CN111882972A - 智能柔性机电一体化通用教学平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能柔性机电一体化通用教学平台,包括机架,安装于所述机架上的机器人分拣系统、智能立体仓库和控制系统,其中,所述机器人分拣系统与所述控制系统信号连接,所述控制系统为PLC控制器;所述控制系统用于控制所述机器人分拣系统装配工件,并控制所述机器人分拣系统将装配完成的工件输送至所述智能立体仓库。本发明解决了现有技术中由于教学实训设备的限制,未能很好地让学生系统全面地掌握机电智能制造技术,培养的学生中出现了技能单一的情况的技术问题,能满足院校及社会需求。
Description
技术领域
本发明涉及机电一体化技术领域,特别涉及一种智能柔性机电一体化通用教学平台。
背景技术
当今时代,智能制造技术在飞速发展。目前,国内高职院校和应用型本科院校在机电智能制造技术领域的人才培养过程中,由于教学实训设备的限制,未能很好地让学生系统全面地掌握机电智能制造技术,培养的学生中出现了技能单一的情况。
为了改善这种情况,让学生满足技术发展的需要,必须使学生系统全面地掌握机电智能制造技术的相关技术。因此,开发全面涵盖机电智能制造技术的教学产品及实训设备非常重要。
此外,各高职高校及应用型本科院校机电智能制造技术相关专业教材与教学内容难以与实际需要结合,不能形成统一的可复制的教学模式,难以及时进行设备的升级,因此,迫切需要柔性化、模块化的机电智能制造技术教学平台。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题,提出一种具有机器人、人工智能和控制系统,并开发有内容丰富的配套教材,满足院校及社会需求的智能柔性机电一体化通用教学平台。
为实现上述目的,本发明提供了一种智能柔性机电一体化通用教学平台,包括机架,安装于所述机架上的机器人分拣系统、智能立体仓库和控制系统,其中,所述机器人分拣系统与所述控制系统信号连接,所述控制系统为PLC控制器;
所述控制系统用于控制所述机器人分拣系统装配工件,并控制所述机器人分拣系统将装配完成的工件输送至所述智能立体仓库。
本发明进一步的技术方案是,所述机器人分拣系统包括安装于所述机架上的倍速链输送机构、同步带输送机构、高度测量传感器、工业相机、机器人、装配板和转盘;所述倍速链输送机构、同步带输送机构分设于所述机器人的两侧,所述工业相机位于所述倍速链输送带的中部上方,所述装配板和转盘位于所述机架的一端,所述智能立体仓库位于所述机架的另一端;
所述倍速链输送机构包括倍速链输送带,所述倍速链输送带上可放置若干个待分拣的托盘;
所述工业相机用于对所述托盘内的工件进行识别和检测,将识别和检测结果发送给所述控制系统,由所述控制系统控制所述机器人抓取所述托盘内的工件;
所述机器人用于将所述工件搬运到所述装配板上进行装配,将所述托盘输送至托盘放置处,并将装配后的工件放置在所述转盘上;
所述高度测量传感器用于检测装配后的工件高度,检测工件是否装配完成;
所述机器人还用于将装配完成的工件放到所述同步带输送机构上的托盘上,所述控制系统还用于控制所述同步带输送机构朝所述智能立体仓库移动,所述机器人还用于将装配完成的工件放置在所述智能立体仓库中。
本发明进一步的技术方案是,所述倍速链输送机构还包括气缸,所述若干个托盘被所述倍速链输送带下方的气缸分隔开,进行分步处理。
本发明进一步的技术方案是,所述倍速链输送机构还包括用于驱动所述倍速链输送带运动的交流电机,所述交流电机通控制器的模拟信号量控制所述倍速链输送带沿其传动方向上移动。
本发明进一步的技术方案是,所述同步带输送机构包括同步带和用于驱动所述同步带运动的直流电机。
本发明进一步的技术方案是,所述智能柔性机电一体化通用教学平台还包括人脸识别系统,所述人脸识别系统包括相机和智能终端。
本发明进一步的技术方案是,所述智能立体仓库包括底座,安装于所述底座上的货架和三坐标移动平台,以及用于检测托盘的微动开关。
本发明进一步的技术方案是,所述三坐标移动平台包括滑台和可伸缩的载物台,所述滑台通过驱动机构驱动,所述载物台为二级传动机构,所述载物台包括齿轮齿条传动机构和链传动机构,所述载物台通过所述驱动机构驱动和导向,实现上下移动;所述驱动机构通过步进电机驱动。
