CN112071144A - 一种教学仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的教学仿真平台，所述人机交互装置安装于所述工作台，并与所述控制器、示教器、教学仿真系统通信连接；所述教学仿真系统与所述控制器、示教器通信连接；所述工作台上设置有第一接口，所述第一接口和所述教学仿真系统通信连接，并用于信息输出；所述人机交互装置包括显示装置和输入装置，所述显示装置用于显示教学仿真系统输出信息，所述输入装置用于输入命令指令；所述示教器用于向所述教学仿真系统输入控制动作指令；所述控制器用于向所述教学仿真系统输入控制操作指令。上述教学仿真平台，将仿真与控制器、示教器相融合，可以进行示教编程、参数设置等学习实验，满足了教学过程中的安全系数，避免了机器人本体部分碰撞的风险。
Description
技术领域
本发明涉及教学工具技术领域，尤其涉及一种教学仿真平台。
背景技术
随着经济发展、工业4.0以及智能制造概念的普及，工业机器人在国内得到飞速发展。随之而来的是对工业机器人技术人才的迫切需求。
工业机器人的学习实训课程是人才培养过程中的重要一环，在学习过程中应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心的原则，通常实训学习让学生掌握基本的工业机器人工作原理和操作原理相关知识，但是，学生通常无法到现场去操作工业机器人，而单纯的老师讲解下，学生往往无法直观的去感受，导致学生无法真正掌握知识点并无法学以致用。
在上述背景下，工业机器人的教学工具应运而生，通过教学工具使得学生能够更好的进行工业机器人的实训学习。但是，目前通用的工业机器人教学工具至少具有以下几点缺陷：
1、工业机器人教学工具的教学动作较为单一，在工业机器人发展迅速的情况下，往往教学工具落后于实践使用的机器人，而导致当学生完成学习后，进入工作中时，往往难以学以致用；
2、教学工具的维护成本较贵，当出现机器人损伤时，不易维修；
3、仿真软件注重演示功能，缺乏及时性的输入控制能力。
为了解决上述问题的一个或多个方面，迫切需要一种更加新式和先进的工业机器人教学工具，以便更好的完成教学工作。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种教学仿真平台，将仿真与控制器、示教器相融合，可以进行示教编程、参数设置等学习实验，满足了教学过程中的安全系数，避免了机器人本体部分碰撞的风险。
为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：
一种教学仿真平台，包括：工作台、控制器、示教器、人机交互装置和教学仿真系统；
所述人机交互装置安装于所述工作台，并与所述控制器、示教器、教学仿真系统通信连接；所述教学仿真系统与所述控制器、示教器通信连接；
所述工作台上设置有第一接口，所述第一接口和所述教学仿真系统通信连接，并用于信息输出；
所述人机交互装置包括显示装置和输入装置，所述显示装置用于显示教学仿真系统输出信息，所述输入装置用于输入命令指令；
所述示教器用于向所述教学仿真系统输入控制动作指令；所述控制器用于向所述教学仿真系统输入控制操作指令；
所述教学仿真系统包括：
机器人选型数据库，用于存放不同类型机器人动作仿真信息的数据；
控制模块，用于接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，并根据指令类型，判断输出控制信息进行控制执行相应操作；
修改模块，用于修改所述机器人选型数据库中数据；
调用模块，用于根据控制模块输出控制信息调用机器人选型数据库中信息；
仿真模块，用于根据调用模块传递信息进行动作仿真数据流生成；
图像生成模块，用于接收仿真模块传递的动作仿真数据流生成仿真图像；
显示模块，用于接收仿真图像，并完成格式转化后，传递至所述人机交互装置进行显示。
优选的，所述教学仿真系统还包括数据生成模块，所述数据生成模块用于将仿真数据流进行格式转化，并生成数据文件。
优选的，所述教学仿真系统还包括数据更新模块，用于接收仿真数据文件，并通过所述修改模块更新所述机器人选型数据库中数据。
优选的，所述工作台设置有第二接口，所述第二接口用于信息输入。
优选的，所述机器人选型数据库中机器人动作仿真信息的数据是以数据包形式存放，每个数据包对应一种类型机器人。
优选的，每个数据包中具有若干数据集，每个数据集对应该类型机器人的一套执行动作。
优选的，所述教学仿真系统还包括数据插入模块，所述数据插入模块用于接收所述控制器和/或所述示教器输入的实时指令，并生成实时数据传递至所述仿真模块；仿真模块生成实时仿真数据流。
