(322)以及料盘输送从动滚轴(323)分别设置于所述料盘输送支架(321)的两端；所述料盘输送传送带(324)同时绕设所述料盘输送主动滚轴(322)以及料盘输送从动滚轴(323)；所述料盘输送驱动元件(325)设置于所述料盘输送支架(321)的一侧，并且所述料盘输送驱动元件(325)的一端与所述料盘输送主动滚轴(322)连接。

10.根据权利要求1所述的机器人教学设备，其特征在于，所述料盘入库机构(33)包括：旋转驱动元件(331)、旋转固定座(332)、升降驱动元件(333)、进退驱动元件(334)以及承托板(335)；所述旋转驱动元件(331)设置于所述安装机台(1)上，并且其位于所述料盘输送机构(32)及仓库货架(34)之间；所述旋转固定座(332)设置于所述旋转驱动元件(331)的顶端；所述升降驱动元件(333)垂直设置于所述旋转固定座(332)上；所述进退驱动元件(334)垂直设置于所述升降驱动元件(333)上；所述承托板(335)设置于所述进退驱动元件(334)上。