CN113096519A - 工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法，所述方法包括：获取来自输入装置编程的装配信号；根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令；发送所述转动指令至变位机的驱动器，以驱动所述变位机的平台转动来改变电机的朝向；发送所述装配指令至工业机器人，以控制所述工业机器人抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上。训练人员对控制器进行编程，使用工业机器人技能实训考核平台上的模块完成电机装配训练，不仅让训练人员贴近工业化的实际操作过程更加熟悉，而且使其更能达到考核目的要求，从而增强训练人员的实践水平和技术能力。

Description

工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法

技术领域

本发明涉及工业机器人实训平台技术领域，特别涉及一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法。

背景技术

工业机器人作为一种智能化自动化可编程设备，已广泛应用于工业自动化领域。行业的快速发展对工业机器人专业人才的需求逐年增长，但高素质工业机器人相关人才紧缺。从业人员技能水平参差不齐，学校急需相关应用实训设备进行高素质人才培养，企业对工业机器人从业人员技能水平鉴定的需求也日益增加，因此，工业机器人技能实训考核平台的功能要求越来越高。

目前，工业机器人技能实训考核平台的无法进行电机装配的训练，无法增强训练人员的对电机装配的实践水平和技术能力。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法，能够增强训练人员的对电机装配的实践水平和技术能力。

第一方面，本申请实施例提供了一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，包括：实训台；装配模块，设置在所述实训台上，所述装配模块包括底座和变位机，所述变位机固定在所述底座上，所述变位机包括驱动器和平台，所述驱动器与所述平台连接，所述平台上设置有用于固定电机的夹持件，所述驱动器用于驱动所述平台转动来改变所述电机的朝向；工业机器人，设置在所述实训台上，所述工业机器人用于抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上；输入装置，用于输入装配信号；控制器，所述驱动器、所述工业机器人和所述输入装置分别与所述控制器电连接。

根据本申请的一些实施例，所述变位机还包括蜗轮蜗杆传动单元，所述平台和所述驱动器通过所述蜗轮蜗杆传动单元连接。

根据本申请的一些实施例，所述变位机设置有连杆和限位块，所述连杆与所述平台连接，所述限位块用于限制所述连杆的转动角度。

根据本申请的一些实施例，还包括圆盘供料模块和立体仓库，所述圆盘供料模块和所述立体仓库均设置在所述实训台上，所述圆盘供料模块用于放置所述配件，所述立体仓库用于储存电机。

根据本申请的一些实施例，所述实训台的表面设置有用于固接的卡槽，所述底座通过所述卡槽固接在所述实训台上，所述工业机器人通过所述卡槽固接在所述实训台上。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电机装配训练方法，应用于控制器，包括：获取来自输入装置编程的装配信号；根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令；发送所述转动指令至变位机的驱动器，以驱动所述变位机的平台转动来改变电机的朝向；发送所述装配指令至工业机器人，以控制所述工业机器人抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上。

根据本申请的一些实施例，在所述根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令之后，所述方法还包括：将第一复位指令发送至驱动器，以控制所述驱动器复位；将第二复位指令发送至工业机器人，以控制所述工业机器人复位。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令这一步骤，包括以下步骤：根据所述装配信号，通过轨迹分析，得到最优装配轨迹；根据所述最优装配轨迹，得到转动指令和装配指令。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述装配信号，通过轨迹分析，得到最优装配轨迹这一步骤，包括以下步骤：根据所述装配信号，得到电机的安装位置信息和对应的配件信息；根据所述配件信息，得到配件的位置信息；根据所述电机的安装位置信息和对应的所述配件的位置信息，通过组合分析，得到多个装配轨迹；根据所述多个装配轨迹，计算装配时长，取装配时长最短的为最优装配轨迹。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的电机装配训练方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如第二方面所述的电机装配训练方法。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：控制器为可编程的，训练人员对控制器进行编程，输入装置输入装配信号，在控制器的控制下，使用工业机器人技能实训考核平台上的模块完成电机装配训练，具体的训练步骤为：控制器根据输入装置的装配信号，对变位机的驱动器发送转动指令，对工业机器人发送装配指令；在驱动器的作用下，变位机的平台转动，从而带动固定在平台上的电机转动，以改变电机的朝向；在工业机器人的作用下，工业机器人抓取配件朝向电机移动，直至配件被安装在电机上；以上操作为电机装配的基础操作，涉及的编程知识为电机装配的核心技能，模块的结构改进和合理优化操作步骤顺序，不仅让训练人员贴近工业化的实际操作过程更加熟悉，而且使其更能达到考核目的要求，从而增强训练人员的实践水平和技术能力。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图和实施例对发明进一步地说明；

