CN114260913A - 一种模块化机器人冲压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化机器人冲压系统，其属于机器人工业的领域，包括依次设置的多个生产设备，每相邻的两个生产设备之间均设置有一个工业机器人，工业机器人信号连接于相邻的两个生产设备，多个工业机器人以串联的方式通信连接；工业机器人一一对应有示教器，示教器用于基于工作人员操作，调取对应的工业机器人中预设有的模块化程序并进行可视化显示；工业机器人用于基于工作人员通过示教器选取的模块化程序，设置自身的工作模式，工业机器人响应于与自身通信连接的第一生产设备所反馈的加工完成信号，执行自身的工作模式所对应的操作，以将第一生产设备中的工件转移到第二生产设备。本申请具有便于对工业机器人工作模式的设置和切换的效果。
Description
技术领域
本发明涉及机器人工业的领域，尤其是涉及一种模块化机器人冲压系统。
背景技术
冲压是一种常见的机件加工方式，传统的冲压作业是依靠人工将代加工件放入冲压机床中，冲压机床进行作业后再依靠人工将加工好的工件取出放入下一工序的机床中。为了节约人力成本和生产成本，专门用于冲压作业流水线的工业机器人应运而生。
工业机器人在使用前，通常需要工作人员对其进行工作参数的设置。
在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：当需要切换工业机器人的应用场景时，常常需要由技术人员重新对工作机器人进行编程，导致效率不高。
发明内容
为了便于工业机器人工作模式的设置和切换，本申请提供一种模块化机器人冲压系统。
本申请提供一种模块化机器人冲压系统，采用如下的技术方案：
一种模块化机器人冲压系统，包括依次设置的多个生产设备，所述生产设备包括上料设备、冲压机床和下料设备，每相邻的两个所述生产设备之间均设置有一个工业机器人，所述工业机器人信号连接于相邻的两个生产设备，多个所述工业机器人以串联的方式通信连接；所述工业机器人一一对应有示教器，所述示教器用于基于工作人员操作，调取对应的所述工业机器人中预设有的模块化程序并进行可视化显示，所述模块化程序包括上料程序、转运程序和下料程序；
所述工业机器人用于基于工作人员通过示教器选取的模块化程序，设置自身的工作模式，所述工业机器人响应于与自身通信连接的第一生产设备所反馈的加工完成信号，执行自身的工作模式所对应的操作，以将所述第一生产设备中的工件转移到第二生产设备；所述工业机器人还用于在将工件转移到所述第二生产设备后，通知与自身信号连接的所述第二生产设备开始加工。
通过采用上述技术方案，工作机器人中预先设置有多种模块化程序，使用时，工作人员可以根据相邻生产设备的类型以及生产需求，通过示教器为工业机器人选取合适的模块化程序，使得工业机器人能够根据不同的使用场景调用不同的模块化程序，实现了方便工作机器人工作模式快速切换的效果。同时，工业机器人能够通过与相邻的第一加工设备的信号联动进行操作，并在操作完成后信号通知对应的第二加工设备运行，从而有助于整个产线的自动化运行，实现了智能制造的效果。
可选的，所述示教器上设置有人机交互单元，所述工业机器人包括控制器和执行单元，所述控制器包括存储模块、指令接收模块、程序调用模块、工作模式设置模块、执行单元控制模块和指令发送模块；
所述存储模块用于存储预先设置的多种模块化程序；
所述指令接收模块用于接收工作人员通过人机交互单元输入的程序查看指令，并传输给所述程序调用模块；
所述程序调用模块用于在接收到所述程序查看指令后，调用所述存储模块中存储有的所有模块化程序的程序名，并传输给所述人机交互单元以供显示；
所述指令接收模块还用于接收工作人员通过人机交互单元输入的程序选取指令，并传输给所述工作模式设置模块，所述程序选取指令中记录有工作人员选取的目标模块化程序的程序名；
所述工作模式设置模块用于加载所述目标模块化程序，完成所属的所述工作机器人的工作模式的设置；
所述执行单元控制模块用于在所述指令接收模块接收到第一生产设备所发出的加工完成信号后，控制对应的执行单元运行；
