CN113096521A - 工业机器人技能实训考核平台的移动轨迹训练系统及方法 - 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移动轨迹训练系统及方法，所述方法包括：获取来自输入装置编程的控制信号；根据所述控制信号，得到移动指令；发送所述移动指令至工业机器人，以控制所述工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与感应屏接触；获取来自所述感应屏的感应信号；根据所述感应信号，得到显示指令；发送所述显示指令至显示模块。控制器为可编程的，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工业机器人的移动轨迹训练，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移动轨迹训练系统及方法

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移动轨迹训练系统及方法。

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工业机器人的移动轨迹的训练，无法增强训练人员的对工业机器人的移动轨迹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移动轨迹训练系统及方法，能够增强训练人员的对工业机器人的移动轨迹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移动轨迹训练系统，包括：实训台；轨迹模块，设置在所述实训台上，所述轨迹模块包括底座、感应屏和外壳，所述外壳的上表面设置有贯通所述外壳的轨迹通道，所述外壳覆盖在所述感应屏外，所述轨迹通道位于所述感应屏的上方，所述感应屏用于产生感应信号；工业机器人，设置在所述实训台上，所述工业机器人安装有绘图笔，所述工业机器人用于带动所述绘图笔在所述轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与所述感应屏接触；显示模块，用于显示所述工业机器人的移动轨迹；输入装置，用于输入控制信号；控制器，所述感应屏、所述工业机器人、所述显示模块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，所述外壳的上表面至少包括水平面轨迹区、倾斜面轨迹区和曲面轨迹区，所述水平面轨迹区、所述倾斜面轨迹区和所述曲面轨迹区均设置有所述轨迹通道，所述水平面轨迹区与所述实训台的上表面平行，所述倾斜面轨迹区与所述实训台的上表面不平行，所述曲面轨迹区的横截面为抛物线形。

根据本申请的一些实施例，所述感应屏为压感式感应屏。

根据本申请的一些实施例，所述工业机器人为六轴机械手，所述六轴机械手的末端设置有母快换盘，所述绘图笔的安装端设置有公快换盘，所述公快换盘与所述母快换盘匹配。

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移动轨迹训练方法，应用于控制器，包括：获取来自输入装置编程的控制信号；根据所述控制信号，得到移动指令；发送所述移动指令至工业机器人，以控制所述工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与感应屏接触；获取来自所述感应屏的感应信号；根据所述感应信号，得到显示指令；发送所述显示指令至显示模块，以使所述显示模块显示所述工业机器人的移动轨迹。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述感应信号，得到显示指令这一步骤，包括以下步骤：根据所述感应信号，得到压力值；根据所述压力值，结合压力范围分析，得到有效轨迹；根据所述有效轨迹，得到显示指令。

根据本申请的一些实施例，在所述根据所述压力值，结合压力范围分析，得到有效轨迹之前，包括：获取压力阈值上限和压力阈值下限；根据所述压力阈值上限和压力阈值下限，得到压力范围。

根据本申请的一些实施例，在所述根据所述感应信号，得到显示指令之后，包括：获取预设轨迹；根据所述有效轨迹和所述预设轨迹，通过重合分析，得到准确度；发送所述准确度至显示模块，以使所述显示模块显示所述准确度。

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移动轨迹训练方法。

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移动轨迹训练方法。

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，输入装置输入控制信号，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工业机器人的移动轨迹训练，具体的训练步骤为：工业机器人安装绘图笔；控制器发送移动指令至工业机器人，以控制工业机器人移动；工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动；绘图笔的笔尖与感应屏接触，感应屏产生感应信号；控制器根据感应信号，使显示模块显示工业机器人的移动轨迹；当显示模块显示的移动轨迹完整且正确时，训练人员完成考核；涉及的编程知识为训练工业机器人移动轨迹的核心技能，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移动轨迹训练方法的流程图；

图2为图1中步骤S140的具体方法流程图；

图3为图2中步骤S220之前的具体方法流程图；

图4为图1中步骤S150之后的具体方法流程图；

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移动轨迹训练系统的结构示意图；

图6为图5所示移动轨迹训练系统的系统框图；

图7为图5所示移动轨迹训练系统中轨迹模块的结构示意图；

图8为图5所示移动轨迹训练系统中工业机器人的结构示意图；

图9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移动轨迹训练系统及方法，该移动轨迹训练方法包括：根据所述控制信号，得到移动指令；发送所述移动指令至工业机器人，以控制所述工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与感应屏接触；获取来自所述感应屏的感应信号；根据所述感应信号，得到显示指令；发送所述显示指令至显示模块，以使所述显示模块显示所述工业机器人的移动轨迹。根据本申请实施例提供的方案，能够增强训练人员的对工业机器人的移动轨迹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移动轨迹训练方法，应用于控制器，包括但不限于有步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140、步骤S150和步骤S160。

步骤S110，获取来自输入装置编程的控制信号；

步骤S120，根据所述控制信号，得到移动指令；

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，使用输入装置控制工业机器人技能实训考核平台，操作更加便捷和有效。

