CN112053599A - 工业机器人系统运维员培训考核系统 - Google Patents

Abstract

工业机器人系统运维员培训考核系统，包括机械系统检查与诊断模块、电气系统检查与诊断模块、运行维护模块、数据采集与状态监测模块、故障维修模块、人脸识别登录系统、自动评分系统。本发明功能齐全、结构可靠、性能稳定，其中，开放式电气控制柜可以用于学习工业机器人电气柜结构组成、线路排查、故障学习和维修、可编程控制器编程学习；机器人本体:机器人本体结合开放式电气控制柜，可用于机器人应用的练习；机器人本体的拆装，可用于机器人本体机械结构的了解和本体机械维修练习；搬运模块、装配模块、变位机模块可用于机器人应用的练习和机器人本体装配后功能正常的验证练习应用。

Description

工业机器人系统运维员培训考核系统

技术领域

本发明涉及工业机器人考核技术领域，尤其涉及一种工业机器人系统运维员培训考核系统。

背景技术

工业机器人在多个领域已经得到了广泛应用，尤其在现代化大型工业装备企业中，工业机器人发挥着越来越重要的作用。然而随着工业机器人越来越普及，企业工业机器人技术服务工程师、电气工程师、系统集成安装工程师、调试工程师、维护工程师、电气工程师岗位需求增加，现有的工业机器人运维实训设备，涉及工业机器人运维方面不够完备，在实训过程中故障检测技术智能化程度不高，需要提升。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供工业机器人系统运维员培训考核系统，包括机械系统检查与诊断模块、电气系统检查与诊断模块、运行维护模块、数据采集与状态监测模块、故障维修模块、人脸识别登录系统、自动评分系统，其中机械系统检查与诊断模块包括工业机器人本体、末端执行器，电气系统检查与诊断模块包括开放式工业机器人控制柜内部的电气元件、线路、电机，运行维护模块包括搬运模块、装配模块、变位机模块、拆装工作台，数据采集与状态监测模块包括人机交互界面，故障维修模块包括工业机器人故障设定及诊断智能训练系统、工业机器人本体，所述人脸识别登录系统、自动评分系统分别用于实现防作弊及评分功能。

进一步的，所述工业机器人本体为工业级关节式可拆卸6轴串联机器人，包括机械臂本体、减速器、电路线束穿过孔洞、外壳固定螺栓位、同步带，带轮、电机，其中电机与带轮相连、机械臂外壳通过螺栓固定在机械臂本体上，所述机械臂本体上各紧固连接部分采用高强度碳素结构钢材料设计。

进一步的，所述开放式工业机器人控制柜包含工业机器人故障设定及诊断智能训练系统、机器人运动控制器、伺服驱动器、可编程逻辑控制器组成，其中，所述工业机器人故障设定及诊断智能训练系统支持两种通信协议：Modbus TCP和SOCKET协议，通过连接外部编程工作站，进行电气故障设定，实时记录排故过程，配有自动评分系统，用于学生电气故障排查学习，所述伺服驱动器安装于开放式机器人控制系统下方，工业机器人故障设定及诊断智能训练系统位于控制柜上方。

进一步的，所述运行维护模块中拆装工作台包括机器人本体、展示板、照明设备、底座-转座设备、机器人本体部件放置柜、机器人本体螺栓放置盒、文件放置盒、搬运模块、装配模块、变位机模块、网孔板、防静电桌面、工业机器人本体部件临时存放处；其中，所述网孔板设置在拆装工作台后部，所述机器人本体位于拆装工作台右边；所述照明设备位于网孔板和展示板上方；所述底座-转座设备位于机器人本体和拆装工作台面连接处；所述机器人本体部件放置柜位于拆装工作台面左下方，三行两列，共6个柜子；所述对射式光栅传感器位于拆装工作台面上方，靠近工业机器人操作人员所站立的位置一侧；所述机器人本体螺栓放置盒位于拆装工作台面右下方，共一列6个；所述搬运模块、装配模块、变位机模块位于拆装工作台面右侧；所述防静电桌面铺设于拆装工作台的台面上；工业机器人本体部件临时存放处覆盖拆装工作台台面左半部分。

