CN108673478B - 流水线机器人模拟操作实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明申请属于教学设备技术领域，具体公开了一种流水线机器人模拟操作实训系统，包括工作台，工作台上设有机器人安装区、机器人操作区和机器人控制区，机器人安装区安装有机器人；机器人包括移动座和机械手，移动座包括支板，支板为矩形且垂直固定在工作台上的机器人安装区内；支板位于机器人操控区的一侧且靠近支板每条边的边缘处均设有滑轨，滑轨内滑动设有气缸，气缸的活塞杆垂直于气缸所在的滑轨，四个气缸的活塞杆端部固定设有同一安装块，机器人控制区内设有用于控制机械手的控制单元。与现有技术相比，本实训系统造价低、安全系数高，可实现多种流水机器人的模拟操作，从而使学生们可以自己模拟操作流水线机器人。

Description

流水线机器人模拟操作实训系统

技术领域

本发明属于教学设备技术领域，具体公开了一种流水线机器人模拟操作实训系统。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作，机器人更适合于代替需要多次重复，操作流程较为单一的工作，因此机器人在工业上应用越来越广泛。

在工业生产中，为了提高生产效率通常采用流水线的方式进行生产，而流水线的生产方式就导致较多人工需要多次重复简单的工序，为了降低人工成本，在此类工序上多采用流水线机器人代替人工。流水线机器人主要包括可移动的底座和完成工序的机械手，机械手安装于底座上，通过底座来移动机械手的位置，通过机械手完成焊接、抓取、喷涂、涂胶、码垛等操作，这类流水线机器人通常是根据需要流水线上所需的操作而研究制造的。

在流水线机器人研究制造方面，学校也十分重视相关教育课程，为了学生们能够较好的学习研究流水线机器人，通常需要学生们直接接触和亲自操作流水线机器人。由于流水线结构复杂种类较多且复杂，造价又比较高，为此学校相关实训设备比较匮乏；学校会带领学生直接去工厂参观，而这种情况由于学生们没有经验，操作安全性较低，通常不允许亲自操作，导致学生较难实际接触到机器人。另外，此类设备通常较为复杂，具有电控部分结构，在实训教学中，学生也比较难理解具体的结构。

发明内容

本发明的目的在提供一种流水线机器人模拟操作实训系统，以解决学校教育中，学生较难亲自对流水线机器人进行实训操作的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：流水线机器人模拟操作实训系统，包括工作台，所述工作台上设有机器人安装区、机器人操作区和机器人控制区，所述机器人安装区安装有机器人；所述机器人包括移动座和机械手，所述移动座包括支板，所述支板为矩形且垂直固定在工作台上的机器人安装区内；所述支板位于机器人操作区的一侧且靠近支板每条边的边缘处均设有滑轨，所述滑轨内滑动设有气缸，所述气缸的活塞杆垂直于气缸所在的滑轨，相互平行的滑轨上所滑动连接的气缸其活塞杆相对设置，四个气缸的活塞杆端部固定设有同一安装块；所述机械手可拆卸的安装在安装块远离支板的一端，所述机器人控制区内设有用于控制机械手的控制单元；

所述机器人控制区设有控制块，所述控制块内部设有通道，所述通道内设有直径大于通道且中心线垂直于通道中心线的圆形槽，所述圆形槽内设有泵轮；所述泵轮中心处设有轴杆，所述轴杆的一端穿过圆环槽的内壁伸出控制块外部，所述轴杆位于控制块外的一端设有转盘；所述通道的两端均连通有第一支管和第二支管，两个第一支管远离通道的一端对应与两个相互平行的滑轨上的气缸连通，两个第二支管远离通道的一端对应与另外两个相互平行的滑轨上的气缸连通，第一支管和第二支管上均设有截止阀；所述气缸、第一支管、第二支管、通道、圆环槽内均充满气压介质，所述泵轮转动可将通道一端的气压介质转移到通道另一端。

