CN109360483A - 一种用于机器人实训的教学平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机器人实训的教学平台，包括机器人教学实训本体；机器人教学实训本体包括壳体、操作台、辅助设备载台、机器人组件、机器人中控机、实训机构；操作台上固定安装有机器人组件、实训机构。本发明采用滑动式收纳的辅助设备载台，内部空间大，为设备接线与安装固定提供便捷，充分调动学生动手能力，极大丰富实训课程，实现机器人实训教学的可设计性，为达到各步骤相互配合相互协同的效果，学生可自行设计实现方式。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于机器人教学实训推广应用。

Description

一种用于机器人实训的教学平台

技术领域

本发明属于实训教学领域，具体涉及一种用于机器人实训的教学平台。

背景技术

随着工业的发展的深度以及工业智能水平的提高，工业机器人因其自由度高，能独立完成多个工序过程，可靠性高，同时便于维护等优势而越来越多的在工业控制中被选择，至此面向机器人的实训教育也变得越来越重要，机器人教学实训平台也应运而生，机器人实训教学平台具有很好的演示教学效果。

但是，现有的机器人实训通常仅仅提供机器人教学演示作用，很大程度上不能提供给学生一个很好的动手的条件，对于机器人教学而言，学生的机器人调试及接线能力也是一个很重要的培训重点；在整体设计实训平台时，目前的教学平台恰恰没有考虑机器人如何锻炼学生实际驾驭机器人的问题，导致机器人仅仅实现的演示功能，教学实训效果相当有限，同时学生的合理调试与布线能力也没有得到锻炼。

对此，急需对现有的机器人实训平台进行改进。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出的一种用于机器人实训的教学平台，采用滑动式收纳的辅助设备载台，内部空间大，为设备接线与安装固定提供便捷，充分调动学生动手能力，极大丰富实训课程，实现机器人实训教学的可设计性，为达到各步骤相互配合相互协同的效果，学生可自行设计实现方式。

本发明提供一种用于机器人实训的教学平台，包括机器人教学实训本体；所述机器人教学实训本体包括壳体、操作台、辅助设备载台、机器人组件、机器人中控机、实训机构；

所述壳体用于包裹机器人教学实训本体基架并形成一整体；所述操作台上固定安装有机器人组件、实训机构；所述机器人中控机与所述机器人组件电连接，所述机器人中控机用于控制所述机器人组件运动；所述辅助设备载台上安装有与所述实训机构连接的辅助设备，所述辅助设备用于控制所述实训机构运动；

所述操作台水平布置；所述辅助设备载台收纳于所述壳体内；通过调试机器人中控机与辅助设备，控制所述机器人组件与实训机构协同运动。

优选地，所述操作台上安装有辅助设备。

优选地，所述辅助设备包括电气设备；所述电气设备用于控制所述实训机构。

优选地，所述辅助设备包括PLC设备，所述机器人教学实训本体还包括工控机；所述工控机与所述PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；所述PLC设备用于控制所述实训机构。

优选地，所述辅助设备载台包括载台板、侧固定条、基框；所述载台板固定在所述基框上；所述基框两侧与所述侧固定条通过多节滑轨连接；所述基框固定于所述壳体内部；所述载台板上设有用于安装辅助设备的安装孔；所述载台板可沿所述侧固定条长度方向滑出所述壳体内部。

优选地，所述辅助设备载台还包括滑动链板、滑动固定板；所述载台板与所述滑动链板通过所述滑动固定板连接；所述滑动链板由若干相互转动连接的链片组成。

优选地，所述辅助设备载台还包括滑动驱动装置；所述滑动驱动装置的可移动端与所述滑动固定板固定连接。

优选地，所述辅助设备载台还包括拉手；以所述载台板拉出所述壳体为前向，所述拉手设置于所述载台板前端中部或前端两侧。

优选地，所述辅助设备载台还包括滑动传感器；所述滑动传感器用于检测所述载台板与所述侧固定条是否有相对运动，若检测到所述载台板与所述侧固定条有相对运动，则开启所述滑动驱动装置，所述滑动驱动装置驱动所述载台板运动至极限位置并锁定。

优选地，所述辅助设备载台还包括抵触块，所述抵触块位于所述载台板后端；所述抵触块用于抵触所述基框；所述载台板上设有纵向固定孔、横向固定孔；所述纵向固定孔与所述横向固定孔用于固定辅助设备。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种用于机器人实训的教学平台，包括机器人教学实训本体；机器人教学实训本体包括壳体、操作台、辅助设备载台、机器人组件、机器人中控机、实训机构；壳体用于包裹机器人教学实训本体基架并形成一整体；操作台上固定安装有机器人组件、实训机构；机器人中控机与机器人组件电连接，机器人中控机用于控制机器人组件运动；辅助设备载台上安装有与实训机构连接的辅助设备，辅助设备用于控制实训机构运动；操作台水平布置；辅助设备载台收纳于壳体内；通过调试机器人中控机与辅助设备，控制机器人组件与实训机构协同运动。本发明采用滑动式收纳的辅助设备载台，内部空间大，为设备接线与安装固定提供便捷，充分调动学生动手能力，极大丰富实训课程，实现机器人实训教学的可设计性，为达到各步骤相互配合相互协同的效果，学生可自行设计实现方式。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于机器人教学实训推广应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