步骤S130，发送所述移动指令至工业机器人，以控制所述工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与感应屏接触；

可以理解的是，控制器发送移动指令至工业机器人，以控制工业机器人移动；工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动；绘图笔的笔尖与感应屏接触，感应屏产生感应信号。

步骤S140，获取来自所述感应屏的感应信号；

需要说明的是，控制器能够获取感应屏的感应信号。

步骤S150，根据所述感应信号，得到显示指令；

需要说明的是，控制器根据感应信号，可以分析得到显示指令。

步骤S160，发送所述显示指令至显示模块，以使所述显示模块显示所述工业机器人的移动轨迹。

可以理解的是，显示模块根据显示指令显示工业机器人的移动轨迹，提高直观性。

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，输入装置输入控制信号，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工业机器人的移动轨迹训练，具体的训练步骤为：工业机器人安装绘图笔；控制器发送移动指令至工业机器人，以控制工业机器人移动；工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动；绘图笔的笔尖与感应屏接触，感应屏产生感应信号；控制器根据感应信号，使显示模块显示工业机器人的移动轨迹；当显示模块显示的移动轨迹完整且正确时，训练人员完成考核；涉及的编程知识为训练工业机器人移动轨迹的核心技能，使用金属笔工具标定轨迹模块工件坐标系，掌握六点法标定工件坐标系，掌握工件坐标系变换方法，掌握工件坐标系变换和位置偏置指令的应用，实现工业机器人高效、便捷地绘制相同图形轨迹，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S140具体包括但不限于有以下步骤：

步骤S210，根据所述感应信号，得到压力值；

需要说明的是，绘图笔与感应屏接触时，绘图笔与感应屏之间存在压力，感应信号包含该压力值。

步骤S220，根据所述压力值，结合压力范围分析，得到有效轨迹；

需要说明的是，从压力判断绘图笔的控制效果，控制器预设有压力范围，当压力过大或者压力过小时，均判断为非有效轨迹；当压力位于压力范围内时，判断为有效轨迹。

步骤S230，根据所述有效轨迹，得到显示指令。

需要说明的是，结合所有有效轨迹，得到显示指令，以在显示模块上显示有效轨迹。

另外，参照图3，在一实施例中，步骤S220之前，还包括但不限于有以下步骤：

步骤S310，获取压力阈值上限和压力阈值下限；

需要说明的是，训练人员设置压力阈值上限和压力阈值下限。

步骤S320，根据所述压力阈值上限和压力阈值下限，得到压力范围。

需要说明的是，压力阈值上限和压力阈值下限结合得到压力范围。

另外，参照图4，在一实施例中，步骤S150之后，还包括但不限于有以下步骤：

步骤S410，获取预设轨迹；

需要说明的是，训练人员设置预设轨迹。

步骤S420，根据所述有效轨迹和所述预设轨迹，通过重合分析，得到准确度；

需要说明的是，有效轨迹与预设轨迹进行重合分析，每个位置点进行重合判断，从而计算出准确度。

步骤S430，发送所述准确度至显示模块，以使所述显示模块显示所述准确度。

需要说明的是，利用显示模块显示准确度，能够增加直观性。

如图5至图7所示，图5为本申请另一个实施例还提供的一种工业机器人技能实训考核平台的移动轨迹训练系统的结构示意图，包括：

实训台510；

轨迹模块520，设置在实训台510上，轨迹模块520包括底座521、感应屏522和外壳523，外壳523的上表面设置有贯通外壳523的轨迹通道524，外壳523覆盖在感应屏522外，轨迹通道524位于感应屏522的上方，感应屏522用于产生感应信号；

工业机器人530，设置在实训台510上，工业机器人530安装有绘图笔531，工业机器人530用于带动绘图笔531在轨迹通道524内移动，并使绘图笔531与感应屏522接触；

显示模块540，用于显示工业机器人530的移动轨迹；

输入装置550，用于输入控制信号；

控制器560，感应屏522、工业机器人530、显示模块540和输入装置550分别与控制器560电连接。

需要说明的是，控制器560为可编程的，训练人员对控制器560进行编程，输入装置550输入控制信号，在控制器560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工业机器人530的移动轨迹训练，具体的训练步骤为：工业机器人530安装绘图笔531；控制器560发送移动指令至工业机器人530，以控制工业机器人530移动；工业机器人530带动绘图笔531在轨迹模块520的轨迹通道524内移动；绘图笔531的笔尖与感应屏522接触，感应屏522产生感应信号；控制器560根据感应信号，使显示模块540显示工业机器人530的移动轨迹；当显示模块540显示的移动轨迹完整且正确时，训练人员完成考核；涉及的编程知识为训练工业机器人530移动轨迹的核心技能，使用金属笔工具标定轨迹模块520工件坐标系，掌握六点法标定工件坐标系，掌握工件坐标系变换方法，掌握工件坐标系变换和位置偏置指令的应用，实现工业机器人530高效、便捷地绘制相同图形轨迹，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。

