CN110293386A - 一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,可通过形状、纹理综合颜色对产品进行判断,进而准确识别对应的产品。其包括工作台,所述工作台的上表面设置有若干内凹定位槽,所述工作台的中心位置固装有机器人,所述机器人的输出末端设置有快换主盘,所述工作台上表面的对应操作区域位置固装有触摸屏模块、机器人示教器,所述工作台上表面的其中一个区域固装有至少一个末端快换工具支架,所述末端快换工具支架上布置有至少两种机器人的末端快换工具,所述工作台的上表面的另一区域还固设有立体仓库,所述工作台的上表面还设置有视觉支架,所述视觉支架的上部横梁上固设有视觉模块。
Description
技术领域
本发明涉及机器人实训的技术领域,具体为一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统。
背景技术
工业机器人的应用范围有:机器人搬运、机器人码垛、机器人焊接、机器人涂装、机器人装配等。在机器人教育领域,相应的基础技能鉴定项目有:轨迹描绘项目、码垛项目、模拟焊接项目、工件装配项目等。
在教育实训的任务中,机器人的视觉引导是模拟装配的重要技术组成。基于形状特征的视觉判定可以对零件的形状和大小进行分类;基于纹理特征的模板匹配可以在复杂的环境中准确地定位零件,并引导机器人对其进行抓取。
然而在实际分类时,还包括有不同颜色的同种型号产品的分类,现有的实训系统无法对这种产品进行识别分类,进而不能够准确分类搬运对应的产品。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,可通过形状、纹理综合颜色对产品进行判断,进而准确识别对应的产品。
一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:其包括工作台,所述工作台的上表面设置有若干内凹定位槽,所述工作台的中心位置固装有机器人,所述机器人的输出末端设置有快换主盘,所述工作台上表面的对应操作区域位置固装有触摸屏模块、机器人示教器,所述工作台上表面的其中一个区域固装有至少一个末端快换工具支架,所述末端快换工具支架上布置有至少两种机器人的末端快换工具,所述工作台的上表面的另一区域还固设有立体仓库,所述工作台的上表面还设置有视觉支架,所述视觉支架的上部横梁上固设有视觉模块,所述视觉模块的正下方布置有待搬运组件安装模块,所述工作台的上表面还布置有旋转变位机构,所述旋转变位机构上设置有V型气动夹紧装置,所述末端快换工具支架、立体仓库、待搬运组件安装模块、旋转变位机构均位于所述机器人的输出末端的覆盖范围内,所述待搬运组件安装模块内布置有至少两组不同颜色的待安装组件,每个待安装组件至少包括两个零件,所述机器人示教器分别通过线路连接视觉模块、机器人,所述机器人示教器内置有颜色区分模块组件,所述视觉模块采集待搬运组件安装模块上的零件的图像后通过机器人示教器内的分析模块判定对应组件的颜色、并将对应颜色的各个零件的位置信息输出到所述机器人的控制器。
其进一步特征在于:所述待搬运组件安装模块上的各个零件为平面安装设置,每个零件放置于对应侧内凹定位槽内布置,所述视觉模块可以直接采集各种光照条件下的零件的图像,所述待搬运组件安装模块上设置至少两组组件,每组组件仅颜色不同;
所述待搬运组件安装模块上具体包括红、黄、蓝三种颜色的模拟电机组件,每组模拟电机组件包括模拟电机外壳、模拟电机转子、和模拟电机端盖,三种电机组件的摆放上位置一定,建立训练模型时仅以颜色特征作为输入量,可以有效的判定单个零件的颜色、种类;
所述待搬运组件安装模块的两侧设置有提手,便于整个模块的位置转移;
所述旋转变位机构包括机座,所述机座上横板设置有水平向轨道,所述V型气动夹紧装置的底板整体通过导轨副安装于所述水平向轨道,所述V型气动夹紧装置的底板底部设置有丝杆螺母,电机及减速器模块固装于所述机座的一侧立板,所述电机及减速器模块的输出端连接有丝杆,所述丝杆螺纹连接所述丝杆螺母,所述电机及减速器模块驱动变换V型气动夹紧装置的水平向位置,通过位置变动实际训练学生的实训技能;
每个所述末端快换工具具体包括快换副盘、连接板、末端工具,所述快换副盘连接下部的所述连接板,所述连接板的两侧外凸位置分别布置有对应的定位孔,所述连接板的底部固接末端工具,所述快换主盘的用于快接所述快换副盘。
采用上述技术方案后,视觉模块采集待搬运组件安装模块上的零件的图像后通过机器人示教器内的分析模块判定对应组件的颜色、并将对应颜色的各个零件的位置信息输出到机器人的控制器,之后控制器根据机器人示教器内预制的训练步骤将对应颜色组件的每个零件分别抓取到V型气动夹紧装置上进行组装,最终机器人将模拟组装好的组件转运到立体仓库存放好,其可通过形状、纹理综合颜色对产品进行判断,进而准确识别对应的产品。其中颜色区分模块组件为常规的区分组件,但以前并未应用于教育实训平台的先例,将现有的颜色区分模块组件置于机器人示教器内,使得机器人示教器内包括了区分颜色的功能,其组合待搬运组件安装模块、旋转变位机构、立体仓库,使得实训更贴近实际生产需求。