优选的，控制模块接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，进行判断并输出控制信息，具体如下：
若接收命令指令，则根据该命令指令，输出控制信息使得所述教学仿真系统各模块的启动或关闭；
若接收控制动作指令，则根据该控制动作指令，输出控制信息使得所述调用模块执行动作；
若接收输入控制操作指令，则根据该输入控制操作指令，识别具体操作要求，并在处理信息后，输出控制信息使得各模块协同完成动作执行。
优选的，所述工作台上设置有第三接口，用于进行外设输入装置接入。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明提供的教学仿真平台，以教学仿真系统为核心，对工业机器人的动作进行仿真，同时，保留控制器和示教器，从而将示教编程的教学完整保存，同时如何控制工业机器人也可以保留教学内容，而工业机器人的具体动作方式则以仿真形式代替，从而既实现了工业机器人教学形式的呈现，也避免了工业机器人实体发生碰撞的情形。进一步地，为了保障仿真教学的可靠性，创建多模块设计方式，通过不同模块间的强力配合来形成仿真效果的最大化。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种教学仿真平台结构示意图。
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做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。
本实施例公开的教学仿真平台，在于将仿真与控制器、示教器相融合，可以进行示教编程、参数设置等学习实验，满足了教学过程中的安全系数，避免了机器人本体部分碰撞的风险。具体的，请参阅图1，本实施例公开了一种教学仿真平台，包括：工作台、控制器、示教器、人机交互装置和教学仿真系统；
人机交互装置安装于工作台，并与控制器、示教器、教学仿真系统通信连接；教学仿真系统与控制器、示教器通信连接；
工作台上设置有第一接口，第一接口和教学仿真系统通信连接，并用于信息输出；
人机交互装置包括显示装置和输入装置，显示装置用于显示教学仿真系统输出信息，输入装置用于输入命令指令；
示教器用于向教学仿真系统输入控制动作指令；控制器用于向教学仿真系统输入控制操作指令；
教学仿真系统包括：
机器人选型数据库，用于存放不同类型机器人动作仿真信息的数据；
控制模块，用于接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，并根据指令类型，判断输出控制信息进行控制执行相应操作；
修改模块，用于修改机器人选型数据库中数据；
调用模块，用于根据控制模块输出控制信息调用机器人选型数据库中信息；
仿真模块，用于根据调用模块传递信息进行动作仿真数据流生成；
图像生成模块，用于接收仿真模块传递的动作仿真数据流生成仿真图像；
显示模块，用于接收仿真图像，并完成格式转化后，传递至人机交互装置进行显示。
对于仿真教学而言，常规方式中，通常是演示性为主，通过动态图像来展示工业机器人的工作过程，可以理解的是，这种方式下，学生将难以获得充足的参与感。在本方案中一方面是引入控制器与示教器，来获得完备的对外交互能力，另一方面在于教学仿真系统进行了相应的模块设计。
具体而言，为了区分不同的教学任务，设计了机器人选型数据库来存放成熟的仿真数据，同时设计修改模块使得在特殊情况下，数据是可以得到修改的；进一步的，区分了不同类型的控制指令，使得既可以采用简单指令，又可以充分利用示教器和控制器来选择微操指令，而微操指令中分为针对整体固定动作的控制动作指令和动作中具体微调和显示的控制操作指令；同时，采用调用模块、仿真模块、图像生成模块以及显示模块，将整个仿真动作进行切分，从而为控制的精确介入提供可行方案。
优选的，教学仿真系统还包括数据生成模块，数据生成模块用于将仿真数据流进行格式转化，并生成数据文件。
通过数据生成模块，使得在仿真教学中获得的数据可以导出得到数据文件，进一步可以在真实的工业机器人上运行。
优选的，教学仿真系统还包括数据更新模块，用于接收仿真数据文件，并通过修改模块更新机器人选型数据库中数据。
数据更新模块的设计，使得可以在工业机器人操作发展时，针对不同类型工业机器人以及其不同动作进行仿真数据的更新。
优选的，工作台设置有第二接口，第二接口用于信息输入。
第二接口的设计，使得数据的导入操作更加便捷。
优选的，机器人选型数据库中机器人动作仿真信息的数据是以数据包形式存放，每个数据包对应一种类型机器人。