进一步的，所述运行维护模块中搬运模块位于拆装工作台右侧，包含4个工件：圆形工件、正三角形工件、正六角形工件、正方形工件，所述搬运模块工件定位孔呈正逆顺序两排分布，分别为圆形、正三角形、正六边形、正方形和正方形、正六边形、正三角形、圆形；所述运行维护模块中装配模块位于拆装工作台右侧，包含一套轴承零件：轴承外圈、轴承内圈、轴承滚体、轴承挡圈，分别位于装配模块四角，装配后的成品放置于装配模块中央；所述运行维护模块中变位机模块位于拆装工作台右侧、搬运模块和装配模块的后侧，完成待装配工件的固定。

进一步的，所述拆装工作台的底座-转座设备，桌面固定点四个点将底座-转座设备固定在拆装工作台上，所述机器人本体通过机器人本体固定点固定在底座-转座设备上，所述旋转轴实现360°旋转、固定片通过螺栓固定底座下方固定点和底座上方固定点所在的四个点实现对上方机器人本体的固定。

进一步的，所述拆装工作台下方机器人本体部件放置柜，具有6个可存储各轴拆装部件的抽屉。

进一步的，所述拆装工作台右下部的机器人本体螺栓放置盒为6个可移动塑料盒，每个盒对应安放于拆装工作台下方，所述机器人本体螺栓放置盒由盒盖，盒体和卡扣构成，通过卡扣实现盒盖和盒体的固定连接。

本发明的有益效果为：本发明功能齐全、结构可靠、性能稳定，其中，开放式电气控制柜可以用于学习工业机器人电气柜结构组成、线路排查、故障学习和维修、可编程控制器编程学习；机器人本体:机器人本体结合开放式电气控制柜，可用于机器人应用的练习；机器人本体的拆装，可用于机器人本体机械结构的了解和本体机械维修练习；搬运模块、装配模块、变位机模块可用于机器人应用的练习和机器人本体装配后功能正常的验证练习应用。本设备能够提供完善的工业机器人系统运行、维护实训功能，可为现代化工业机器人系统运维实训过程提供智能化、系统化练习，同时提高工业机器人运维岗位人才全方位能力。

附图说明

图1为工业机器人系统运维员培训考核系统结构图；

图2为工业机器人系统运维员培训考核系统示意图；

图3为拆装工作台底座-转座设备结构示意图；

图4为变位机模块、搬运模块、装配模块示意图；

图5为工业机器人本体局部结构；

如图：图1中：1-1—机器人本体螺栓放置盒、1-2—文件放置盒、1-3—装配模块、1-4—搬运模块、1-5—变位机模块、1-6—展示板、1-7—工业机器人本体、1-8—照明设备、1-9—网孔板、1-10—工业机器人本体部件临时存放处、1-11—警示灯、1-12—开放式工业机器人控制柜、1-13—人脸识别登录系统、1-14—人机交互界面、1-15—机器人本体部件放置柜、1-16—底座-转座设备、1-17—防静电桌面、1-18—拆装工作台、1-19—末端执行器、1-20—对射式光栅传感器；

图2中：2-1—伺服驱动器、2-2—工业机器人故障设定及诊断智能训练系统、2-3可编程逻辑控制器、2-4—机器人运动控制器；

图3中：3-1—桌面固定点、3-2—底座下方固定点、3-3—底座上方固定点、3-4—旋转轴、3-5—机器人本体固定点、3-6—固定片；

图4中：4-1—变位机定位气缸、4-2—工件装配位置；

图5中：5-1—减速器、5-2—电路线束穿过孔洞、5-3—外壳固定螺栓位、5-4—同步带，5-5—带轮、5-6—电机，5-7—机械臂本体。

具体实施方式

实施例1：

根据以上技术问题，本发明提供工业机器人系统运维员培训考核系统，包括机械系统检查与诊断模块、电气系统检查与诊断模块、运行维护模块、数据采集与状态监测模块、故障维修模块、人脸识别登录系统、自动评分系统，其中机械系统检查与诊断模块包括工业机器人本体(1-7)、末端执行器(1-19)，电气系统检查与诊断模块包括开放式工业机器人控制柜(1-12)内部的电气元件、线路、电机(5-6)，运行维护模块包括搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)、拆装工作台(1-18)，数据采集与状态监测模块包括人机交互界面(1-14)，故障维修模块包括工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)、工业机器人本体(1-7)，所述人脸识别登录系统、自动评分系统分别用于实现防作弊及评分功能。