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

图1为本发明在一实施例中的机器人实训教学平台整体结构示意图；

图2为本发明在一实施例中的机器人实训教学平台使用状态示意图；

图3为本发明在一实施例中的机器人实训教学平台内部示意图；

图4为本发明的辅助设备载台结构示意图；

图5为本发明的辅助设备载台的局部结构示意图；

图6为本发明的基于视觉的机器人实训装置整体结构示意图；

图7为本发明的点对点工件载台组结构示意图；

图8为本发明的机器人实训单元结构示意图一；

图9为本发明的机器人实训单元结构示意图二；

图10为本发明的机器人实训单元结构示意图三；

图11为本发明的机器人实训单元俯视示意图；

图12为本发明的机器人实训单元仰视示意图；

图13为本发明的基于视觉的机器人入库实训机构整体结构示意图；

图14为本发明的机器人实训单元分解结构示意图图；

图15为本发明的仓储组件结构示意图一；

图16为本发明的仓储组件结构示意图二；

图17为本发明的仓储组件结构示意图三；

图18为本发明的用于机器人实训的循环搬运机构整体结构示意图；

图19为本发明的运送组件的局部结构示意图；

图20为本发明的用于机器人实训的循环搬运机构的局部结构示意图；

图21为本发明在一实施例中的用于机器人实训的循环搬运机构的运行状态示意图；

图22为本发明的用于机器人实训的二次定位机构整体结构示意图；

图23为本发明的用于机器人实训的二次定位机构俯视图；

图24为本发明的运送组件的局部结构示意图；

图25为本发明的定位载台结构示意图一；

图26为本发明的定位载台结构示意图二。

图中所示：

机器人教学实训本体100、壳体10、门板11、散热槽12、机器人中控机18、工控机19、操作台20、控制按钮21、调速器22、辅助设备载台30、滑动链板31、滑动固定板32、载台板33、纵向固定孔331、横向固定孔332、拉手34、抵触块35、侧固定条36、基框37、机器人组件40、转动连接件41、机器人实训单元42、视觉采集单元421、工业相机4211、光源4212、相机固定板4213、光源连接板4214、传输接口4215、拾取单元422、拾取驱动装置4221、拾取固定板4222、吸盘固定板4223、吸盘4224、抓取单元423、抓取驱动装置4231、夹块固定件4232、夹块4233、书写单元424、书写笔4241、书写笔固定块4242、松紧调节件4243、书写驱动装置4244、组件连接板43、运送组件50、第一运送单元51、第一传动带511、第一检测装置513、第二运送单元52、第二传动带521、第二导向件522、第二检测装置523、直线驱动组件53、直线驱动滑块531、直线驱动杆532、直线导块533、直线导杆534、行程检测装置535、转运组件54、转运固定板541、转运驱动装置542、转运吸盘543、仓储组件60、仓储壳体61、料盘62、料盘驱动装置63、料盘固定板64、导条65、挡片66、料盘位置检测装置67、第一工件载台70、第二工件载台72、第一工件701、第二工件702、六边形工件703、圆形工件704、梯形工件705、定位载台80、定位基座81、定位板82、定位挡边821、定位通孔822、定位驱动装置83、定位块84、定位检测装置85、检测光851、第一点对点载台91、第二点对点载台92、书写载台93、第一凹槽903、第二凹槽904、第三凹槽905。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种用于机器人实训的教学平台，如图1、图3所示，包括机器人教学实训本体100；机器人教学实训本体100包括壳体10、操作台20、辅助设备载台30、机器人组件40、机器人中控机18、实训机构；其中

壳体10用于包裹机器人教学实训本体100基架并形成一整体；操作台20上固定安装有机器人组件40、实训机构；机器人中控机18与机器人组件40电连接，机器人中控机18用于控制机器人组件40运动；辅助设备载台30上安装有与实训机构连接的辅助设备，辅助设备用于控制实训机构运动；

操作台20水平布置；辅助设备载台30收纳于壳体10内；通过调试机器人中控机18与辅助设备，控制机器人组件40与实训机构协同运动。

本发明采用滑动式收纳的辅助设备载台，内部空间大，为设备接线与安装固定提供便捷，充分调动学生动手能力，极大丰富实训课程，实现机器人实训教学的可设计性，为达到各步骤相互配合相互协同的效果，学生可自行设计实现方式，例如采用行程控制方式，即在行走轨迹上设置行程开关类传感器，实现精确的行走定位控制，当单步全部调试完成后，可采用联动控制按顺序连续执行指令，调试整个执行过程中是否达到设计效果。