在上述方案中，通过采用数据包的形式，可以提供多类型机器人的可选性，以及带来教学工作的便捷性。
进一步的，每个数据包中具有若干数据集，每个数据集对应该类型机器人的一套执行动作。
从而可以将具体动作进行选择，提升数据包设定的灵活性和教学针对性。
优选的，教学仿真系统还包括数据插入模块，数据插入模块用于接收控制器和/或示教器输入的实时指令，并生成实时数据传递至仿真模块；仿真模块生成实时仿真数据流。
当具备丰富的教学动作时，为了进一步提升控制器和示教器的可用性，采用上述方式，可以提升数据导入的灵活性。
优选的，控制模块接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，进行判断并输出控制信息，具体如下：
若接收命令指令，则根据该命令指令，输出控制信息使得教学仿真系统各模块的启动或关闭；
若接收控制动作指令，则根据该控制动作指令，输出控制信息使得调用模块执行动作；
若接收输入控制操作指令，则根据该输入控制操作指令，识别具体操作要求，并在处理信息后，输出控制信息使得各模块协同完成动作执行。
上述方案，给出了一种可选择的指令区分模式，并提供了对应技术方案中控制模块的工作实现方式。
优选的，工作台上设置有第三接口，用于进行外设输入装置接入。
从而保障本教学仿真平台具有良好的外围设备接入能力，如可以根据需求来提供手轮操作。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种教学仿真平台，其特征在于，包括：工作台、控制器、示教器、人机交互装置和教学仿真系统；
所述人机交互装置安装于所述工作台，并与所述控制器、示教器、教学仿真系统通信连接；所述教学仿真系统与所述控制器、示教器通信连接；
所述工作台上设置有第一接口，所述第一接口和所述教学仿真系统通信连接，并用于信息输出；
所述人机交互装置包括显示装置和输入装置，所述显示装置用于显示教学仿真系统输出信息，所述输入装置用于输入命令指令；
所述示教器用于向所述教学仿真系统输入控制动作指令；所述控制器用于向所述教学仿真系统输入控制操作指令；
所述教学仿真系统包括：
机器人选型数据库，用于存放不同类型机器人动作仿真信息的数据；
控制模块，用于接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，并根据指令类型，判断输出控制信息进行控制执行相应操作；
修改模块，用于修改所述机器人选型数据库中数据；
调用模块，用于根据控制模块输出控制信息调用机器人选型数据库中信息；
仿真模块，用于根据调用模块传递信息进行动作仿真数据流生成；
图像生成模块，用于接收仿真模块传递的动作仿真数据流生成仿真图像；
显示模块，用于接收仿真图像，并完成格式转化后，传递至所述人机交互装置进行显示。
2.根据权利要求1所述的教学仿真平台，其特征在于，所述教学仿真系统还包括数据生成模块，所述数据生成模块用于将仿真数据流进行格式转化，并生成数据文件。
3.根据权利要求1所述的教学仿真平台，其特征在于，所述教学仿真系统还包括数据更新模块，用于接收仿真数据文件，并通过所述修改模块更新所述机器人选型数据库中数据。
4.根据权利要求1所述的教学仿真平台，其特征在于，所述工作台设置有第二接口，所述第二接口用于信息输入。
5.根据权利要求1所述的教学仿真平台，其特征在于，所述机器人选型数据库中机器人动作仿真信息的数据是以数据包形式存放，每个数据包对应一种类型机器人。
6.根据权利要求5所述的教学仿真平台，其特征在于，每个数据包中具有若干数据集，每个数据集对应该类型机器人的一套执行动作。
7.根据权利要求1所述的教学仿真平台，其特征在于，所述教学仿真系统还包括数据插入模块，所述数据插入模块用于接收所述控制器和/或所述示教器输入的实时指令，并生成实时数据传递至所述仿真模块；仿真模块生成实时仿真数据流。
8.根据权利要求1-7任一项所述的教学仿真平台，其特征在于，控制模块接收命令指令、控制动作指令、输入控制操作指令，进行判断并输出控制信息，具体如下：
若接收命令指令，则根据该命令指令，输出控制信息使得所述教学仿真系统各模块的启动或关闭；
若接收控制动作指令，则根据该控制动作指令，输出控制信息使得所述调用模块执行动作；
若接收输入控制操作指令，则根据该输入控制操作指令，识别具体操作要求，并在处理信息后，输出控制信息使得各模块协同完成动作执行。
9.根据权利要求1-7任一项所述的教学仿真平台，其特征在于，所述工作台上设置有第三接口，用于进行外设输入装置接入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201211 |