本基础方案的工作原理在于：本实训系统使用时可根据需要在安装块上安装所需工序的机械手，并在机器人操作区放上待零部件，在机器人控制区操控机械手对应的控制单元和移动安装块对应的控制部分完成相关具体工序操作。

移动安装块，根据安装块所需移动的位置进行移动。打开第二支管上的截止阀，关闭第一支管上的截止阀，转动转盘带动轴杆转动，从而使泵轮转动；泵轮转动可将相互平行的滑轨上两个气缸中的气压介质进行转移，即一个气缸的气压介质在泵轮的泵压作用下依次通过第一支管、通道、泵轮、通道、第一支管转移至另气缸中，使前一气缸中气压介质减少活塞杆收缩，后一气缸中气压介质增加活塞杆伸出，从而安装块沿与这两条滑轨垂直的方向移动，进而将机械手移动到所需位置，改变转盘转动方向即可使安装块在此方向上反向移动；在朝此方向移动安装块时，由于气缸均滑动设置在滑槽内，另外两边的气缸会被活塞杆带动在滑槽内移动，从而避免另外两个滑槽内的气缸影响安装块的移动。当需要在另一个方向移动安装块时，打开第一支管上的截止阀，关闭第二支管上的截止阀，正反向转动转盘，同理可使安装块在另一方向上移动，从而使安装块可移动至支板侧面上的任意位置；由于支板垂直固定在工作台上的机器人安装区内，滑槽和气缸均位于支板靠近机器人操作区的一侧，从而实现将安装块远离支板的一端移动至机器人操作区上方的任意位置，即可将机械手移动至机器人操作区上方的任意位置，进而便于机器人在机器人操作区对零部件完成相关操作工序。

本实训系统中，机械手可根据需要，安装市面上已有的焊接、抓取、喷涂、涂胶、码垛机械手，从而实现对不同机器人的实训学习。

本基础方案的有益效果在于：

1、通过两个活塞杆相对设置的气缸，并将两个气缸通过第一支管或第二支管，以及通道连通，通过泵轮改变两个气缸中的气压介质，从而改变两个气缸的活塞杆伸出的多少，从而改变安装块在两个气缸之间的位置，同时通过将气缸滑动设置在沿支板每条边对应的滑槽内，从而避免一个方向的气缸活塞杆移动安装块，另一个方向的造成干扰；此种设置可将安装块向支板位于滑槽围成的范围内的任意位置进行移动，从而便于控制机械手的位置。

2、本实训系统中，较多简单的机械结构实现相关操作，造价低，且通过可通过手动操作实现相关工序，从而使学生们能较好的学习和理解到流水机器人的结构，可掌握更多机械结构相关知识。

3、本实训系统主要通过手动产生动力完成相关操作，一方面可使相关过程缓慢进行，便于学生观察和学习，另一方面也大大增加了安全系数，可使绝大多数学生亲自操作，模拟流水线机器人的操作步骤，更利于学生们学习和理解机器人相关知识。

4、本实训系统可适用于安装多种机械手，从而实现对多种流水线机器人的模拟操作，进而能够使学生们能够快速学习到不同流水机器人的相关知识。

与现有技术相比，本实训系统造价低、安全系数高，可实现多种流水机器人的模拟操作，从而使学生们可以自己模拟操作流水线机器人。

进一步，所述控制块上设有步进电机，所述步进电机的输出轴上设有主齿轮，所述轴杆上设有与主齿轮啮合的从齿轮，所述控制块上设有控制步进电机的控制开关。

在需要快速控制安装块移动时，可通过控制开关控制步进电机正反转，从而使轴杆和泵轮快速转动，气压介质快速转移，进而使安装块快速移动。

进一步，所述机器人操作区的工作台上设有半球形的凹槽，凹槽内滑动连接有台座，所述台座为矩形体结构，台座的下端四角处设有滚轮；所述台座的下端设有通电时改变磁性的电磁铁，所述凹槽的内壁嵌设有与电磁铁通电时相斥的磁块，所述台座的侧面设有控制电磁铁通电的按压开关。