图1为本申请一个实施例提供的一种电机装配训练方法的流程图；

图2为图1中步骤S120之后的具体方法流程图；

图3为图2中步骤S120的具体方法流程图；

图4为图1中步骤S320的具体方法流程图；

图5为本申请另一个实施例提供的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统的结构示意图；

图6为图5所示电机装配训练系统的系统框图；

图7为图5所示电机装配训练系统中装配模块的局部结构示意图；

图8为图5所示电机装配训练系统中装配模块的后侧视角示意图；

图9为图5所示电机装配训练系统中工业机器人的结构示意图；

图10为本申请另一个实施例提供的控制器的装置图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

本申请提供了一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统及方法，该电机装配训练方法包括：根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令；发送所述转动指令至变位机的驱动器，以驱动所述变位机的平台转动来改变电机的朝向；发送所述装配指令至工业机器人，以控制所述工业机器人抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上。根据本申请实施例提供的方案，能够增强训练人员的对电机装配的实践水平和技术能力。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

参照图1，本申请的一个实施例提供了一种电机装配训练方法，应用于控制器，包括但不限于有步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。

步骤S110，获取来自输入装置编程的装配信号；

步骤S120，根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令；

需要说明的是，输入装置包括但不限于示教器，训练人员采用示教器与工业机器人进行交互，示教器用于执行与操作工业机器人系统有关的许多任务，如编写程序、运行程序、修改程序、手动操作、参数配置及监控工业机器人状态等；训练人员根电机和配件的形状，使用输入装置控制工业机器人技能实训考核平台，以完成电机装配，操作更加便捷和有效。

步骤S130，发送所述转动指令至变位机的驱动器，以驱动所述变位机的平台转动来改变电机的朝向；

可以理解的是，为增加安装的便捷性，通过控制平台转动，来使电机处于最优的安装朝向。

步骤S140，发送所述装配指令至工业机器人，以控制所述工业机器人抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上。

可以理解的是，为配合电机的位置，需要控制工业机器人的运动方向，从而将配件准确地安装在电机上。

需要说明的是，控制器为可编程的，训练人员对控制器进行编程，输入装置输入装配信号，在控制器的控制下，使用工业机器人技能实训考核平台上的模块完成电机装配训练，不同电机的外形不同，需要安装的配件也不同，电机配件的安装位置也不同，需要调整电机和配件的位置，从而完成电机装配训练，具体的训练步骤为：控制器根据输入装置的装配信号，对变位机的驱动器发送转动指令，对工业机器人发送装配指令；在驱动器的作用下，变位机的平台转动，从而带动固定在平台上的电机转动，以改变电机的朝向；在工业机器人的作用下，工业机器人抓取配件朝向电机移动，直至配件被安装在电机上；以上操作为电机装配的基础操作，涉及的编程知识为电机装配的核心技能，模块的结构改进和合理优化操作步骤顺序，不仅让训练人员贴近工业化的实际操作过程更加熟悉，而且使其更能达到考核目的要求，从而增强训练人员的实践水平和技术能力。

另外，参照图2，在一实施例中，步骤S120之后，还包括但不限于有以下步骤：

步骤S210，将第一复位指令发送至驱动器，以控制所述驱动器复位；

需要说明的是，变位机使用前，先利用第一复位指令复位驱动器，从而使平台复位，控制效果更佳。

步骤S220，将第二复位指令发送至工业机器人，以控制所述工业机器人复位。

需要说明的是，工业机器人使用前，先利用第二复位指令复位工业机器人，控制效果更佳。

另外，参照图3，在一实施例中，步骤S120具体包括但不限于有以下步骤：

步骤S310，根据所述装配信号，通过轨迹分析，得到最优装配轨迹；

需要说明的是，电机需要安装多种配件，工业机器人需要抓取不同的配件，安装在电机上相应的位置，装配信息包含电机和配件的信息，对工业机器人的移动轨迹进行轨迹模拟分析，利用轨迹分析，得到最优装配轨迹，以提高电机装配效率。

