CN113160645A - 一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，包括基础实训台和综合实训台，基础实训台与综合实训台可拆卸连接；基础实训台的台面上设置有机器人、工件位置变换机和工作台；且基础实训台内放置有机器人控制柜和手持示教器；机器人控制柜和手持示教器用于控制机器人的运作；综合实训台中设置有电气安装抽屉；综合实训台的台面上设置有工具库、自动加工检测生产线、立体仓库和人机接口；工件位置变换机、立体仓库、工具库和工作台分别分布在机器人的工作半径范围内。本发明采用结构模块化设计，重复使用率高；技术综合性强，功能强大；扩展度高，支持二次开发；应用范围广。

Description

一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台

技术领域

本发明涉及教学实训平台技术领域，特别涉及一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台。

背景技术

我国机器人的发展正从高速发展向高质量发展新阶段迈进，具有超大规模，门类众多的制造业市场即工业机器人的应用广阔。行业的快速发展与工业机器人应用型人才的紧缺使越来越多的高校开始开设工业机器人相关实践实训课程，不仅能实际动手操作，而且将学生所学机器人理论与实际应用相结合。现有技术中，采用工业机器人教学实训平台进行工业机器人实践课程的教学。

目前，现有工业机器人教学实训设备存在以下几个问题：

(1)教学功能单一。工业机器人工作站大多以示教为目的，只具备基础示教和操作功能，如焊接或码垛工作站；(2)机器人重复利用率低。工业机器人价格昂贵，集成在实训平台中的机器人无法拆分在教学之外的时间使用；(3)技术综合度低，内容单一。目前大多停留在机电一体化设备，没有集成智能化视觉识别的技术内容；(4)实际扩展开发度差。

发明内容

本发明提供了一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，以至少在一定程度上解决现有技术所存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，包括基础实训台和综合实训台，所述基础实训台与所述综合实训台可拆卸连接；

所述基础实训台为带有柜门的中空结构；所述基础实训台的台面上设置有机器人、工件位置变换机和工作台；所述基础实训台内放置有机器人控制柜和手持示教器；所述机器人控制柜和手持示教器用于控制所述机器人运作；

所述综合实训台中设置有电气安装抽屉；所述综合实训台的台面上设置有工具库、自动加工检测生产线、立体仓库和人机接口；所述工件位置变换机、立体仓库、工具库和工作台分别分布在所述机器人的工作半径范围内。

进一步地，所述基础实训台与所述综合实训台通过四块连接片以销钉连接，且所述基础实训台与所述综合实训台的台面平齐，空间位置为L型。

进一步地，所述自动加工检测生产线包括供料装置、加工钻孔装置、钻孔深度检测装置、图像识别装置、旋转工作台和气动机械手爪；

所述供料装置用于储存模拟工件，并实现模拟工件的自动连续出料；所述气动机械手爪用于将所述供料装置输出的模拟工件抓取到所述旋转工作台进行加工；所述旋转工作台上设置有多个工位，每一工位分别用于对模拟工件进行预设的加工工序；所述加工钻孔装置用于对所述旋转工作台上的模拟工件进行钻孔加工；所述钻孔深度检测装置用于检测已加工工件钻孔深度是否合格；所述图像识别装置用于对模拟工件进行图像采集，以实现对工件表面图形的检测。

进一步地，所述供料装置包括第一安装支架、料库和供料气缸；

所述料库通过所述第一安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述料库用于存放模拟工件，所述料库的出口下方安装有第一接近开关传感器，所述第一接近开关传感器用于检测所述料库的取料位处和料库内是否有模拟工件；

所述供料气缸的伸出和收回位置分别设置有磁性开关传感器；所述供料装置的执行系统包括供料气缸伸出电磁阀和供料气缸收回电磁阀，所述供料气缸伸出电磁阀和供料气缸收回电磁阀分别用于控制所述供料气缸伸出和收回，通过控制所述供料气缸的伸出与收回，完成模拟工件的上料循环。

进一步地，所述旋转工作台包括第二安装支架、旋转工作面和驱动电机；

所述驱动电机通过所述第二安装支架固定在所述综合实训台的台面上，并与所述旋转工作面连接，用于驱动所述旋转工作面旋转；

所述旋转工作面包括上下料工位、钻孔工位、检测工位和图像识别工位；其中，所述上下料工位、钻孔工位、检测工位和图像识别工位分别用于实现对模拟工件进行上下料、钻孔、钻孔深度检测和图像识别；