在一优选实施例中，操作台20上安装有辅助设备，辅助设备就近安装在实训机构旁，便于调试与安装。

在一实施例中，辅助设备包括电气设备；电气设备用于控制实训机构，其中，电气设备包括电气开关、电气控制装置；电气控制装置包括电磁阀、气源处理组件、真空发生器、负压表；电气开关为常用开关，包括但不限于空气开关、隔离开关、真空断路器、框架断路器、塑壳断路器、接触器、按钮开关。在本实施例中，通过电气开关与电气控制装置相互串联或并联，实现实训机构的机械工序控制，同时配合机器人中控机18控制机器人组件40，实现机器人组件40与实训机构协同工序控制。

在另一实施例中，辅助设备包括PLC设备，机器人教学实训本体100还包括工控机19；工控机19与PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；PLC设备用于控制实训机构；在本实施例中，学生通过例如键盘鼠标等输入设备与显示器在工控机19内编译PLC设备的可执行程序，编译完成后写入PLC设备中，PLC设备种类繁多，故图中未示出；连接PLC设备与实训机构，通过控制按钮21实现PLC程序的调试，同时配合机器人中控机18控制机器人组件40，实现机器人组件40与实训机构协同工序控制。

应当理解，根据实训场景不同，还可将电气设备与PLC设备进行结合，同时采用面向电气控制、PLC控制、机器人控制的协同工序控制，达到多种控制方式的融合训练，提升实训难度，以达到更贴合实际的实训效果。

如图2-5所示，在一实施例中，辅助设备载台30包括载台板33、侧固定条36、基框37；载台板33固定在基框37上；基框37两侧与侧固定条36通过多节滑轨连接；基框37固定于壳体10内部；载台板33上设有用于安装辅助设备的安装孔；如图2所示，载台板33可沿侧固定条36长度方向滑出壳体10内部。在本实施例中，机器人中控机18、工控机19安装于载台板33下部，同时壳体10的门板11上开设有散热槽12，保证壳体10内部空气流通，避免温度过高导致电气故障。

如图4、图5所示，辅助设备载台30还包括滑动链板31、滑动固定板32；载台板33与滑动链板31通过滑动固定板32连接；滑动链板31由若干相互转动连接的链片组成。通过滑动链板31的链片逐一卷起或回收，使载台板33滑出过程匀速平稳，避免快速移动将连接线缆拉扯，造成不必要的损坏。

在一优选实施例中，辅助设备载台30还包括滑动驱动装置(图中未示出)；滑动驱动装置的可移动端与滑动固定板32固定连接；因载台板33上可能连接的设备种类多且重量大，通过滑动驱动装置，实现载台板33的自动化出仓，减少人工操作。在本实施例中，辅助设备载台30还包括拉手34；以载台板33拉出壳体10为前向，拉手设置于载台板33前端中部或前端两侧。如图4所示，拉手设置于载台板33前端中部；特殊地，辅助设备载台30还包括滑动传感器；滑动传感器用于检测载台板33与侧固定条36是否有相对运动，若检测到载台板33与侧固定条36有相对运动，则开启滑动驱动装置，滑动驱动装置驱动载台板33运动至极限位置并锁定；例如，滑动传感器采用光电传感器，当多节滑轨上的光电传感器检测到载台板33开始滑动后，启动滑动驱动装置，以使得使用者只需提供一个初始的使载台板33移动出光电传感器的力，而后便能在滑动驱动装置的驱动下自动滑出或滑入，滑动驱动装置可采用气动执行元件或液压执行元件。

在一优选实施例中，如图5所示，为防止载台板33运动过度而碰撞内部设备，辅助设备载台30还包括抵触块35，抵触块35位于载台板33后端；抵触块35用于抵触基框37；载台板33上设有纵向固定孔331、横向固定孔332；纵向固定孔331与横向固定孔332用于固定辅助设备，通过纵横设置的固定孔，供学生合理排布载台板33上的各设备，对训练学生合理规划提供基础。

实训机构可与机器人组件40配置成多种组合，下面分别以各实施例来详细说明。

实施例1

实训机构可与机器人组件40配置成基于视觉的机器人实训装置，如图6所示，基于视觉的机器人实训装置包括机器人组件40、点对点工件载台组、书写载台93；

点对点工件载台组包括第一点对点载台91、第二点对点载台92；第一点对点载台91与第二点对点载台92上设置有相同的用于放置工件的凹槽；书写载台93上设有用于书写的底板；

机器人组件40包括可编程控制移动的机械臂、机器人实训单元42；机器人实训单元42与机械臂连接；

机器人实训单元42包括视觉采集单元421、拾取单元422、书写单元424；其中，视觉采集单元421用于采集工件图像并定位工件位置或采集书写载台93图像并定位书写载台93位置；拾取单元422用于拾取工件；书写单元424用于在书写载台93的底板上书写；