步骤S320，根据所述最优装配轨迹，得到转动指令和装配指令。

需要说明的是，根据最优装配轨迹，得出具体的转动指令和装配指令，保证电机装配训练的有效性。

另外，参照图4，在一实施例中，步骤S320具体包括但不限于有以下步骤：

步骤S410，根据所述装配信号，得到电机的安装位置信息和对应的配件信息；

需要说明的是，装配信息包含电机和配件的信息，保证轨迹模拟分析的有效性。

步骤S420，根据所述配件信息，得到配件的位置信息；

需要说明的是，配件的位置信息具体是指配件的储存位置。

步骤S430，根据所述电机的安装位置信息和对应的所述配件的位置信息，通过组合分析，得到多个装配轨迹；

需要说明的是，组合分析即对工业机器人的移动轨迹进行轨迹模拟分析，能够得到多个装配轨迹。

步骤S440，根据所述多个装配轨迹，计算装配时长，取装配时长最短的为最优装配轨迹。

需要说明的是，装配时长越短，电机装配效率越高，采用最优装配轨迹时，电机装配效率最高。

如图5至图7所示，图5为本申请另一个实施例提供的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统的结构示意图，包括：

实训台510；

装配模块520，设置在所述实训台510上，所述装配模块520包括底座521和变位机522，所述变位机522固定在所述底座521上，所述变位机522包括驱动器523和平台524，所述驱动器523与所述平台524连接，所述平台524上设置有用于固定电机581的夹持件525，所述驱动器523用于驱动所述平台524转动来改变所述电机581的朝向；

工业机器人530，设置在所述实训台510上，所述工业机器人530用于抓取与所述电机581的朝向对应的配件582，将所述配件582安装在所述电机581上；

输入装置540，用于输入装配信号；

控制器550，所述驱动器523、所述工业机器人530和所述输入装置540分别与所述控制器550电连接，所述控制器550用于执行如上述的电机装配训练方法。

需要说明的是，控制器550为可编程的，训练人员对控制器550进行编程，输入装置540输入装配信号，在控制器550的控制下，使用工业机器人技能实训考核平台上的模块完成电机装配训练，不同电机581的外形不同，需要安装的配件582也不同，电机581配件582的安装位置也不同，需要调整电机581和配件582的位置，从而完成电机装配训练，具体的训练步骤为：控制器550根据输入装置540的装配信号，对变位机522的驱动器523发送转动指令，对工业机器人530发送装配指令；在驱动器523的作用下，变位机522的平台524转动，从而带动固定在平台524上的电机581转动，以改变电机581的朝向；在工业机器人530的作用下，工业机器人530抓取配件582朝向电机581移动，直至配件582被安装在电机581上；以上操作为电机装配的基础操作，涉及的编程知识为电机装配的核心技能，模块的结构改进和合理优化操作步骤顺序，不仅让训练人员贴近工业化的实际操作过程更加熟悉，而且使其更能达到考核目的要求，从而增强训练人员的实践水平和技术能力。

参照图7，本申请的某些实施例，所述变位机522还包括蜗轮蜗杆传动单元710，所述平台524和所述驱动器523通过所述蜗轮蜗杆传动单元710连接。

在该实施例中，蜗轮蜗杆传动单元710能够增加驱动器523与平台524之间传动的平稳性，减少噪音，驱动器523采用伺服电机581，提高控制精度。

参照图8，本申请的某些实施例，所述变位机522设置有连杆810和限位块820，所述连杆810与所述平台524连接，所述限位块820用于限制所述连杆810的转动角度。

在该实施例中，在限位块820的作用下，限制连杆810的转动角度，从而限制平台524的转动角度，保证电机装配训练的有效性。

参照图5，本申请的某些实施例，还包括圆盘供料模块560和立体仓库570，所述圆盘供料模块560和所述立体仓库570均设置在所述实训台510上，所述圆盘供料模块560用于放置所述配件582，所述立体仓库570用于储存电机581。

在该实施例中，配件582储存在圆盘供料模块560上，安装后的电机581储存在立体仓库570内，提高便捷性。

参照图5，本申请的某些实施例，所述实训台510的表面设置有用于固接的卡槽511，所述底座521通过所述卡槽511固接在所述实训台510上，所述工业机器人530通过所述卡槽511固接在所述实训台510上。