所述旋转工作面的各工位下方分别安装有光电传感器，所述光电传感器用于实现各工位的工件有无检测；所述旋转工作面下方安装有第二接近开关传感器，所述第二接近开关传感器用于检测所述旋转工作面的工位的位置；

所述气动机械手包括第三安装支架、大臂构件、手抓构件、第一升降气缸、旋转气缸、手指气缸、薄形气缸和挡块；

所述旋转气缸通过所述第三安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述大臂构件与所述旋转气缸连接，所述旋转气缸用于使所述大臂构件在所述旋转工作台和所述供料装置间旋转并停留；所述第一升降气缸与所述大臂构件连接，所述手指气缸与所述第一升降气缸连接，所述手抓构件与所述手指气缸连接；所述第一升降气缸用于使所述手抓构件升降，实现提起和放下工件的动作；所述手抓构件装有夹爪，在所述手指气缸控制下实现夹紧和松开工件的运动；

所述薄形气缸通过所述第三安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述挡块与所述薄形气缸连接，当需要卸料时，所述薄形气缸控制所述挡块升起，通过所述挡块档住所述大臂构件，使所述大臂构件在卸料台处停转。

进一步地，所述加工钻孔装置包括第四安装支架、第二升降气缸、驱动电机和定位销；所述第二升降气缸通过所述第四安装支架固定在所述综合实训台的台面上；所述驱动电机与所述第二升降气缸连接，所述驱动电机的转轴上安装有用于安装钻头刀具的钻夹头；

所述定位销设置在所述第四安装支架上；所述旋转工作面的边缘设置有与所述定位销的端部形状相适配的缺口，所述定位销用于对所述旋转工作面定位。

进一步地，所述钻孔深度检测装置包括第五安装支架、检测气缸和检测工件接触头；所述检测气缸通过所述第五安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述检测工件接触头与所述检测气缸连接；

所述图像识别装置包括第六安装支架和工业相机；

所述工业相机通过所述第六安装支架固定在所述综合实训台的台面上。

进一步地，所述立体仓库包括储料位和立体仓库控制器，在立体仓库的每个储料位下方分别设置单独的料位传感器进行检测，立体仓库控制器通过对所述料位传感器信号的采集，将所有料位的信息传给PLC，获得所有料位信息。

进一步地，所述工件位置变换机包括第七安装支架、伺服驱动装置和安装卡具板；所述伺服驱动装置通过所述第七安装支架固定在所述基础实训台的台面上，所述安装卡具板与所述伺服驱动装置连接。

进一步地，所述工具库包括机器人侧快换装置、末端执行器侧快换装置、末端执行器和工具支架，所述机器人侧快换装置装卡在机器人上，所述末端执行器侧快换装置一端与所述机器人侧快换装置连接，另一端与末端执行器连接；所述工具支架包括多个放置工位，所述放置工位用于放置待使用的末端执行器。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、结构模块化设计，重复使用率高：本发明的实训平台采用结构模块化的设计，不仅方便搬运与存储，安全可靠，且机器人本体可拆分用于科研，支持本科实验课程教学实验的同时也可支持科研项目实验。提高了实训平台的使用率，降低了使用成本。

2、技术综合性强，功能强大：相对现有教学类实训平台，本发明集成了工业机器人、示教平台、可更换末端执行器、工件位置变位机、四工位并行的自动加工检测线，融合了PLC电控技术、视觉检测与图像识别技术，气动手抓及包含五种形式的气缸的气动系统，传感器技术、PLC与机器人间的通信技术。最大程度上模拟工业现场的实际需求，满足基本教学需求，可融合多种应用。

3、扩展度高，支持二次开发：本发明提出的综合实验可自由结合，电控系统已预留I/O端口，可以根据新的需求添加每个扩展模块，扩展更多的功能。

4、应用范围广：本发明的实训平台不仅可用于机器人专业，也可用于人工智能或自动控制相关专业的本科教学及科研产品开发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的组合式多工位综合性工业机器人实训平台的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自动加工生产线的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的供料装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转工作台的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的气动机械手爪的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的加工钻孔装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的钻孔深度检测装置和图像识别装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的立体仓库的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的工件位置变换机的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的快换装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的末端执行器的结构示意图；其中，a为书写机构，b为模拟焊枪机构，c为吸盘机构，d为气动手指机构，e为打磨机构；