机器人组件40由机器人中控机18、PLC设备和/或电气设备控制，通过视觉采集单元421进行一次定位，以使得拾取单元422在第一点对点载台91与第二点对点载台92间搬运工件，同时书写单元424在书写载台93的底板上书写。

在本实施例中，采用视觉采集单元421对第一点对点载台91、第二点对点载台92或书写载台93三者中的任意其一进行视觉定位，同时，机器人中控机18中配置有其他两者的相对位置关系、视觉采集单元421与拾取单元422、书写单元424的相对位置关系，可通过坐标转换统一到机械臂的全局坐标系下，充分训练学生对视觉定位的运用；另一方面，例如将点对点搬运过程作为视觉定位的过程，书写过程作为校验视觉定位是否准确的评价过程；反之同理，将书写过程作为视觉定位的过程，点对点搬运过程作为校验视觉定位是否准确的评价过程；在评价过程中，视觉采集单元421不进行视觉定位，仅通过坐标转换得到的控制指令来操作机器人实训单元42进行搬运或书写，以此来直观评价实训效果。

在一优选实施例中，第一点对点载台91与第二点对点载台92上设有至少两种外形轮廓的凹槽，同种外形轮廓的凹槽数量至少为两个以上；如图7所示，第一点对点载台91、第二点对点载台92都设有外形轮廓为六边形的第一凹槽903、圆形的第二凹槽904、梯形的第三凹槽905，分别对应六边形工件703、圆形工件704、梯形工件705；其中每类凹槽数量为三个，采用多类型与多数量实现实训课程的多样性。

如图9、图10，机器人组件40还包括转动连接件41、组件连接板43；视觉采集单元421、拾取单元422与书写单元424固定安装在组件连接板43上；组件连接板43与机械臂通过转动连接件41转动连接。其中，视觉采集单元421包括工业相机4211、光源4212；工业相机4211通过传输接口4215与机器人中控机18连接通信；工业相机4211通过相机固定板4213与组件连接板43固定连接；光源4212通过光源连接板4214与组件连接板43固定连接。拾取单元422包括拾取驱动装置4221、拾取固定板4222、吸盘固定板4223、吸盘4224；拾取固定板4222将拾取驱动装置4221固定于组件连接板43上；吸盘4224固定于吸盘固定板4223上；拾取驱动装置4221的可移动端固定连接吸盘固定板4223；拾取驱动装置4221驱动吸盘固定板4223，以使得吸盘4224拾取或远离工件。

如图9-11所示，书写单元424包括书写笔4241、书写笔固定块4242、书写驱动装置4244；书写笔4241通过书写笔固定块4242固定于书写驱动装置4244的可移动端；书写驱动装置4244固定于组件连接板43上；书写驱动装置4244驱动书写笔固定块4242，以使得书写笔4241沿轴线方向上靠近或远离书写载台93的底板。在一优选实施例中，书写单元424还包括松紧调节件4243；松紧调节件4243用于调节书写笔固定块4242间隙。

在本实施例中，通过旋转、缩放、平移进行配置坐标转换关系，为便于确定坐标转换关系，如图11所示，拾取单元422与书写单元424关于转动连接件41的转动轴线对称。在另一优选实施例中，如图12所示，拾取单元422的吸盘4224的中心与书写单元424的书写笔4241的中心的连线垂直于视觉采集单元421的视觉中心与转动连接件41的转动中心的连线。例如，视觉采集单元421、拾取单元422、书写单元424构成一等边三角形或等腰直角三角形时，以简化坐标转换关系。应当理解，视觉采集单元421、拾取单元422、书写单元424三者的位置关系可为学生根据需求自行设计，从另一方面考察学生对机器人坐标系的理解与运用能力。

实施例2

实训机构可与机器人组件40配置成基于视觉的机器人入库实训机构，其中，如图13所示，基于视觉的机器人入库实训机构包括机器人组件40、仓储组件60；

机器人组件40包括可编程控制移动的机械臂、机器人实训单元42；机器人实训单元42与机械臂连接；机器人实训单元42包括视觉采集单元421、抓取单元423；视觉采集单元421用于采集工件图像并定位工件位置；抓取单元423用于抓取工件；

仓储组件60包括料盘62，料盘62上设有若干与第一工件701外形相匹配的凹槽，用于存放第一工件701；机器人组件40由机器人中控机18控制，仓储组件60由PLC设备和/或电气设备控制，以使得视觉采集单元421捕捉并定位放置在第一工件载台70上的第一工件701，抓取单元423抓取第一工件701，并在机械臂的驱动下将第一工件701放置在仓储组件60的料盘62上。