本发明进一步的技术方案是,所述智能柔性机电一体化通用教学平台还包括RFID系统,所述RFID系统包括电子标签、读写器、天线和通信模块,所述通信模块用于传输读写器和所述控制系之间的数据,所述电子标签设置于所述托盘的表面。
本发明智能柔性机电一体化通用教学平台的有益效果是:本发明通过上述技术方案,包括机架,安装于所述机架上的机器人分拣系统、智能立体仓库和控制系统,其中,所述机器人分拣系统与所述控制系统信号连接;所述控制系统用于控制所述机器人分拣系统装配工件,并控制所述机器人分拣系统将装配完成的工件输送至所述智能立体仓库,解决了现有技术中由于教学实训设备的限制,未能很好地让学生系统全面地掌握机电智能制造技术,培养的学生中出现了技能单一的情况的技术问题,能满足院校及社会需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明智能柔性机电一体化通用教学平台较佳实施例的整体结构示意图;
图2是本发明智能柔性机电一体化通用教学平台较佳实施例的主视图;
图3是本发明智能柔性机电一体化通用教学平台较佳实施例的俯视图;
图4是机器人分拣系统的结构示意图;
图5是智能立体仓库的结构示意图;
图6是托盘的结构示意图;
图7是人脸识别系统的结构示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
10 | 机架 | 208 | 装配板 |
20 | 机器人分拣系统 | 209 | 转盘 |
201 | 倍速链输送带 | 30 | 智能立体仓库 |
202 | 托盘 | 301 | 货架 |
203 | 同步带 | 302 | 三坐标移动平台 |
204 | 直流电机 | 40 | 人脸识别系统 |
205 | 高度测量传感器 | 401 | 人脸识别摄像头 |
206 | 工业相机 | 50 | 电子标签 |
207 | 机器人 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示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,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,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,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。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。
为解决现有技术中由于教学实训设备的限制,未能很好地让学生系统全面地掌握机电智能制造技术,培养的学生中出现了技能单一的情况的技术问题,本发明提出一种智能柔性机电一体化通用教学平台。
请参照图1至图7,本发明智能柔性机电一体化通用教学平台较佳实施例包括机架10,安装于机架10上的机器人分拣系统20、智能立体仓库30和控制系统,其中,机器人分拣系统20与控制系统信号连接。
其中,控制系统可以采用PLC控制器,用户可以根据需要切换不同的控制器。控制系统用于控制机器人分拣系统20装配工件,并控制机器人分拣系统20将装配完成的工件输送至智能立体仓库30。
机器人分拣系统20包括安装于机架10上的倍速链输送机构、同步带输送机构、高度测量传感器205、工业相机206、机器人207、装配板208和转盘209;倍速链输送机构、同步带输送机构分设于机器人207的两侧,工业相机206位于倍速链输送带201的中部上方,装配板208和转盘209位于机架10的一端,智能立体仓库30位于机架10的另一端。
倍速链输送机构包括倍速链输送带201,倍速链输送带201上可放置若干个待分拣的托盘202。
工业相机206用于对托盘202内的工件进行识别和检测,将识别和检测结果发送给控制系统,由控制系统控制机器人207抓取托盘202内的工件。