图12为本发明实施例提供的工具支架的结构示意图。

附图标记说明：

1、机器人；

2、基础实训台；

3、综合实训台；

301、电气安装抽屉；

4、工件位置变换机；

401、第七安装支架；402、伺服驱动装置；403、安装卡具板；

5、人机接口；

6、立体仓库；

7、工具库；

701、机器人侧快换装置；702、末端执行器侧快换装置；703、工具支架；

8、计算机；

9、工作台；

10、自动加工检测生产线；

101、供料装置；

1011、料库；1012、供料气缸；1013、磁性开关传感器；

102、加工钻孔装置；

1021、第二升降气缸；1022、驱动电机；1023、转轴；1024、钻夹头；

1025、定位销；

103、钻孔深度检测装置；

1031、检测气缸；1032、检测工件接触头；

104、图像识别装置；

1041、工业相机；1042、第六安装支架；

105、旋转工作台；

1051、旋转工作面；1052、驱动电机；1053、第二安装支架；

1054、第二接近开关传感器；105a、上下料工位；105b、钻孔工位；

105c、检测工位；105d、图像识别工位；

106、气动机械手爪；

1061、大臂构件；1062、手抓构件；1063、卸料台；1064、旋转气缸；

1065、第一升降气缸；1066、手指气缸；1067、薄形气缸；1068、挡块；

11、进气阀；

12、机器人控制柜；

13、手持示教器；

14、第一急停开关；

15、第二急停开关。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，该平台由机器人本体模块与应用模块组合构成，支持工业机器人本体基础示教，如：上下料与码垛等。支持变位机与工业机器人的协同作业，如：构件的点焊、弧焊、涂胶、打磨等。支持自动生产线上下料应用，如PLC控制、图像识别与工件检测等。本实施例旨在模拟真实工业现场环境下机器人实训应用平台。此外，本实施例的实训平台中的机器人本体模块可单独拆分用于开展科研项目使用。

具体地，请参阅图1至图12，本实施例的实训平台包括：机器人1、基础实训台2、综合实训台3，工件位置变换机4、人机接口5、立体仓库6、工具库7、计算机8、工作台9、自动加工检测生产线10、进气阀11、机器人控制柜12、手持示教器13、第一急停开关14、第二急停开关15；其中，本实施例的机器人1为六自由度工业机器人，基础实训台2与综合实训台3之间采用组合式连接，通过四块连接片以销钉固定连接，且台面平齐，空间位置为L型。

如图1所示，基础实训台2由台面、底板、左右侧板、后面板及前置柜门组成。其中，台面采用不锈钢钢板，其余面板为铝板。机器人1固定安装在基础实训台2台面上，在机器人1工作半径范围内水平安装工作台9，工作台9的面板为不锈钢板，通过不锈钢立柱固定在基础实训台2上。工件位置变换机4通过第七安装支架401固定在基础实训台2上，分布在机器人1周围。基础实训台2的台面右下角安装有第一急停开关14。机器人控制柜12和手持示教器13放置在柜中。其中，第一急停开关14用于在运行中出现危险碰撞时，及时停止基础实训台2上相关设备的运行，以保障人身安全和设备安全。

所述综合实训台3上安装有自动加工检测生产线10、立体仓库6、人机接口5及第二急停开关15。同基础实训台2一样，综合实训台3由台面、底板、左右侧板、后面板及电气安装抽屉301组成。台面采用不锈钢钢板，其余面板为铝板。立体仓库6和工具库7固定在综合实训台3的台面上且在机器人1工作半径范围内。推拉式电气安装抽屉301设置在前置柜中，其上安装电气面板，设有继电器及24V电源、空气开关、I/O模块及PLC控制模块。其中，PLC控制模块及I/O模块是控制系统中枢，控制自动加工检测生产线10的执行机构，继电器及24V电源负责给设备中执行器件及控制器件供电。空气开关用于对电路及设备进行过电保护。而第二急停开关15则用于在运行中出现危险碰撞时，及时停止综合实训台3上相关设备的运行，以保障人身安全和设备安全。

自动加工检测生产线10布置在综合实训台上，各个单元通过不锈钢钢板和铝合金支架螺钉固定在实训台台面上，各个单元固定在相应的支架上。具体地，如图2所示，自动加工检测生产线10包括供料装置101、加工钻孔装置102、钻孔深度检测装置103、图像识别装置104、旋转工作台105和气动机械手爪106。