在该实施例中，实训台510的表面装有多个并列的铝型材，相邻铝型材之间形成卡槽511，装配模块520的底座521通过卡槽511固接在实训台510上，工业机器人530通过卡槽511固接在实训台510上；不同模块能够通过卡槽511进行快捷装卸，而且方便布局，实训台510的通用性较好，实用性强，使用方便。

参照图9，本申请的某些实施例，工业机器人530为六轴机械手，六轴机械手的末端设置有母快换盘910，工具的的安装端设置有公快换盘920，公快换盘920与母快换盘910匹配。实训台510上设置有工具快换模块930，训练结束后，工具放置在工具快换模块930上，方便维护，提高使用寿命；工具包括但不限于平口手爪工具和弧口手爪工具。

另外，参照图10，本申请的一个实施例还提供了一种控制器，该控制器1000包括：存储器1010、处理器1020及存储在存储器1010上并可在处理器1020上运行的计算机程序。

处理器1020和存储器1010可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，实现上述实施例的电机装配训练方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器1010中，当被处理器1020执行时，执行上述实施例中的应用于控制器的电机装配训练方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至步骤S140、图2中的方法步骤S210至步骤S220、图3中的方法步骤S310至步骤S320、图4中的方法步骤S410至步骤S440。

此外，本申请的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的应用于控制器的电机装配训练方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至步骤S140、图2中的方法步骤S210至步骤S220、图3中的方法步骤S310至步骤S320、图4中的方法步骤S410至步骤S440。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，其特征在于，包括：

实训台；

装配模块，设置在所述实训台上，所述装配模块包括底座和变位机，所述变位机固定在所述底座上，所述变位机包括驱动器和平台，所述驱动器与所述平台连接，所述平台上设置有用于固定电机的夹持件，所述驱动器用于驱动所述平台转动来改变所述电机的朝向；

工业机器人，设置在所述实训台上，所述工业机器人用于抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上；

输入装置，用于输入装配信号；

控制器，所述驱动器、所述工业机器人和所述输入装置分别与所述控制器电连接。

2.如权利要求1所述的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，其特征在于，所述变位机还包括蜗轮蜗杆传动单元，所述平台和所述驱动器通过所述蜗轮蜗杆传动单元连接。

3.如权利要求1所述的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，其特征在于，所述变位机设置有连杆和限位块，所述连杆与所述平台连接，所述限位块用于限制所述连杆的转动角度。

4.如权利要求1所述的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，其特征在于，还包括圆盘供料模块和立体仓库，所述圆盘供料模块和所述立体仓库均设置在所述实训台上，所述圆盘供料模块用于放置所述配件，所述立体仓库用于储存电机。

5.如权利要求1所述的一种工业机器人技能实训考核平台的电机装配训练系统，其特征在于，所述实训台的表面设置有用于固接的卡槽，所述底座通过所述卡槽固接在所述实训台上，所述工业机器人通过所述卡槽固接在所述实训台上。

6.一种电机装配训练方法，其特征在于，应用于控制器，包括：

获取来自输入装置编程的装配信号；

根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令；

发送所述转动指令至变位机的驱动器，以驱动所述变位机的平台转动来改变电机的朝向；

发送所述装配指令至工业机器人，以控制所述工业机器人抓取与所述电机的朝向对应的配件，将所述配件安装在所述电机上。

7.如权利要求6所述的一种电机装配训练方法，其特征在于，在所述根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令之后，所述方法还包括：

将第一复位指令发送至驱动器，以控制所述驱动器复位；

将第二复位指令发送至工业机器人，以控制所述工业机器人复位。

8.如权利要求6所述的一种电机装配训练方法，其特征在于，所述根据所述装配信号，得到转动指令和装配指令这一步骤，包括以下步骤：

根据所述装配信号，通过轨迹分析，得到最优装配轨迹；

根据所述最优装配轨迹，得到转动指令和装配指令。

9.如权利要求8所述的一种电机装配训练方法，其特征在于，所述根据所述装配信号，通过轨迹分析，得到最优装配轨迹这一步骤，包括以下步骤：

根据所述装配信号，得到电机的安装位置信息和对应的配件信息；

根据所述配件信息，得到配件的位置信息；

根据所述电机的安装位置信息和对应的所述配件的位置信息，通过组合分析，得到多个装配轨迹；

根据所述多个装配轨迹，计算装配时长，取装配时长最短的为最优装配轨迹。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求6至9中任意一项所述的电机装配训练方法。

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