机器人207用于将工件搬运到装配板208上进行装配,将托盘202输送至托盘放置处,并将装配后的工件放置在转盘209上。
高度测量传感器205用于检测装配后的工件高度,检测工件是否装配完成。
机器人207还用于将装配完成的工件放到同步带输送机构上的托盘202上,控制系统还用于控制同步带输送机构朝智能立体仓库30移动,机器人207还用于将装配完成的工件放置在智能立体仓库30中。
倍速链输送机构还包括气缸,若干个托盘202被倍速链输送带201下方的气缸分隔开,进行分步处理。
倍速链输送机构还包括用于驱动倍速链输送带201运动的交流电机,交流电机通控制器的模拟信号量控制倍速链输送带201沿其传动方向上移动。
同步带输送机构包括同步带203和用于驱动同步带203运动的直流电机204。
本实施例中,倍速链输送带201上可放置多个待分拣的托盘202,通过倍速链输送带201下方的气缸将多个托盘202分隔开,进行分步处理。倍速链输送带201的交流电机通过控制器的模拟量信号控制倍速链输送带201沿其传动方向上移动,工业相机206位于倍速链输送带201的中部上方,正下方托盘202被气缸阻挡,工业相机206进行识别和检测,然后将信息发送给控制器处理,并由其处理后发送信号给机器人207进行抓取。机器人207搬运工件到装配板208上,进行装配的操作,然后把托盘202放置于托盘放置处。装配完成后,机器人207将工件放置在转盘209上面,通过转盘209的转动,经过高度测量传感器205获取工件的高度,检测工件是否装配完成。再接着机器人207将托盘202先放置在同步带输送机构上的托盘202上。控制器控制直流电机204使同步带203沿智能立体仓库30方向移动。
本实施例中,所述智能柔性机电一体化通用教学平台还包括人脸识别系统40,人脸识别系统40包括相机和智能终端,其中所述相机可以采用人脸识别摄像头401。
智能终端例如可以为电脑、手机、ipad等终端,智能终端存储有用于识别用户权限的软件。具体使用时,相机对用户进行拍照,软件进行匹配,如果用户符合条件,具有使用权限,则整个系统可以启动,否则,系统不启动。另外,本实施例中,该智能终端还能记录操作者的操作时长,面部表情等。
本实施例中,智能立体仓库30包括底座,安装于底座上的货架301和三坐标移动平台302,以及用于检测托盘202的微动开关。
三坐标移动平台302包括滑台和可伸缩的载物台,滑台通过驱动机构驱动,载物台为二级传动机构,载物台包括齿轮齿条传动机构和链传动机构,载物台通过驱动机构驱动和导向,实现上下移动;驱动机构通过步进电机驱动。
作为一种实施方式,货架301共分为六行四列,共有二十四个仓库位置,其中十六个用于存储工件,剩余的用于存储成品或者瑕疵品。微动开关用于检测托盘202的存在。三坐标移动平台302包括滑台、可伸缩的载物台,滑台的驱动机构是滚珠丝杠,也可更换为齿轮齿条机构。可伸缩的载物台为二级传动机构,包括齿轮齿条机构和链传动机构。可伸缩的载物台通过滑台的驱动机构驱动和导向,实现垂直上下的移动;三坐标移动平台302的驱动电机是步进电机,通过绝对运动实现定位。
进一步的,本实施例中,智能柔性机电一体化通用教学平台还包括RFID系统,RFID系统包括电子标签50、读写器、天线和通信模块,通信模块用于传输读写器和控制系统之间的数据,电子标签50设置于托盘202的表面。
以下对本发明智能柔性机电一体化通用教学平台的整个工作过程作进一步的详细阐述。
首先通过APP或者公众号小程序远程下单,该智能柔性机电一体化通用教学平台自动对所需要的零件进行加工、装配;然后三坐标移动平台302运动到每一个仓库位置,其上面的RFID阅读器读取托盘202中电子标签50的信息,存储到控制器中;再将所需要的零件出库,通过倍速链输送带201,经过倍速链输送带201上方的相机,进行识别和特征检测,并将识别获得的特征数据发送给控制器,处理后将数据发送给机器人207,机器人207搬运工件到装配板208上,进行装配的操作,然后把托盘202放置于托盘放置处;装配完成后,机器人207将工件放置在转盘209上面,通过转盘209的转动,经过高度测量传感器205获取工件的高度,检测工件是否装配完成;再接着机器人207将托盘202先放置在同步带输送机构上的托盘202上,然后三坐标移动平台302将托盘202搬运回到智能立体仓库30中,再把信息写入该电子标签50中。