进一步的，所述工业机器人本体(1-7)为工业级关节式可拆卸6轴串联机器人，包括机械臂本体(5-7)、减速器(5-1)、电路线束穿过孔洞(5-2)、外壳固定螺栓位(5-3)、同步带(5-4)，带轮(5-5)、电机(5-6)，其中电机(5-6)与带轮(5-5)相连、机械臂外壳通过螺栓固定在机械臂本体(5-7)上，所述机械臂本体(5-7)上各紧固连接部分采用高强度碳素结构钢材料设计。

进一步的，所述开放式工业机器人控制柜(1-12)包含工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)、机器人运动控制器(2-4)、伺服驱动器(2-1)、可编程逻辑控制器(2-3)组成，其中，所述工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)支持两种通信协议：ModbusTCP和SOCKET协议，通过连接外部编程工作站，进行电气故障设定，实时记录排故过程，配有自动评分系统，用于学生电气故障排查学习，所述伺服驱动器(2-1)安装于开放式机器人控制系统下方，工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)位于控制柜上方。

进一步的，所述运行维护模块中拆装工作台(1-18)包括机器人本体(1-7)、展示板(1-6)、照明设备(1-8)、底座-转座设备(1-16)、机器人本体部件放置柜(1-15)、机器人本体螺栓放置盒(1-1)、文件放置盒(1-2)、搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)、网孔板(1-9)、防静电桌面(1-17)、工业机器人本体部件临时存放处(1-10)；其中，所述网孔板(1-9)设置在拆装工作台后部，所述机器人本体(1-7)位于拆装工作台(1-18)右边；所述照明设备(1-8)位于网孔板(1-9)和展示板(1-6)上方；所述底座-转座设备(1-16)位于机器人本体(1-7)和拆装工作台(1-18)面连接处；所述机器人本体部件放置柜(1-15)位于拆装工作台面左下方，三行两列，共6个柜子；所述对射式光栅传感器(1-20)位于拆装工作台面上方，靠近工业机器人操作人员所站立的位置一侧；所述机器人本体螺栓放置盒(1-1)位于拆装工作台(1-18)面右下方，共一列6个；所述搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)位于拆装工作台面右侧；所述防静电桌面(1-17)铺设于拆装工作台(1-18)的台面上；工业机器人本体部件临时存放处(1-10)覆盖拆装工作台(1-18)台面左半部分。

进一步的，所述运行维护模块中搬运模块(1-4)位于拆装工作台(1-18)右侧，包含4个工件：圆形工件、正三角形工件、正六角形工件、正方形工件，所述搬运模块(1-4)工件定位孔呈正逆顺序两排分布，分别为圆形、正三角形、正六边形、正方形和正方形、正六边形、正三角形、圆形；所述运行维护模块中装配模块(1-3)位于拆装工作台(1-18)右侧，包含一套轴承零件：轴承外圈、轴承内圈、轴承滚体、轴承挡圈，分别位于装配模块(1-3)四角，装配后的成品放置于装配模块中央；所述运行维护模块中变位机模块(1-5)位于拆装工作台(1-18)右侧、搬运模块(1-4)和装配模块(1-3)的后侧，完成待装配工件的固定。

进一步的，所述拆装工作台的底座-转座设备(1-16)，桌面固定点(3-1)四个点将底座-转座设备(1-16)固定在拆装工作台(1-18)上，所述机器人本体(1-7)通过机器人本体固定点(3-5)固定在底座-转座设备(1-16)上，所述旋转轴(3-4)实现360°旋转、固定片(3-6)通过螺栓固定底座下方固定点(3-2)和底座上方固定点(3-3)所在的四个点实现对上方机器人本体(1-7)的固定。

进一步的，所述拆装工作台下方机器人本体部件放置柜(1-15)，具有6个可存储各轴拆装部件的抽屉。

进一步的，所述拆装工作台(1-18)右下部的机器人本体螺栓放置盒(1-1)为6个可移动塑料盒，每个盒对应安放于拆装工作台(1-18)下方，所述机器人本体螺栓放置盒(1-1)由盒盖，盒体和卡扣构成，通过卡扣实现盒盖和盒体的固定连接。