附图说明
图1为发明的立体图结构示意图;
图2为本发明的旋转变位机构的立体图结构示意图;
图3为本发明的待搬运组件安装模块的立体图结构示意图;
图4为本发明的机器人末端手爪模块的立体图结构示意图
图中序号所对应的名称如下:
工作台1、机器人2、输出末端21、快换主盘3、触摸屏模块4、机器人示教器5、末端快换工具支架6、末端快换工具7、快换副盘71、连接板72、末端工具73、立体仓库8、视觉支架9、上部横梁10、视觉模块11、待搬运组件安装模块12、旋转变位机构13、V型气动夹紧装置14、模拟电机组件15、模拟电机外壳151、模拟电机转子152、和模拟电机端盖153、提手16、机座17、电机及减速器模块18。
具体实施方式
一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,见图1:其包括工作台1,工作台1的上表面设置有若干内凹定位槽,工作台1的中心位置固装有机器人2,机器人2的输出末端21设置有快换主盘3,工作台1上表面的对应操作区域位置固装有触摸屏模块4、机器人示教器5,工作台1上表面的其中一个区域固装有至少一个末端快换工具支架6,末端快换工具支架6上布置有至少两种机器人的末端快换工具7,工作台1的上表面的另一区域还固设有立体仓库8,工作台1的上表面还设置有视觉支架9,视觉支架9的上部横梁10上固设有视觉模块11,视觉模块11的正下方布置有待搬运组件安装模块12,工作台1的上表面还布置有旋转变位机构13,旋转变位机构13上设置有V型气动夹紧装置14,末端快换工具支架6、立体仓库8、待搬运组件安装模块12、旋转变位机构13均位于机器人2的输出末端21的覆盖范围内,待搬运组件安装模块12内布置有至少两组不同颜色的待安装组件,每个待安装组件至少包括两个零件,机器人示教器5分别通过线路连接视觉模块11、机器人2,机器人示教器5内置有颜色区分模块组件,视觉模块11采集待搬运组件安装模块12上的零件的图像后通过机器人示教器5内的分析模块判定对应组件的颜色、并将对应颜色的各个零件的位置信息输出到机器人5的控制器。
待搬运组件安装模块12上的各个零件为平面安装设置,每个零件放置于对应侧内凹定位槽内布置,视觉模块11可以直接采集各种光照条件下的零件的图像,待搬运组件安装模块上设置至少两组组件,每组组件仅颜色不同;
具体实施例中:机器人2具体为六轴工业机器人;
待搬运组件安装模块12上具体包括红、黄、蓝三种颜色的模拟电机组件15,每组模拟电机组件15包括模拟电机外壳151、模拟电机转子152、和模拟电机端盖153,三种电机组件的摆放上位置一定,建立训练模型时仅以颜色特征作为输入量,可以有效的判定单个零件的颜色、种类;
待搬运组件安装模块12的两侧设置有提手16,便于整个模块的位置转移;
旋转变位机构13包括机座17,机座17上横板设置有水平向轨道,V型气动夹紧装置14的底板整体通过导轨副安装于水平向轨道,V型气动夹紧装置14的底板底部设置有丝杆螺母,电机及减速器模块18固装于机座17的一侧立板,电机及减速器模块18的输出端连接有丝杆,丝杆螺纹连接丝杆螺母,电机及减速器模块18驱动变换V型气动夹紧装置14的水平向位置,通过位置变动实际训练学生的实训技能;
每个末端快换工具7具体包括快换副盘71、连接板72、末端工具73,快换副盘71连接下部的连接板72,连接板72的两侧外凸位置分别布置有对应的定位孔,连接板72的底部固接末端工具73,快换主盘3的用于快接快换副盘71。
具体实施例中操作人员可以通过触摸屏模块4、机器人示教器5对整个系统进行变成操作。具体实施步骤如下:
(1)视觉模块采集待搬运组件安装模块的图像,模拟电机外壳901、模拟电机转子902和模拟电机端盖903分别有红、黄、蓝三种颜色,因视觉模块与待搬运组件安装模块的工作面未加暗箱,所以采用基于机器学习的方式对多种光照条件下的零件图像进行训练,三种电机组件的摆放上位置一定,建立训练模型时仅以颜色特征作为输入量,可以有效的判定单个零件的颜色、种类;
(2)使用机器人与视觉模块的相机系统进行手眼标定程序,完成机器人视觉引导的坐标转换任务;
(3)视觉模块采集电机组件图像后,使用机器学习的结果判定电机组件的颜色,并将其位置信息输出到机器人的控制器中;
(4)机器人首先得到电机外壳,的位置信息,然后在通过快换主盘连接对应末端工具的快换副盘,在待搬运组件安装模块中夹持模拟电机外壳,最后将其放置到旋转变位机构中通过V型气动夹紧装置固定;