本发明智能柔性机电一体化通用教学平台的有益效果是:本发明通过上述技术方案,包括机架,安装于所述机架上的机器人分拣系统、智能立体仓库和控制系统,其中,所述机器人分拣系统与所述控制系统信号连接;所述控制系统用于控制所述机器人分拣系统装配工件,并控制所述机器人分拣系统将装配完成的工件输送至所述智能立体仓库,解决了现有技术中由于教学实训设备的限制,未能很好地让学生系统全面地掌握机电智能制造技术,培养的学生中出现了技能单一的情况的技术问题,能满足院校及社会需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,包括机架,安装于所述机架上的机器人分拣系统、智能立体仓库和控制系统,其中,所述机器人分拣系统与所述控制系统信号连接,所述控制系统为PLC控制器;
所述控制系统用于控制所述机器人分拣系统装配工件,并控制所述机器人分拣系统将装配完成的工件输送至所述智能立体仓库;
所述智能柔性机电一体化通用教学平台还包括人脸识别系统,所述人脸识别系统包括相机和智能终端;
所述智能立体仓库包括底座,安装于所述底座上的货架和三坐标移动平台,以及用于检测托盘的微动开关。
2.根据权利要求1所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述机器人分拣系统包括安装于所述机架上的倍速链输送机构、同步带输送机构、高度测量传感器、工业相机、机器人、装配板和转盘;所述倍速链输送机构、同步带输送机构分设于所述机器人的两侧,所述工业相机位于所述倍速链输送带的中部上方,所述装配板和转盘位于所述机架的一端,所述智能立体仓库位于所述机架的另一端;
所述倍速链输送机构包括倍速链输送带,所述倍速链输送带上可放置若干个待分拣的托盘;
所述工业相机用于对所述托盘内的工件进行识别和检测,将识别和检测结果发送给所述控制系统,由所述控制系统控制所述机器人抓取所述托盘内的工件;
所述机器人用于将所述工件搬运到所述装配板上进行装配,将所述托盘输送至托盘放置处,并将装配后的工件放置在所述转盘上;
所述高度测量传感器用于检测装配后的工件高度,检测工件是否装配完成;
所述机器人还用于将装配完成的工件放到所述同步带输送机构上的托盘上,所述控制系统还用于控制所述同步带输送机构朝所述智能立体仓库移动,所述机器人还用于将装配完成的工件放置在所述智能立体仓库中。
3.根据权利要求2所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述倍速链输送机构还包括气缸,所述若干个托盘被所述倍速链输送带下方的气缸分隔开,进行分步处理。
4.根据权利要求3所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述倍速链输送机构还包括用于驱动所述倍速链输送带运动的交流电机,所述交流电机通控制器的模拟信号量控制所述倍速链输送带沿其传动方向上移动。
5.根据权利要求2所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述同步带输送机构包括同步带和用于驱动所述同步带运动的直流电机。
6.根据权利要求5所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述三坐标移动平台包括滑台和可伸缩的载物台,所述滑台通过驱动机构驱动,所述载物台为二级传动机构,所述载物台包括齿轮齿条传动机构和链传动机构,所述载物台通过所述驱动机构驱动和导向,实现上下移动;所述驱动机构通过步进电机驱动。
7.根据权利要求2所述的智能柔性机电一体化通用教学平台,其特征在于,所述智能柔性机电一体化通用教学平台还包括RFID系统,所述RFID系统包括电子标签、读写器、天线和通信模块,所述通信模块用于传输读写器和所述控制系之间的数据,所述电子标签设置于所述托盘的表面。
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