在本实施例中，第一工件701包括至少两部分外形轮廓；其中，以图14为例，第一工件701上部的圆形轮廓与抓取单元423的夹块4233内部轮廓一致，第一工件701下部的方形轮廓与料盘62的凹槽、第一工件载台70上的凹槽一致，特殊地，为方便抓取单元423抓取，上部轮廓区域小于下部轮廓区域，使夹块4233下表面抵触第一工件701下部上表面，起到限位作用。本实施例充分考察学生对机器人视觉的应用能力，结合仓储组件60，实现基于视觉的机器人入库课程实训。

在一优选实施例中，如图15-17所示，仓储组件60还包括仓储壳体61、料盘驱动装置63；仓储壳体61用于形成仓储组件60的壳体；料盘驱动装置63固定于仓储壳体61上；料盘驱动装置63与料盘62固定连接；料盘驱动装置63驱动料盘62，以使得料盘62伸出或缩回仓储壳体61。在本实施例中，料盘驱动装置63通过PLC设备或电气设备控制，配合机器人组件40，丰富基于视觉的机器人入库实训课程。

如图15、图17所示，在本实施例中，为增加课程难度，仓储壳体61内配置有至少两料盘62；两料盘62连接的料盘驱动装置63相互独立；通过独立控制的料盘62，可实现将简单的固定位置转变成复杂的随机位置。在一优选实施例中，如图6所示，两料盘62呈上下布置，将简单的平面入库转变成复杂的立体入库，进一步丰富基于视觉的机器人入库实训课程。

如图16所示，在一实施例中，仓储组件60还包括料盘固定板64、导条65；料盘62通过料盘固定板64与料盘驱动装置63的料盘驱动滑块631固定连接；导条65固定于料盘固定板64两侧；导条65可连接多节轨，实现料盘62的导向。

如图17所示，仓储组件60还包括挡片66、料盘位置检测装置67；挡片66固定于料盘固定板64一侧；料盘位置检测装置67与挡片66相互配合，用于检测料盘62位置。在本实施例中，料盘位置检测装置67为光电传感器，通过在挡片66运动的行程上设置多个光电传感器，实现料盘62位置的定位。

结合图10、图14所示，机器人组件40还包括转动连接件41、组件连接板43；视觉采集单元421与抓取单元423固定安装在组件连接板43上；组件连接板43与机械臂通过转动连接件41转动连接。在一优选实施例中，视觉采集单元421包括工业相机4211、光源4212；工业相机4211通过传输接口与机器人中控机18连接通信；工业相机4211通过相机固定板与组件连接板43固定连接；光源4212通过光源连接板与组件连接板43固定连接。在本实施例中，视觉采集单元421作为捕捉第一工件701的装置，可通过配置第一工件701的轮廓模板，并在图像采集过程中进行不断的匹配，直至匹配到第一工件701，实现工件的视觉定位。

如图14所示，抓取单元423包括抓取驱动装置4231、夹块固定件4232、夹块4233；夹块4233与夹块固定件4232固定连接；抓取驱动装置4231驱动夹块固定件4232，以使得夹块4233夹紧或松开第一工件701。在本实施例中，抓取驱动装置4231与夹块固定件4232为手指气缸，通过手指气缸连接两夹块4233，可实现夹紧与放松、垂直操作台20方向上移动；特殊地，抓取过程中，充分考虑视觉定位误差，第一工件载台70的凹槽略大于第一工件701的下部轮廓，使夹块4233在夹紧过程中第一工件701在第一工件载台70的凹槽能窜动，避免误差导致抓取失败。

实施例3

实训机构可与机器人组件40配置成用于机器人实训的循环搬运机构，如图18所示，用于机器人实训的循环搬运机构包括机器人组件40、运送组件50；机器人组件40包括可编程控制移动的机械臂、机器人实训单元42；机器人实训单元42与机械臂连接；机器人实训单元42包括视觉采集单元421、拾取单元422；运送组件50用于运送工件；视觉采集单元421用于采集工件图像并定位工件位置；拾取单元422用于拾取工件；机器人组件40由机器人中控机18控制，运送组件50由PLC设备和/或电气设备控制，以使得工件通过运送组件50运送至终点后再通过视觉采集单元421进行视觉定位，拾取单元422根据定位拾取工件并在机械臂的驱动下将工件放置回运送组件50的起点。在本实施例中，通过利用循环搬运的过程，并结合视觉采集装置，实现工件的快速定位与识精准别，充分锻炼并考察学生对机器人与运送装置的协同能力。