其中，供料装置101用于储存模拟工件，并实现模拟工件的自动连续出料；气动机械手爪106用于将供料装置101输出的模拟工件抓取到旋转工作台105进行加工；旋转工作台105上设置有多个工位，以对模拟工件进行不同类型的加工；加工钻孔装置102用于对旋转工作台105上的模拟工件进行钻孔加工；钻孔深度检测装置103用于检测已加工工件钻孔深度是否合格；图像识别装置104用于对模拟工件进行图像采集，以实现对工件表面图形的检测。

供料装置101如图3所示，包括第一安装支架、料库1011和供料气缸1012；料库1011通过第一安装支架固定在综合实训台3的台面上，料库1011用于存放模拟工件，料库1011至少可存放15个模拟工件，可以自动连续出料；料库1011能够通过气动机械手106抓取，放入旋转工作台105进行加工。料库1011的出口下方安装有第一接近开关传感器，第一接近开关传感器用于检测料库1011的取料位处和料库内是否有模拟工件；供料气缸1012的伸出和收回位置分别设置有磁性开关传感器1013；供料装置101的执行系统包括供料气缸伸出电磁阀和供料气缸收回电磁阀，分别用于控制供料气缸1012伸出和收回，通过控制供料气缸1012的伸出与收回，完成模拟工件的上料循环。

旋转工作台105如图4所示，包括第二安装支架1053、旋转工作面1051和驱动电机1052；驱动电机1052通过第二安装支架1053固定在综合实训台3的台面上，并与旋转工作面1051连接，用于驱动旋转工作面1051旋转；旋转工作面1051包括四个工位，分别为：上下料工位105a、钻孔工位105b、检测工位105c和图像识别工位105d；其中，上下料工位105a、钻孔工位105b、检测工位105c和图像识别工位105d分别用于实现模拟工件的上下料、钻孔、钻孔深度检测和图像识别；旋转工作面1051的各工位下方分别安装有光电传感器，光电传感器用于实现各工位的工件有无检测；旋转工作面1051下方安装有第二接近开关传感器，第二接近开关传感器用于实现四工位的精确转位和夹紧。

气动机械手具有四个自由度，如图5所示，包括第三安装支架、大臂构件1061、手抓构件1062、卸料台1063、第一升降气缸1065、旋转气缸1064、手指气缸1066、薄形气缸1067和挡块1068；旋转气缸1064通过第三安装支架固定在综合实训台3的台面上，大臂构件1061与旋转气缸1064连接，旋转气缸1064用于使大臂构件1061在旋转工作台105的上下料工位105a、卸料台1063和供料装置101的取料位三个位置间旋转、停留。旋转气缸1064上分别装有三个传感器，返回动作信号。第一升降气缸1065与大臂构件1061连接，使手抓构件1062升降，实现提起和放下工件的动作，并有两个传感器，返回动作信号；手指气缸1066与第一升降气缸1065连接，手抓构件1062与手指气缸1066连接；手抓构件1062装有夹爪，在手指气缸1066控制下实现夹紧和松开工件的运动，由两个传感器检测，返回动作信号。

此外，为使大臂构件1061在卸料处停转，设置了薄形气缸1067，薄形气缸1067通过第三安装支架固定在综合实训台3的台面上，挡块1068与薄形气缸1067连接，当需要卸料时，薄形气缸1067控制挡块1068升起，通过挡块1068档住大臂构件1061；挡块1068落下时，可允许大臂构件1061转至料库的取料位。同时，此两个动作位置分别设置有传感器进行检测。

加工钻孔装置102如图6所示，包括第四安装支架、第二升降气缸1021、驱动电机1022和定位销1025；第二升降气缸1021通过第四安装支架固定在综合实训台3的台面上；驱动电机1022与第二升降气缸1021连接，驱动电机1022为220V/6W的交流电机，驱动电机1022的转轴1023的前端上安装有用于安装钻头刀具的钻夹头1024，用于安装钻头刀具；转轴1023由两个深沟球轴承支撑，另一端通过联轴器与驱动电机1022连接。刀具主轴由一个带导向杆的气缸带动，从而完成进给运动。导杆气缸上装有三个磁性开关，检测原位、快工进转换位及延时停留位。通过二位三通电磁阀的切换，使刀具实现快速进给、工作进给功能，从而模拟加工钻孔工序。定位销1025设置在第四安装支架上；旋转工作面1051的边缘设置有与定位销1025的端部形状相适配的缺口，通过将定位销1025卡入旋转工作面1051的缺口，可以对旋转工作面1051定位。