实施例2：

人脸识别登录系统(1-13)：事先通过身份证阅读器存入考生身份证号码和系统录取照片，考核现场采集考生人脸照片，与系统录取照片进行一对一比对。考生只有通过人脸识别完成考前电子签到工作，方可入场参加课程考核，严防替考舞弊行为发生，维护考核的公平、公正。

图1为工业机器人系统运维员培训考核系统结构图：工业机器人本体(1-7)通过开放式工业机器人控制柜(1-12)可完成对装配模块(1-3)、搬运模块(1-4)、变位机模块(1-5)的操作，完成机器人的学习和运行，也可完成工业机器人本体拆装，故障排查，修理后，功能的验证。

工业机器人本体(1-7)可按照五轴/六轴→四轴→三轴→二轴→一轴的顺序进行本体机械接卸练习，拆卸出的大部件可临时放置于工业机器人本体部件临时存放处(1-10)，最终存放于，拆卸出的各轴螺栓存放于，本体安装顺序为一轴→二轴→三轴→四轴→五轴/六轴，依次从机器人本体部件放置柜(1-15)和机器人本体螺栓放置盒(1-1)取出对应大部件和螺栓。

开放式工业机器人控制柜(1-12)内各电气元件布局稀疏，线槽盖可拆卸，可以了解工业机器人控制柜的构造和各元器件之间的连接，工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)可以通过设置不同电气故障，达到培养学生发现工业机器人控制柜电气问题的能力和解决电气故障问题的能力。

除了设备工作台上的被动急停按钮，拆装工作台台面上的对射式光栅传感器(1-20)，主动检测是否有物品越过光栅传感器对射平面，进入工业机器人的工作范围，当传感器捕捉到信号，工业机器人执行控制器急停命令，保证操作人员或设备的安全。

工业机器人系统运维实训系统在工作过程中，实训人员在拆装工作台使用工具可实现机器人本体的拆装训练，并查找出机器人本体在装配中出现的精度偏差、振动、噪音等问题，运用拆装工具和底座-转座设备熟练找准机器人润滑脂更换时的空间方位角、更换机器人各关节润滑脂。利用开放式工业机器人控制柜和智能故障系统可以实现对实训人员对工业机器人控制柜软故障、周边设备故障、控制柜主计算机模块故障、控制柜安全面板模块故障、控制柜驱动单元模块故障、控制柜轴计算机模块故障、控制柜系统电源模块故障、控制柜用户I/O电源模块故障诊断训练。

本发明实现了工业机器人本体和电气控制柜的运维训练，可实现工业机器人系统运维系统实训训练，结合了各种规格拆装工具、拆装工作台实现机器人典型工作站装配，精度偏差、振动、噪音等问题的分析。结合示教器、可编程控制器、工业机器人故障设定及诊断智能训练系统实现工业机器人拆装数据备份及恢复、系统维护、系统故障诊断。具有操作方便、结构严谨、智能安全、稳定可靠的特点，可以进行广泛推广应用。

需要说明的是，本发明所用的机器人本体、驱动器、控制器的各部件都是现有产品，各部件之间的连接关系也是本领域技术人员常用的连接关系，属于现有技术，不是本申请的创新点。本发明的编程示教方法属于现有技术，是本领域技术人员常用的控制程序，不是本申请的创新点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，包括机械系统检查与诊断模块、电气系统检查与诊断模块、运行维护模块、数据采集与状态监测模块、故障维修模块、人脸识别登录系统、自动评分系统，其中机械系统检查与诊断模块包括工业机器人本体(1-7)、末端执行器(1-19)，电气系统检查与诊断模块包括开放式工业机器人控制柜(1-12)内部的电气元件、线路、电机(5-6)，运行维护模块包括搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)、拆装工作台(1-18)，数据采集与状态监测模块包括人机交互界面(1-14)，故障维修模块包括工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)、工业机器人本体(1-7)，所述人脸识别登录系统、自动评分系统分别用于实现防作弊及评分功能。

2.根据权利要求1所述的工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，所述工业机器人本体(1-7)为工业级关节式可拆卸6轴串联机器人，包括机械臂本体(5-7)、减速器(5-1)、电路线束穿过孔洞(5-2)、外壳固定螺栓位(5-3)、同步带(5-4)，带轮(5-5)、电机(5-6)，其中电机(5-6)与带轮(5-5)相连、机械臂外壳通过螺栓固定在机械臂本体(5-7)上，所述机械臂本体(5-7)上各紧固连接部分采用高强度碳素结构钢材料设计。