在一优选实施例中，如图10所示，机器人组件40还包括转动连接件41、组件连接板43；视觉采集单元421与拾取单元422固定安装在组件连接板43上；组件连接板43与机械臂通过转动连接件41转动连接。在本实施例中，视觉采集单元421包括工业相机4211、光源4212；工业相机4211通过传输接口4215与机器人中控机18连接通信；工业相机4211通过相机固定板4213与组件连接板43固定连接；光源4212通过光源连接板4214与组件连接板43固定连接。拾取单元422包括拾取驱动装置4221、拾取固定板4222、吸盘固定板4223、吸盘4224；拾取固定板4222将拾取驱动装置4221固定于组件连接板43上；吸盘4224固定于吸盘固定板4223上；拾取驱动装置4221的可移动端固定连接吸盘固定板4223；拾取驱动装置4221驱动吸盘固定板4223，以使得吸盘4224拾取或远离工件。

在一优选实施例中，如图19、图20所示，运送组件50包括第一运送单元51、第二运送单元52、线性搬运机构；线性搬运机构用于将第一运送单元51上的工件搬运至第二运送单元52上；拾取单元422将第二运送单元52上的工件搬运至第一运送单元51上。在本实施例中，第一运送单元51与第二运送单元52结构相同。在本实施例中，为简化机器人内坐标运算，第一运送单元51的运送方向与第二运送单元52的运送方向相互垂直。

如图19所示，第一运送单元51包括由电机驱动的第一传动带511、第一检测装置513；第一检测装置513用于检测第一传动带511上的工件是否到达线性搬运机构的转运位置。在本实施例中，第一检测装置513为光电传感器，通过检测与第一传动带511间距离的变化，判断是否工件运送到位，若工件到位后，可控制线性搬运机构开始搬运。同时，如图1所示，第一运送单元51与第二运送单元52的电机配备调试器22，通过调试器22调节传动带的速度。

如图19所示，为将工件定位准确，第一运送单元51包括第一导向件512；第一导向件512安装于第一传动带511的末端上；第一导向件512的间隙沿第一传动带511的运送方向逐渐收窄。到工件即将运送到第一传动带511的末端时，在第一导向件512的作用下，精准送至线性搬运机构的可搬运范围内。对应地，如图19、图20，第二运送单元52包括第二传动带521、第二导向件522、第二检测装置523；其中，第二检测装置523用于检测工件是否运送到第二传动带521的末端，此时，控制机器人组件40运动使视觉采集单元421在视野内寻找工件，定位后控制机械臂与拾取单元422对工件进行拾取；如图21所示，拾取后，控制机械臂与拾取单元422将工件运送至第一运送单元51上。在本实施例中，机械臂的坐标与视觉采集单元421、拾取单元422采用统一的坐标系，机械臂在运动过程中先将视觉采集单元421快速带到目标的视野范围内，再利用视觉采集单元421进行精准定位。

在一优选实施例中，如图20所示，线性搬运机构包括直线驱动组件53、转运组件54；其中，

直线驱动组件53包括直线驱动滑块531、直线驱动杆532、直线导块533、直线导杆534、行程检测装置535；直线驱动滑块531与直线驱动杆532相互配合，直线导块533与直线导杆534相互配合；转运组件54与直线驱动滑块531固定连接；行程检测装置535用于检测转运组件54的行程；在本实施例中，直线导块533与直线导杆534起到稳定导向作用，保证直线驱动组件53运送平稳，防止工件提前掉落。

转运组件54包括转运固定板541、转运驱动装置542、转运吸盘543；转运固定板541与转运驱动装置542的可移动端固定连接；转运吸盘543固定于转运固定板541上；转运驱动装置542固定于直线驱动滑块531上；直线驱动滑块531沿直线驱动杆532轴线方向运动，以使得转运组件54在第一运送单元51与第二运送单元52间移动，并通过转运驱动装置542驱动转运吸盘543，以使得将工件从第二运送单元52上的工件搬运至第一运送单元51上。

实施例4

实训机构可与机器人组件40配置成用于机器人实训的二次定位机构，如图22所示，用于机器人实训的二次定位机构包括机器人组件40、运送组件50、定位载台80；其中，

如图22、图23所示，机器人组件40包括可编程控制移动的机械臂、机器人实训单元42；机器人实训单元42与机械臂连接；

机器人实训单元42包括拾取单元422；运送组件50用于运送待定位的第二工件702；定位载台80用于对待定位的第二工件702进行定位；拾取单元422用于拾取第二工件；

机器人组件40由机器人中控机18控制，运送组件50与定位载台80由PLC设备和/或电气设备控制，以使得待定位的第二工件702通过运送组件50运送至终点后，再通过拾取单元422拾取并转运至定位载台80上，定位载台80对待定位的第二工件702定位后，拾取单元422将定位好的第二工件702转运至第二工件载台72上；其中，第二工件载台72上设置有与第二工件702大小一致的凹槽。