钻孔深度检测装置103如图7所示，包括第五安装支架、检测气缸1031和检测工件接触头1032；检测气缸1031通过第五安装支架固定在综合实训台3的台面上，检测工件接触头1032与检测气缸1031连接。检测工件接触头1032用蓝色硬塑料制作，通过该检测装置，可检测已加工工件钻孔深度是否合格。

图像识别装置104如图7所示，包括第六安装支架1042和工业相机1041；工业相机1041通过所述第六安装支架1042固定在综合实训台3的台面，主要对工件进行图像采集，配合后续的图像处理系统，对工件表面图形进行检测。

立体仓库6如图8所示，包括6*2*4个储料位和立体仓库控制器，在立体仓库的每个储料位下方分别设置单独的料位传感器进行检测，与立体仓库配套的立体仓库控制器，通过对传感器信号的采集，将所有料位的信息通过以太网传给PLC，PLC通过对控制器的读取获得所有料位信息。

工件位置变换机4如图9所示，包括第七安装支架401、伺服驱动装置402和安装卡具板403；伺服驱动装置402通过第七安装支架401固定在基础实训台3的台面上，安装卡具板403与伺服驱动装置402连接。工件位置变换机4作为工业机器人系统的一种外部轴应用，可完成弧焊、点焊、涂胶、打磨等作业。

工具库7设置在综合实训台3的台面上，靠近机器人，如图10所示，包括机器人侧快换装置701、末端执行器侧快换装置702、末端执行器和工具支架703，机器人侧快换装置701装卡在机器人1上，为末端执行器提供四个M5空气接口以及I/O信号的连接，它通过电磁阀控制机器人侧实现锁紧、打开，可连接多个末端执行器侧快换装置702。末端执行器侧快换装置702一端与机器人侧快换装置701连接，另一端与末端执行器连接；工具支架703如图12所示，包括五个放置工位，用于放置待使用的末端执行器。

五种末端执行器包括包含五个独立的执行机构(书写/模拟焊枪/吸盘/气动手指/打磨)，如图11所示，完成6种功能，分别是：书写—书写机构在工作平台实现任意书写绘画、点焊—模拟焊枪机构模拟点焊薄板构件、弧焊—模拟焊枪机构在工件位置变换机上实现三通管模拟弧焊、搬运码垛—吸盘机构/气动手指机构完成物料存取搬运和码垛、涂胶—模拟焊枪机构模拟平面涂胶、打磨—打磨机构实现车架模拟打磨。

此外，本实施例的实训平台还可以包括空气压缩机，该空气压缩机通过气管连接进气阀11，作为气动执行器件，如气动手抓，气缸等器件的气源。

基于上述，本实施例的实训平台的各组成结构可划分为以下七个模块：

1.基础实训模块：由机器人1、工具库7、基础实训平台2、工件位置变换机4、工作台9构成，通过手持示教器13C语言在线编程，完成机器人基础工具校准实验、基础运动示教实验等基础实操。也能够完成机器人配合工作台9或工件位置变换机4的应用实验(书写绘画实验、物料搬运实验、薄板点焊实验、异形管件弧焊实验、打磨实验、更换末端执行器的示教编程实验)。

2.加工生产四工位实训模块：由自动加工检测生产线10的供料装置101、加工钻孔装置102、钻孔深度检测装置103、图像识别装置104、旋转工作台105和气动机械手爪106构成。通过电气流程及气动流程梳理I/O信号流，进行PLC编程实训，配合上料工件，可完成上料实验、模拟钻孔实验、模拟工件检测实验、气动机械手上下料实验、工位转台实验、四工位结合的生产线综合实验。

3.图像识别模块：工件上刻有不同文字，通过图像识别装置104，经计算机VC软件编程处理，识别工件表面文字，拣选出不合格工件，完成图像处理实验。

4.综合实训模块：包括：1)只包含机器人1和四工位的机器人上料—加工—检测—识别—机器人卸料的生产线综合实验。2)只包含立体仓库6和机器人的物料搬运实验。3)结合立体仓库6、机器人1和自动加工检测生产线10的机器人上料—加工—检测—识别—卸料—机器人拣选的综合实验。