在通过本实训系统模拟流水线机器人操作工序的过程中，如果出现需要将机械手或零部件倾斜进行加工，可通过按压开关使电磁铁通电，电磁铁通电后磁性改变将与磁块相斥，此时推动台座的侧面，使台座的下端在凹槽中移动；由于凹槽为半球形，台座在凹槽内移动则使台座的上端偏斜，待台座的上端偏斜至所需角度时放开按压开关，电磁铁断电后磁性改变，与磁块相吸，从而使偏斜的位置得以固定；台座下端的滚轮可利于台座在凹槽内推动时移动。

进一步，所述台座内设有相互连通的第一腔道和第二腔道，所述第一腔道和第二腔道相互垂直，所述第二腔道的中心线与台座的竖直中心线平行；所述第一腔道内滑动设有拉块，所述拉块与按压开关位于台座的同一侧，第一腔道内设有用于复位拉块的支撑弹簧，所述第二腔道内设有与凹槽内部相抵的抵块，所述电磁铁位于抵块的下端。

在按压开关移动台座的同时，需要拉动拉块使第二腔道的空气转移到第一腔道内，从而使抵块上移不与凹槽内表面相抵。抵块在支撑弹簧的作用下下移与凹槽的内表面相抵，同时放开按压开关，位于抵块下端的电磁铁断电与凹槽内表面相抵，从而使台座的位置较为稳固的处于所需位置。

进一步，所述拉块与按压开关位于台座的不同侧面，所述抵块下端为与凹槽内表面贴合的弧形面。

便于同时对拉块的拉动作用和对按压开关的按压作用，抵块的下端为与凹槽内表面贴合的弧形面，则可使抵块与凹槽内表面更为贴合，从而使台座的位置更为稳固。

进一步，所述第二腔道的中心线与台座的竖直中心线重合设置，所述第一腔道和第二腔道内设有液压油。

第二腔道的位置设置和液压油的设置，进一步加强了台座的稳定性。

附图说明

图1是本发明流水线机器人模拟操作实训系统实施例的主视图；

图2是本发明流水线机器人模拟操作实训系统实施例的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：工作台10、支板20、滑槽21、气缸22、安装块23、机械手24、控制单元25、控制块30、通道31、圆形槽32、泵轮33、第一支管34、第二支管35、截止阀36、步进电机40、主齿轮41、从齿轮42、控制开关43、转盘44、手柄45、凹槽50、磁块51、台座52、滚轮53、第一腔道54、拉块55、第二腔道56、支撑弹簧57、液压油58、抵块59、电磁铁60、按压开关61。

如图1、图2所示，流水线机器人模拟操作实训系统，包括工作台10，工作台10上划分有机器人安装区、机器人操作区和机器人控制区，机器人安装区安装有机器人，机器人包括移动座和机械手24。移动座包括支板20，支板20为矩形且垂直固定在工作台10上的机器人安装区内；支板20位于机器人操作区的一侧且靠近支板20每条边的边缘处均设有滑轨，支板20四个边的滑轨围成一个矩形，每条滑轨内均滑动设有气缸22，气缸22的活塞杆垂直于气缸22所在的滑轨；相互平行的滑轨上所滑动连接的气缸22其活塞杆相对设置，四个气缸22的活塞杆端部固定设有同一安装块23。机械手24可拆卸的安装在安装块23远离支板20的一端，机器人控制区内设有用于控制机械手24的控制单元25；本实施例中可根据模拟加工需要，选用市场上现有的且对应功能的机械手24和控制单元25，机械手24主要可选择具备焊接、抓取、喷涂、涂胶、码垛等功能的流水线机械手，并将机械手安装在安装块23上，然后将控制单元25安装在机器人控制区的工作台10上。