3.根据权利要求1所述的工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，所述开放式工业机器人控制柜(1-12)包含工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)、机器人运动控制器(2-4)、伺服驱动器(2-1)、可编程逻辑控制器(2-3)组成，其中，所述工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)支持两种通信协议：Modbus TCP和SOCKET协议，通过连接外部编程工作站，进行电气故障设定，实时记录排故过程，配有自动评分系统，用于学生电气故障排查学习，所述伺服驱动器(2-1)安装于开放式机器人控制系统下方，工业机器人故障设定及诊断智能训练系统(2-2)位于控制柜上方。

4.根据权利要求1所述的工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，所述运行维护模块中拆装工作台(1-18)包括机器人本体(1-7)、展示板(1-6)、照明设备(1-8)、底座-转座设备(1-16)、机器人本体部件放置柜(1-15)、机器人本体螺栓放置盒(1-1)、文件放置盒(1-2)、搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)、网孔板(1-9)、防静电桌面(1-17)、工业机器人本体部件临时存放处(1-10)；其中，所述网孔板(1-9)设置在拆装工作台后部，所述机器人本体(1-7)位于拆装工作台(1-18)右边；所述照明设备(1-8)位于网孔板(1-9)和展示板(1-6)上方；所述底座-转座设备(1-16)位于机器人本体(1-7)和拆装工作台(1-18)面连接处；所述机器人本体部件放置柜(1-15)位于拆装工作台面左下方，三行两列，共6个柜子；所述对射式光栅传感器(1-20)位于拆装工作台面上方，靠近工业机器人操作人员所站立的位置一侧；所述机器人本体螺栓放置盒(1-1)位于拆装工作台(1-18)面右下方，共一列6个；所述搬运模块(1-4)、装配模块(1-3)、变位机模块(1-5)位于拆装工作台面右侧；所述防静电桌面(1-17)铺设于拆装工作台(1-18)的台面上；工业机器人本体部件临时存放处(1-10)覆盖拆装工作台(1-18)台面左半部分。

5.根据权利要求4所述的工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，所述运行维护模块中搬运模块(1-4)位于拆装工作台(1-18)右侧，包含4个工件：圆形工件、正三角形工件、正六角形工件、正方形工件，所述搬运模块(1-4)工件定位孔呈正逆顺序两排分布，分别为圆形、正三角形、正六边形、正方形和正方形、正六边形、正三角形、圆形；所述运行维护模块中装配模块(1-3)位于拆装工作台(1-18)右侧，包含一套轴承零件：轴承外圈、轴承内圈、轴承滚体、轴承挡圈，分别位于装配模块(1-3)四角，装配后的成品放置于装配模块中央；所述运行维护模块中变位机模块(1-5)位于拆装工作台(1-18)右侧、搬运模块(1-4)和装配模块(1-3)的后侧，完成待装配工件的固定。

6.根据权利要求4所述的工业机器人系统运维员培训考核系统，其特征在于，所述拆装工作台的底座-转座设备(1-16)，桌面固定点(3-1)四个点将底座-转座设备(1-16)固定在拆装工作台(1-18)上，所述机器人本体(1-7)通过机器人本体固定点(3-5)固定在底座-转座设备(1-16)上，所述旋转轴(3-4)实现360°旋转、固定片(3-6)通过螺栓固定底座下方固定点(3-2)和底座上方固定点(3-3)所在的四个点实现对上方机器人本体(1-7)的固定。

7.根据权利要求4所述的工业机器人系统运维员培训考核系统的拆装工作台，其特征在于：所述拆装工作台下方机器人本体部件放置柜(1-15)，具有6个可存储各轴拆装部件的抽屉。

8.根据权利要求4所述的拆装工作台，其特征在于：所述拆装工作台(1-18)右下部的机器人本体螺栓放置盒(1-1)为6个可移动塑料盒，每个盒对应安放于拆装工作台(1-18)下方，所述机器人本体螺栓放置盒(1-1)由盒盖，盒体和卡扣构成，通过卡扣实现盒盖和盒体的固定连接。

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