在本实施例中，为训练学生运用机器人进行精准搬运，选取长度与宽度不同的矩形块作为待定位的第二工件702，对应的，第二工件载台72上设置有与第二工件702长度与宽度一致的凹槽，只要任何位置不对或角度不对，待定位的第二工件702都无法准确放置进凹槽内；在本实施例中，由于拾取单元422为吸盘，故无法对第二工件702进行位置的精准定位，在搬运过程中，吸合的位置与第二工件702的姿态都无法保证；定位载台80就解决了精准定位的问题，第二工件702在运送组件50上先进行粗定位后，再通过拾取单元422放置在定位载台80进行二次定位，确保定位准确，同时，定位载台80用于定位的部件为标准件，机器人中控机18中配置有定位载台80与第二工件载台72的凹槽的定位信息，从而实现从定位载台80到第二工件载台72的凹槽的精准搬运。

在一实施例中，如图25所示，定位载台80包括定位板82、定位驱动装置83、定位块84、定位检测装置85；定位板82与定位块84形成待定位的第二工件702定位挡边；定位驱动装置83的可移动端固定连接定位块84；定位驱动装置83驱动定位块84，以使得定位板82与定位块84共同抵触待定位的第二工件702，定位检测装置85用于检测待定位的第二工件702是否完成定位。

在一优选实施例中，如图25、图26所示，定位检测装置85为光电传感器。定位板82上设有定位挡边821、定位通孔822；定位通孔822位于两定位挡边821的交汇处；定位检测装置85安装于定位板82下部，以使得光电传感器的检测光851穿过定位通孔822。在本实施例中，定位板82通过定位基座81安装在操作台20上，同时，光电传感器挂载在定位基座81上并位于定位板82上的定位通孔822下方。当且仅当第二工件702挡住定位通孔822时，则可判定第二工件702定位完成，此时控制拾取单元422将定位完成的第二工件702搬运至第二工件载台72的凹槽上；进一步地，第二工件载台72的凹槽上同样可采用光电传感器检测是否搬运达标，以此来评价学生实训效果，特殊地，可采用至少三个光电传感器放置在三个边角实现。

在一优选实施例中，机器人实训单元42还包括视觉采集单元421；视觉采集单元421用于采集第二工件图像并定位第二工件位置。应当理解，在本实施例中，视觉采集单元421为辅助定位，即在视觉采集单元421的视野内快速寻找第二工件，进行粗定位。在本实施例中，机器人组件40还包括转动连接件41、组件连接板43；视觉采集单元421与拾取单元422固定安装在组件连接板43上；组件连接板43与机械臂通过转动连接件41转动连接。在本实施例中，视觉采集单元421包括工业相机4211、光源4212；工业相机4211通过传输接口4215与机器人中控机18连接通信；工业相机4211通过相机固定板4213与组件连接板43固定连接；光源4212通过光源连接板4214与组件连接板43固定连接。拾取单元422包括拾取驱动装置4221、拾取固定板4222、吸盘固定板4223、吸盘4224；拾取固定板4222将拾取驱动装置4221固定于组件连接板43上；吸盘4224固定于吸盘固定板4223上；拾取驱动装置4221的可移动端固定连接吸盘固定板4223；拾取驱动装置4221驱动吸盘固定板4223，以使得吸盘4224拾取或远离第二工件。

在一优选实施例中，如图2 4所示，运送组件50包括第一运送单元51、第二运送单元52、线性搬运机构；线性搬运机构用于将第一运送单元51上的第二工件搬运至第二运送单元52上；拾取单元422将第二运送单元52上的第二工件搬运至第一运送单元51上。在本实施例中，第一运送单元51与第二运送单元52结构相同。在本实施例中，为简化机器人内坐标运算，第一运送单元51的运送方向与第二运送单元52的运送方向相互垂直。第一运送单元51包括由电机驱动的第一传动带511、第一检测装置513；第一检测装置513用于检测第一传动带511上的第二工件是否到达线性搬运机构的转运位置。在本实施例中，第一检测装置513为光电传感器，通过检测与第一传动带511间距离的变化，判断是否第二工件运送到位，若第二工件到位后，可控制线性搬运机构开始搬运。同时，如图1所示，第一运送单元51与第二运送单元52的电机配备调试器22，通过调试器22调节传动带的速度。

如图24所示，为将第二工件定位准确，第一运送单元51包括第一导向件512；第一导向件512安装于第一传动带511的末端上；第一导向件512的间隙沿第一传动带511的运送方向逐渐收窄。到第二工件即将运送到第一传动带511的末端时，在第一导向件512的作用下，精准送至线性搬运机构的可搬运范围内。对应地，如图4、图5，第二运送单元52包括第二传动带521、第二导向件522、第二检测装置523；其中，第二检测装置523用于检测第二工件是否运送到第二传动带521的末端，此时，控制机器人组件40运动使视觉采集单元421在视野内寻找第二工件，定位后控制机械臂与拾取单元422对第二工件进行拾取；如图23所示，拾取后，控制机械臂与拾取单元422将第二工件运送至第一运送单元51上。在本实施例中，机械臂的坐标与视觉采集单元421、拾取单元422采用统一的坐标系，机械臂在运动过程中先将视觉采集单元421快速带到目标的视野范围内，再利用视觉采集单元421进行精准定位。