(5)步骤(3)中输出的三种电机组件的位置信息,在(步骤4)中已完成模拟电机外壳的抓取和放置任务,然后根据任务需求分别选择不同颜色的模拟电机转子和模拟电机端盖,工业机器人使用对应的末端工具抓取模拟电机转子和模拟电机端盖,最后将其放置到步骤(4)中模拟电机外壳中进行装配,在整个装配过程中可随意调节电机及其减速器模块使得旋转变位机构发生变化,以此来增加实训任务的难度;
(6)电机模拟装配完成后,机器人将旋转变位机构中的模拟电机放置到立体仓库中;
(7)重复步骤(3)(4)(5)(6)的步骤依次将电机组件搬运模块中的电机组件装配完成,最后全部放置在立体仓库中。
其工作原理如下:视觉模块采集待搬运组件安装模块上的零件的图像后通过机器人示教器内的分析模块判定对应组件的颜色、并将对应颜色的各个零件的位置信息输出到机器人的控制器,之后控制器根据机器人示教器内预制的训练步骤将对应颜色组件的每个零件分别抓取到V型气动夹紧装置上进行组装,最终机器人将模拟组装好的组件转运到立体仓库存放好,其可通过形状、纹理综合颜色对产品进行判断,进而准确识别对应的产品。其中颜色区分模块组件为常规的区分组件,但以前并未应用于教育实训平台的先例,将现有的颜色区分模块组件置于机器人示教器内,使得机器人示教器内包括了区分颜色的功能,其组合待搬运组件安装模块、旋转变位机构、立体仓库,使得实训更贴近实际生产需求。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:其包括工作台,所述工作台的上表面设置有若干内凹定位槽,所述工作台的中心位置固装有机器人,所述机器人的输出末端设置有快换主盘,所述工作台上表面的对应操作区域位置固装有触摸屏模块、机器人示教器,所述工作台上表面的其中一个区域固装有至少一个末端快换工具支架,所述末端快换工具支架上布置有至少两种机器人的末端快换工具,所述工作台的上表面的另一区域还固设有立体仓库,所述工作台的上表面还设置有视觉支架,所述视觉支架的上部横梁上固设有视觉模块,所述视觉模块的正下方布置有待搬运组件安装模块,所述工作台的上表面还布置有旋转变位机构,所述旋转变位机构上设置有V型气动夹紧装置,所述末端快换工具支架、立体仓库、待搬运组件安装模块、旋转变位机构均位于所述机器人的输出末端的覆盖范围内,所述待搬运组件安装模块内布置有至少两组不同颜色的待安装组件,每个待安装组件至少包括两个零件,所述机器人示教器分别通过线路连接视觉模块、机器人,所述机器人示教器内置有颜色区分模块组件,所述视觉模块采集待搬运组件安装模块上的零件的图像后通过机器人示教器内的分析模块判定对应组件的颜色、并将对应颜色的各个零件的位置信息输出到所述机器人的控制器。
2.如权利要求1所述的一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:所述待搬运组件安装模块上的各个零件为平面安装设置,每个零件放置于对应侧内凹定位槽内布置,所述视觉模块可以直接采集各种光照条件下的零件的图像,所述待搬运组件安装模块上设置至少两组组件,每组组件仅颜色不同。
3.如权利要求2所述的一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:所述待搬运组件安装模块上具体包括红、黄、蓝三种颜色的模拟电机组件,每组模拟电机组件包括模拟电机外壳、模拟电机转子、和模拟电机端盖,三种电机组件的摆放上位置一定,建立训练模型时仅以颜色特征作为输入量。
4.如权利要求2所述的一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:所述待搬运组件安装模块的两侧设置有提手。
5.如权利要求1所述的一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:所述旋转变位机构包括机座,所述机座上横板设置有水平向轨道,所述V型气动夹紧装置的底板整体通过导轨副安装于所述水平向轨道,所述V型气动夹紧装置的底板底部设置有丝杆螺母,电机及减速器模块固装于所述机座的一侧立板,所述电机及减速器模块的输出端连接有丝杆,所述丝杆螺纹连接所述丝杆螺母,所述电机及减速器模块驱动变换V型气动夹紧装置的水平向位置,通过位置变动实际训练学生的实训技能。
6.如权利要求1所述的一种面向教育实训的机器人颜色识别模拟装配系统,其特征在于:每个所述末端快换工具具体包括快换副盘、连接板、末端工具,所述快换副盘连接下部的所述连接板,所述连接板的两侧外凸位置分别布置有对应的定位孔,所述连接板的底部固接末端工具,所述快换主盘的用于快接所述快换副盘。
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