所述指令发送模块用于在对应的执行单元完成一次运行后，通知所述第二生产设备开始加工。
可选的，所述控制器还包括故障监测模块，用于监测所属的工业机器人是否发生故障，并在监测到所属的所述工业机器人出现故障后，通知所有所述工业机器人和生产设备暂停运行。
通过采用上述技术方案，有助于控制器自动发现所属的工业机器人的故障，从而有助于故障的及时处理，减小损失。
可选的，每个所述工业机器人均信号连接有一个报警装置，所述故障监测模块还用于在监测到所属的所述工业机器人出现故障后，通过所述指令发送模块控制对应的报警装置运行。
通过采用上述技术方案，当故障监测模块识别出故障后，能够通过报警装置向现场的工作人员发出提醒，有助于实现对故障的快速应对和处理。
可选的，所述控制器还包括故障分析模块，所述故障分析模块中记录有故障特征和故障类型的对应关系，所述故障分析模块用于基于故障监测模块识别出的当前故障特征，识别出对应的当前故障类型，并发送至所述人机交互单元以供其显示。
通过采用上述技术方案，控制器能够自动预识别所属工业机器人的故障类型，并通过人机交互单元显示给现场的工作人员，有助于进一步提高对故障的处理速度。
可选的，其中一台所述工业机器人被配置为总控机器人，所述总控机器人用于在接收到一键开启指令或者一键关闭指令后，控制所有所述工业机器人的共同启动或关闭。
通过采用上述技术方案，总控机器人的设置有助于实现所有工业机器人的一键启动和一键关闭，操作方便。
可选的，相邻的所述工业机器人之间通过网线实现通信连接，所述工业机器人和对应的冲压设备或上料装置或下料装置之间为I/O通讯。
通过采用上述技术方案，网线连接和I/O通讯连接的方式有助于实现工业机器人的即插即用。
可选的，所述执行单元为多轴机械臂，所述多轴机械臂的操作端可拆卸连接有夹具，所述多轴机械臂上设置用适配不同夹具的多种传感器；
所述示教器还用于基于工作人员操作，调取对应的所述工业机器人中预设有的模块化夹具控制程序的名称并进行显示，所述模块化夹具控制程序中记录有对对应的传感器和夹具的控制方法；
所述工业机器人用于基于工作人员通过示教器选取的模块化夹具控制程序，实现对工件的抓取。
通过采用上述技术方案，一方面，工作人员可以根据工件的类型换用不同的夹具，另一方面，工作人员可以为工业机器人选择不同的传感器，并控制工业机器人调用相应的模块化夹具控制程序，从而有助于实现工业机器人固定工件的工作方式的快速切换。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.工作机器人中预先设置有多种模块化程序，使用时，工作人员可以根据相邻生产设备的类型以及生产需求，通过示教器为工业机器人选取合适的模块化程序，使得工业机器人能够根据不同的使用场景调用不同的模块化程序，实现了方便工作机器人工作模式快速切换的效果。同时，工业机器人能够通过与相邻的第一加工设备的信号联动进行操作，并在操作完成后信号通知对应的第二加工设备运行，从而有助于整个产线的自动化运行，实现了智能制造的效果；
2.网线连接和I/O通讯连接的方式有助于实现工业机器人的即插即用；
3.一方面，工作人员可以根据工件的类型换用不同的夹具，另一方面，工作人员可以为工业机器人选择不同的传感器，并控制工业机器人调用相应的模块化夹具控制程序，从而有助于实现工业机器人固定工件的工作方式的快速切换。
附图说明
图1是本申请实施例中用于体现一种模块化机器人冲压系统的系统框图；
图2是本申请实施例中用于体现工业机器人组成的系统框图；
图3是本申请实施例中用于体现一种控制器的系统框图；
图4是本申请实施例中用于体现人机交互单元一种可能的显示界面的示意图；
图5是本申请另一实施例中用于体现一种控制器的系统框图；
图6是本申请另一实施例中用于体现一种控制器的系统框图。