在一优选实施例中，如图23所示，线性搬运机构包括直线驱动组件53、转运组件54；其中，

如图24所示，直线驱动组件53包括直线驱动滑块531、直线驱动杆532、直线导块533、直线导杆534、行程检测装置535；直线驱动滑块531与直线驱动杆532相互配合，直线导块533与直线导杆534相互配合；转运组件54与直线驱动滑块531固定连接；行程检测装置535用于检测转运组件54的行程；在本实施例中，直线导块533与直线导杆534起到稳定导向作用，保证直线驱动组件53运送平稳，防止第二工件提前掉落。

如图24所示，转运组件54包括转运固定板541、转运驱动装置542、转运吸盘543；转运固定板541与转运驱动装置542的可移动端固定连接；转运吸盘543固定于转运固定板541上；转运驱动装置542固定于直线驱动滑块531上；直线驱动滑块531沿直线驱动杆532轴线方向运动，以使得转运组件54在第一运送单元51与第二运送单元52间移动，并通过转运驱动装置542驱动转运吸盘543，以使得将第二工件从第二运送单元52上的第二工件搬运至第一运送单元51上。

需要说明的是，本发明不同于传统的机器人实训教学模式，仅仅起到演示作用，而无法给学生真实操作教学的体验，更重要的是，传统的实训教学无法提供合理的实训课程，同时无法采用合理的评价实训效果的手段；在本实施例中，传感器通过PLC设备与工控机连接，或者传感器与工控机直接连接，以传感器采集学生实训过程的数据，以此来进行实训效果的评价，例如，利用光电类传感器采集驱动装置的行程，用以判别驱动是否执行到位，同时结合工控机内部计时程序，记录每一实训过程的所用时间，形成综合的评价体系，实现机器人实训的数字化教学。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机器人实训的教学平台，包括机器人教学实训本体(100)；其特征在于：所述机器人教学实训本体(100)包括壳体(10)、操作台(20)、辅助设备载台(30)、机器人组件(40)、机器人中控机(18)、实训机构；

所述壳体(10)用于包裹机器人教学实训本体(100)基架并形成一整体；所述操作台(20)上固定安装有机器人组件(40)、实训机构；所述机器人中控机(18)与所述机器人组件(40)电连接，所述机器人中控机(18)用于控制所述机器人组件(40)运动；所述辅助设备载台(30)上安装有与所述实训机构连接的辅助设备，所述辅助设备用于控制所述实训机构运动；

所述操作台(20)水平布置；所述辅助设备载台(30)收纳于所述壳体(10)内；通过调试机器人中控机(18)与辅助设备，控制所述机器人组件(40)与实训机构协同运动。

2.如权利要求1所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述操作台(20)上安装有辅助设备。

3.如权利要求1或2所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备包括电气设备；所述电气设备用于控制所述实训机构。

4.如权利要求1或2所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备包括PLC设备，所述机器人教学实训本体(100)还包括工控机(19)；所述工控机(19)与所述PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；所述PLC设备用于控制所述实训机构。

5.如权利要求1所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)包括载台板(33)、侧固定条(36)、基框(37)；所述载台板(33)固定在所述基框(37)上；所述基框(37)两侧与所述侧固定条(36)通过多节滑轨连接；所述基框(37)固定于所述壳体(10)内部；所述载台板(33)上设有用于安装辅助设备的安装孔；所述载台板(33)可沿所述侧固定条(36)长度方向滑出所述壳体(10)内部。

6.如权利要求5所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)还包括滑动链板(31)、滑动固定板(32)；所述载台板(33)与所述滑动链板(31)通过所述滑动固定板(32)连接；所述滑动链板(31)由若干相互转动连接的链片组成。

7.如权利要求6所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)还包括滑动驱动装置；所述滑动驱动装置的可移动端与所述滑动固定板(32)固定连接。

8.如权利要求7所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)还包括拉手(34)；以所述载台板(33)拉出所述壳体(10)为前向，所述拉手设置于所述载台板(33)前端中部或前端两侧。

9.如权利要求8所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)还包括滑动传感器；所述滑动传感器用于检测所述载台板(33)与所述侧固定条(36)是否有相对运动，若检测到所述载台板(33)与所述侧固定条(36)有相对运动，则开启所述滑动驱动装置，所述滑动驱动装置驱动所述载台板(33)运动至极限位置并锁定。

10.如权利要求8所述的一种用于机器人实训的教学平台，其特征在于：所述辅助设备载台(30)还包括抵触块(35)，所述抵触块(35)位于所述载台板(33)后端；所述抵触块(35)用于抵触所述基框(37)；所述载台板(33)上设有纵向固定孔(331)、横向固定孔(332)；所述纵向固定孔(331)与所述横向固定孔(332)用于固定辅助设备。