机器人控制区设有控制块30，控制块30内部设有通道31，通道31内设有直径大于通道31且中心线垂直于通道31中心线的圆形槽32，圆形槽32内设有泵轮33；泵轮33中心处设有轴杆，轴杆的一端穿过圆环槽的内壁伸出控制块30外部，轴杆位于控制块30外的一端设有转盘44，转盘44上设有用于转动转盘44的手柄45。同时控制块30上设有步进电机40，步进电机40的输出轴上设有主齿轮41，轴杆上设有与主齿轮41啮合的从齿轮42，控制块30上设有控制步进电机40的控制开关43。通道31的两端均连通有第一支管34和第二支管35，两个第一支管34远离通道31的一端对应与两条竖直设置的滑轨上的气缸22连通，两个第二支管35远离通道31的一端对应与两个水平设置的滑轨上的气缸22连通，第一支管34和第二支管35上均设有截止阀36；气缸22、第一支管34、第二支管35、通道31、圆环槽内均充满气压介质，泵轮33转动可将通道31一端的气压介质转移到通道31另一端。

机器人操作区的工作台10上设有半球形的凹槽50，凹槽50内滑动连接有台座52，台座52为矩形体结构，台座52的下端四角处设有滚轮53；台座52内设有相互连通的第一腔道54和第二腔道56，第一腔道54和第二腔道56相互垂直，第二腔道56的中心线与台座52的竖直中心线平行。第一腔道54内滑动设有拉块55，第二腔道56内设有与凹槽50内部相抵的抵块59，第二腔道56内设有用于复位抵块59的支撑弹簧57，抵块59下端为与凹槽50内表面贴合的弧形面，抵块59的下端设有通电时改变磁性的电磁铁60，凹槽50的内壁嵌设有与电磁铁60通电时相斥的磁块51，台座52的侧面设有控制电磁铁60通电的按压开关61。本实施中拉块55与按压开关61位于台座52的不同侧面，第二腔道56的中心线与台座52的竖直中心线重合设置，第一腔道54和第二腔道56内设有液压油58。

在使用本实训系统模拟流水线机器人的操作时，可根据需要在安装块23上安装所需的机械手24，并在机器人操作区放上待模拟操作的零部件；然后在机器人控制区控制安装块23的移动和利用控制单元25控制机械手24的移动，从而完成相关机器人的模拟实训过程。

本实训系统模拟操作时，可打开第二支管35上的截止阀36，关闭第一支管34上的截止阀36，通过手柄45从正反方向转动转盘44带动轴杆转动，从而使泵轮33转动；泵轮33转动可将左右两侧滑轨上气缸22中的气压介质进行转移，即一个气缸22的气压介质在泵轮33的泵压作用下依次通过第一支管34、通道31、泵轮33、通道31、第一支管34转移至另气缸22中，使前一气缸22中气压介质减少，活塞杆收缩，后一气缸22中气压介质增加，活塞杆伸出，从而使安装块23可沿水平方向移动，进而将机械手24移动到水平方向上所需位置；在朝此方向移动安装块23时，由于气缸22均滑动设置在滑槽21内，另外两边的气缸22会被活塞杆带动在滑槽21内移动，从而避免另外两个滑槽21内的气缸22影响安装块23的移动。当需要在另一个方向移动安装块23时，打开第一支管34上的截止阀36，关闭第二支管35上的截止阀36，正反向转动转盘44，同理可使安装块23在另一方向上移动安装块23，从而使安装块23可移动至支板20侧面上的任意位置；由于支板20垂直固定在工作台10上的机器人安装区内，滑槽21和气缸22均位于支板20靠近机器人操作区的一侧，从而实现将安装块23远离支板20的一端移动至机器人操作区上方的任意位置，即可将机械手24移动至机器人操作区上方的任意位置，进而便于机器人在机器人操作区对零部件完成相关操作工序。在需要快速控制安装块移动时，可通过控制开关43控制步进电机40正反转，从而使泵轮33快速转动，气压介质快速转移，从而使安装块23快速移动。