利用本实施例的实训平台进行结合立体仓库、机器人和生产线的机器人上料—加工—检测—识别—卸料—机器人拣选的综合实验，实验过程如下：

1.检查供气系统、系统供电是否正常。空压机电源、开关、气路开关是否打开，检查减压阀压力是否调节正常；打开工控机，打开编程环境，将部分物料放入供料装置料仓中(注意物料有字的一面朝上)。检查机器人末端执行器摆放位置正确。检查立体仓库出料仓物料全部取出。将带有汉字的一批工件码放在立体仓库的进料仓中(注意物料有字的一面朝上)。其中，工件为表面不同汉字的正方体。

2.示教编程完成机器人取气动手抓的末端执行器的动作，完成从立体仓库中取工件放入供料装置料仓的动作，以及从卸料台上抓取工件到工作台卸料的动作，其中卸料编程时区分合格与不合格的工件分类放置。将硬件编程程序—整体实现四工位上料、模拟钻孔加工、模拟检测整个生产线下载进PLC中。

3.启动设备，在人机接口中打开主程序，选择带“欢”“迎”两个汉字的工件作为不合格工件。生产线完成自动生产循环，即气动机械手从供料装置料库取出物料，放置在旋转工作台上下料工位；然后，旋转工作台旋转一个工位后，该工件进入钻工加工工位，完成进给气缸的快进、工进、快退、再工进、快退、再工进、快退的加工循环；工作台再旋转一个工位，工件进入检测工位，完成检测气缸的下降、接触物料检测、收回检测气缸。工件再次被旋转工作台带动进入图像识别工位，对表面汉字进行识别，最终将是不是合格的结果发回PLC，PLC将结果发送至机器人；工件再被旋转至上下料工位，气动机械手将其放置卸料台。

与生产线自动生产循环动作的同时，机器人从HOME点出发，运行至立体仓库进料仓的位置，抓取进料仓中的物料，运行至生产线供料装置的料库位置，将物料放入料库，运行至生产线出料口，将物料从出料口取出，码放至工作台指定位置，不合格品(带“欢”“迎”两个汉字的工件)单独挑选出来放置另外区域，完成挑选后，机器人返回HOME点，完成工作循环。

综上，本实施例提供了一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，采用结构模块化的设计，不仅方便搬运与存储，安全可靠，且机器人本体可拆分用于科研，支持本科实验课程教学实验的同时也可支持科研项目实验。提高了实训平台的使用率，降低了使用成本。相对现有教学类实训平台，本平台集成了工业机器人、示教平台、可更换末端执行器、工件位置变位机、四工位并行的自动加工检测线，融合了PLC电控技术、视觉检测与图像识别技术，气动手抓及包含五种形式的气缸的气动系统，传感器技术、PLC与机器人间的通信技术。最大程度上模拟工业现场的实际需求，满足基本教学需求，可融合多种应用。且本实施例提出的综合实验可自由结合，电控系统已预留I/O端口，可以根据新的需求添加每个扩展模块，扩展更多的功能。本平台不仅可用于机器人专业，也可用于人工智能或自动控制相关专业的本科教学及科研产品开发。

此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，包括基础实训台和综合实训台，所述基础实训台与所述综合实训台可拆卸连接；

所述基础实训台为带有柜门的中空结构；所述基础实训台的台面上设置有机器人、工件位置变换机和工作台；所述基础实训台内放置有机器人控制柜和手持示教器；所述机器人控制柜和手持示教器用于控制所述机器人运作；

所述综合实训台中设置有电气安装抽屉；所述综合实训台的台面上设置有工具库、自动加工检测生产线、立体仓库和人机接口；所述工件位置变换机、立体仓库、工具库和工作台分别分布在所述机器人的工作半径范围内。

2.如权利要求1所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述基础实训台与所述综合实训台通过四块连接片以销钉连接，且所述基础实训台与所述综合实训台的台面平齐，空间位置为L型。

3.如权利要求1所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述自动加工检测生产线包括供料装置、加工钻孔装置、钻孔深度检测装置、图像识别装置、旋转工作台和气动机械手爪；

所述供料装置用于储存模拟工件，并实现模拟工件的自动连续出料；所述气动机械手爪用于将所述供料装置输出的模拟工件抓取到所述旋转工作台进行加工；所述旋转工作台上设置有多个工位，每一工位分别用于对模拟工件进行预设的加工工序；所述加工钻孔装置用于对所述旋转工作台上的模拟工件进行钻孔加工；所述钻孔深度检测装置用于检测已加工工件钻孔深度是否合格；所述图像识别装置用于对模拟工件进行图像采集，以实现对工件表面图形的检测。