可以理解的是，感应屏522位于轨迹通道524正下方，绘图笔531与感应屏522接触时，感应屏522产生感应信号。

值得注意的是，输入装置550包括但不限于示教器，训练人员采用示教器与工业机器人530进行交互，示教器用于执行与操作工业机器人530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530状态等。示教器包括连接器、触摸屏、触摸笔、紧急停止按钮、使能按键、操作杆、USB接口和一些特殊功能按钮。工业机器人530操作时通常是左手手持示教器，右手进行操作。

参照图7，本申请的某些实施例，外壳523的上表面至少包括水平面轨迹区710、倾斜面轨迹区720和曲面轨迹区730，水平面轨迹区710、倾斜面轨迹区720和曲面轨迹区730均设置有轨迹通道524，水平面轨迹区710与实训台510的上表面平行，倾斜面轨迹区720与实训台510的上表面不平行，曲面轨迹区730的横截面为抛物线形。

在该实施例中，水平面轨迹区710、倾斜面轨迹区720和曲面轨迹区730的控制要求不同，能够有效提高训练效果。

本申请的某些实施例，感应屏522为压感式感应屏。

在该实施例中，压感式感应屏能够检测绘图笔531的压力，从压力判断绘图笔531的控制效果，控制器560预设有压力阈值，当压力过大或者压力过小时，均降低控制的准确度。

参照图8，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810，绘图笔531的安装端设置有公快换盘820，公快换盘820与母快换盘810匹配。

在该实施例中，实训台510上设置有工具快换模块830，训练结束后，绘图笔531放置在工具快换模块830上，方便维护，提高使用寿命。

参照图3，本申请的某些实施例，实训台510的表面设置有用于固接的卡槽511，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。

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，轨迹模块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。

另外，参照图9，本申请的一个实施例还提供了一种控制器，该控制器900包括：存储器910、处理器920及存储在存储器910上并可在处理器920上运行的计算机程序。

处理器920和存储器910可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，实现上述实施例的移动轨迹训练方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器910中，当被处理器920执行时，执行上述实施例中的应用于控制器的移动轨迹训练方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至步骤S160、图2中的方法步骤S210至步骤S230、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S430。

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移动轨迹训练方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至步骤S160、图2中的方法步骤S210至步骤S230、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S430。

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移动轨迹训练系统，其特征在于，包括：

实训台；

轨迹模块，设置在所述实训台上，所述轨迹模块包括底座、感应屏和外壳，所述外壳的上表面设置有贯通所述外壳的轨迹通道，所述外壳覆盖在所述感应屏外，所述轨迹通道位于所述感应屏的上方，所述感应屏用于产生感应信号；

工业机器人，设置在所述实训台上，所述工业机器人安装有绘图笔，所述工业机器人用于带动所述绘图笔在所述轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与所述感应屏接触；

显示模块，用于显示所述工业机器人的移动轨迹；

输入装置，用于输入控制信号；

控制器，所述感应屏、所述工业机器人、所述显示模块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所述的系统，其特征在于，所述外壳的上表面至少包括水平面轨迹区、倾斜面轨迹区和曲面轨迹区，所述水平面轨迹区、所述倾斜面轨迹区和所述曲面轨迹区均设置有所述轨迹通道，所述水平面轨迹区与所述实训台的上表面平行，所述倾斜面轨迹区与所述实训台的上表面不平行，所述曲面轨迹区的横截面为抛物线形。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述感应屏为压感式感应屏。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业机器人为六轴机械手，所述六轴机械手的末端设置有母快换盘，所述绘图笔的安装端设置有公快换盘，所述公快换盘与所述母快换盘匹配。

5.如权利要求1所述的系统，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。

6.一种移动轨迹训练方法，其特征在于，应用于控制器，包括：

获取来自输入装置编程的控制信号；

根据所述控制信号，得到移动指令；

发送所述移动指令至工业机器人，以控制所述工业机器人带动绘图笔在轨迹模块的轨迹通道内移动，并使所述绘图笔与感应屏接触；

获取来自所述感应屏的感应信号；

根据所述感应信号，得到显示指令；

发送所述显示指令至显示模块，以使所述显示模块显示所述工业机器人的移动轨迹。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述感应信号，得到显示指令这一步骤，包括以下步骤：

根据所述感应信号，得到压力值；

根据所述压力值，结合压力范围分析，得到有效轨迹；

根据所述有效轨迹，得到显示指令。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述压力值，结合压力范围分析，得到有效轨迹之前，包括：

获取压力阈值上限和压力阈值下限；

根据所述压力阈值上限和压力阈值下限，得到压力范围。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述感应信号，得到显示指令之后，包括：

获取预设轨迹；

根据所述有效轨迹和所述预设轨迹，通过重合分析，得到准确度；

发送所述准确度至显示模块，以使所述显示模块显示所述准确度。

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中任意一项所述的移动轨迹训练方法。

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