在通过本实训系统模拟流水线机器人操作工序的过程中，如果出现需要将机械手24或零部件倾斜进行加工，可通过按压开关61使电磁铁60通电，电磁铁60通电后磁性改变将与磁块51相斥，同时拉动拉块55使第二腔道56的空气转移到第一腔道54内，从而使抵块59上移不与凹槽50内表面相抵；此时推动台座52的侧面，使台座52的下端在凹槽50中移动。由于凹槽50为半球形，台座52在凹槽50内移动则使台座52的上端偏斜，待台座52的上端偏斜至所需角度时放开拉块55，抵块59在支撑弹簧57的作用下下移与凹槽50的内表面相抵，同时放开按压开关61，位于抵块59下端的电磁铁60断电与凹槽50内表面相抵，从而使台座52的位置较为稳固的处于所需位置。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (4)

1.流水线机器人模拟操作实训系统，其特征在于，包括工作台，所述工作台上设有机器人安装区、机器人操作区和机器人控制区，所述机器人安装区安装有机器人；所述机器人包括移动座和机械手，所述移动座包括支板，所述支板为矩形且垂直固定在工作台上的机器人安装区内；所述支板位于机器人操作区的一侧且靠近支板每条边的边缘处均设有滑轨，所述滑轨内滑动设有气缸，所述气缸的活塞杆垂直于气缸所在的滑轨，相互平行的滑轨上所滑动连接的气缸其活塞杆相对设置，四个气缸的活塞杆端部固定设有同一安装块；所述机械手可拆卸的安装在安装块远离支板的一端，所述机器人控制区内设有用于控制机械手的控制单元；

所述机器人控制区设有控制块，所述控制块内部设有通道，所述通道内设有直径大于通道且中心线垂直于通道中心线的圆形槽，所述圆形槽内设有泵轮；所述泵轮中心处设有轴杆，所述轴杆的一端穿过圆环槽的内壁伸出控制块外部，所述轴杆位于控制块外的一端设有转盘；所述通道的两端均连通有第一支管和第二支管，两个第一支管远离通道的一端对应与两个相互平行的滑轨上的气缸连通，两个第二支管远离通道的一端对应与另外两个相互平行的滑轨上的气缸连通，第一支管和第二支管上均设有截止阀；所述气缸、第一支管、第二支管、通道、圆环槽内均充满气压介质，所述泵轮转动可将通道一端的气压介质转移到通道另一端；所述控制块上设有步进电机，所述步进电机的输出轴上设有主齿轮，所述轴杆上设有与主齿轮啮合的从齿轮，所述控制块上设有控制步进电机的控制开关；

所述机器人操作区的工作台上设有半球形的凹槽，凹槽内滑动连接有台座，所述台座为矩形体结构，台座的下端四角处设有滚轮；所述台座的下端设有通电时改变磁性的电磁铁，所述凹槽的内壁嵌设有与电磁铁通电时相斥的磁块，所述台座的侧面设有控制电磁铁通电的按压开关。

2.如权利要求1所述的流水线机器人模拟操作实训系统，其特征在于，所述台座内设有相互连通的第一腔道和第二腔道，所述第一腔道和第二腔道相互垂直，所述第二腔道的中心线与台座的竖直中心线平行；所述第一腔道内滑动设有拉块，所述第二腔道内设有与凹槽内部相抵的抵块，第二腔道内设有用于复位抵块的支撑弹簧，所述电磁铁位于抵块的下端。

3.如权利要求2所述的流水线机器人模拟操作实训系统，其特征在于，所述拉块与按压开关位于台座的不同侧面，所述抵块下端为与凹槽内表面贴合的弧形面。

4.如权利要求2或3所述的流水线机器人模拟操作实训系统，其特征在于，所述第二腔道的中心线与台座的竖直中心线重合设置，所述第一腔道和第二腔道内设有液压油。

Images