4.如权利要求3所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述供料装置包括第一安装支架、料库和供料气缸；

所述料库通过所述第一安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述料库用于存放模拟工件，所述料库的出口下方安装有第一接近开关传感器，所述第一接近开关传感器用于检测所述料库的取料位处和料库内是否有模拟工件；

所述供料气缸的伸出和收回位置分别设置有磁性开关传感器；所述供料装置的执行系统包括供料气缸伸出电磁阀和供料气缸收回电磁阀，所述供料气缸伸出电磁阀和供料气缸收回电磁阀分别用于控制所述供料气缸伸出和收回，通过控制所述供料气缸的伸出与收回，完成模拟工件的上料循环。

5.如权利要求3所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述旋转工作台包括第二安装支架、旋转工作面和驱动电机；

所述驱动电机通过所述第二安装支架固定在所述综合实训台的台面上，并与所述旋转工作面连接，用于驱动所述旋转工作面旋转；

所述旋转工作面包括上下料工位、钻孔工位、检测工位和图像识别工位；其中，所述上下料工位、钻孔工位、检测工位和图像识别工位分别用于实现对模拟工件进行上下料、钻孔、钻孔深度检测和图像识别；

所述旋转工作面的各工位下方分别安装有光电传感器，所述光电传感器用于实现各工位的工件有无检测；所述旋转工作面下方安装有第二接近开关传感器，所述第二接近开关传感器用于检测所述旋转工作面的工位的位置；

所述气动机械手包括第三安装支架、大臂构件、手抓构件、第一升降气缸、旋转气缸、手指气缸、薄形气缸和挡块；

所述旋转气缸通过所述第三安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述大臂构件与所述旋转气缸连接，所述旋转气缸用于使所述大臂构件在所述旋转工作台和所述供料装置间旋转并停留；所述第一升降气缸与所述大臂构件连接，所述手指气缸与所述第一升降气缸连接，所述手抓构件与所述手指气缸连接；所述第一升降气缸用于使所述手抓构件升降，实现提起和放下工件的动作；所述手抓构件装有夹爪，在所述手指气缸控制下实现夹紧和松开工件的运动；

所述薄形气缸通过所述第三安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述挡块与所述薄形气缸连接，当需要卸料时，所述薄形气缸控制所述挡块升起，通过所述挡块档住所述大臂构件，使所述大臂构件在卸料台处停转。

6.如权利要求5所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述加工钻孔装置包括第四安装支架、第二升降气缸、驱动电机和定位销；所述第二升降气缸通过所述第四安装支架固定在所述综合实训台的台面上；

所述驱动电机与所述第二升降气缸连接，所述驱动电机的转轴上安装有用于安装钻头刀具的钻夹头；

所述定位销设置在所述第四安装支架上；所述旋转工作面的边缘设置有与所述定位销的端部形状相适配的缺口，所述定位销用于对所述旋转工作面定位。

7.如权利要求3所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述钻孔深度检测装置包括第五安装支架、检测气缸和检测工件接触头；

所述检测气缸通过所述第五安装支架固定在所述综合实训台的台面上，所述检测工件接触头与所述检测气缸连接；

所述图像识别装置包括第六安装支架和工业相机；

所述工业相机通过所述第六安装支架固定在所述综合实训台的台面上。

8.如权利要求1所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述立体仓库包括储料位和立体仓库控制器，在所述立体仓库的每个储料位下方分别设置单独的料位传感器进行检测，所述立体仓库控制器通过对所述料位传感器信号的采集，将所有料位的信息传给PLC，获得所有料位信息。

9.如权利要求1所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述工件位置变换机包括第七安装支架、伺服驱动装置和安装卡具板；

所述伺服驱动装置通过所述第七安装支架固定在所述基础实训台的台面上，所述安装卡具板与所述伺服驱动装置连接。

10.如权利要求1所述的组合式多工位综合性工业机器人实训平台，其特征在于，所述工具库包括机器人侧快换装置、末端执行器侧快换装置、末端执行器和工具支架，所述机器人侧快换装置装卡在所述机器人上，所述末端执行器侧快换装置一端与所述机器人侧快换装置连接，另一端与末端执行器连接；所述工具支架包括多个放置工位，所述放置工位用于放置待使用的末端执行器。

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