附图标记说明：11、指令接收模块；12、程序调用模块；13、存储模块；14、工作模式设置模块；15、执行单元控制模块；16、指令发送模块；17、故障监测模块；18、故障分析模块。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种模块化机器人冲压系统。参照图1，一种模块化机器人冲压系统包括依次设置的用于组成生产流水线的多个生产设备，生成设备包括上料设备、冲压机床和下料设备。在本实施中，生产流水线中的第一台生产设备为上料设备，最后一台生产设备为下料设备，其余生产设备均为冲压机床。在本实施例中，各个冲压机床分别被定义为冲压机床A、冲压机床B和冲压机床C。每相邻的两个生产设备之间均设置有一个工业机器人，且该工业机器人分别信号连接于相邻的两个生产设备，为了连线的便利性，工业机器人和相邻的生产设备之间采用I/O连接方式。所有工业机器人以串联的方式通信连接，不同的工业机器人具有不同的地址编码，从而便于工作人员对各个工业机器人的串联顺序进行设置，使得工业机器人能够识别串联线路中的上一台工作机器人和下一台工作机器人。其中，相邻的两个工业机器人之间采用网线相互连接，从而便于拆换，实现了工业机器人在串联线路中的即插即用。
参照图1，对于任意工业机器人，与其信号连接的两台生产设备分别为第一生产设备和第二生产设备，且第一生产设备位于生产流水线中的上游。举例来说，对于上料设备和冲压机床A之间的工业机器人来说，上料设备为与其对应的第一生产设备，冲压机床A为与其对应的第二生产设备。对于冲压设备A和冲压设备B之间的工业机器人来说，冲压设备A为与其对应的第一生产设备，冲压设备B为与其对应的第二生产设备。工业机器人用于完成与自身对应的第一生产设备和第二生产设备之间工件的运输。
进一步的，为了使得工业机器人不仅能够被单独开关，其中一台工业机器人被设置为总控机器人，在本实施例中，为了便于识别，将上料设备和冲压机床A之间的工业机器人设置为总控机器人。总控机器人用于在接收到一键开启指令或者一键关闭指令后，控制所有的工业机器人的共同启动或关闭。其中，一键开启指令或者一键关闭指令可以由工作人员按下总控机器人上预设有的开启按钮或者关闭按钮发出。
参照图2，工业机器人包括控制器和执行单元，每个工业机器人均对应配置有一个示教器，示教器信号连接于对应的控制器。示教器上设置有人机交互单元，人机交互单元可以是配套的键盘和显示器，也可以是触摸式显示屏等。此时，上述中的一键开启指令或者一键关闭指令也可以由工作人员通过操作总控机器人所对应的人机交互设备发出。
参照图3，控制器包括指令接收模块11、程序调用模块12、存储模块13、工作模式设置模块14、执行单元控制模块15和指令发送模块16。
其中，存储模块13中存储有预先输入的多种模块化程序，模块化程序包括上料程序、转运程序和下料程序，分别适用于执行单元的上料操作、转运操作和下料操作。其中，下料程序中也可以记录有针对工件的码垛工艺，此时，加载有该下料程序的工业机器人还能够对移动后的工件进行自动码垛。指令接收模块11用于接收工作人员通过人机交互单元输入的程序查看指令，并传输给程序调用模块12。其中，工作人员可以通过在人机交互单元中显示的操作界面中点选对应的虚拟按钮的方式发出程序查看指令。程序调用模块12在接收到程序查看指令后，可以将存储模块13中存储有的模块化程序的程序名发送给人机交互单元，以供人机交互单元对程序名进行显示，显示方式可以采用并排显示、下拉列表显示等等。
之后，工作人员可以查看人机交互界面中的显示界面并根据需求进行选取，从而使得人机交互单元向对应的控制器发出记录有工作人员选取的目标模块化程序的程序名的程序选取指令。指令接收模块11将接收到程序选取指令传输给工作模式设置模块14，使得工作模式设置模块14能够加载目标模块化程序，从而完成对所属工业机器人的工作模式的设置。
进一步的，结合图4，图4中的外围方框为人机交互单元的触摸式显示屏中的显示界面。控制器在接收到程序选取指令之后，还可以将目标模块化程序中各个处理步骤的名称、处理速度、运动形式等发送至人机交互单元以供其显示，从而便于工作人员对其中的参数进行确认或者修改。其中，处理步骤、处理速度、运动形式等不同参数的不同选项也为模块化设置，从而便于实现一键修改。当工作人员选择对任意参数进行修改后，人机交互模块会将修改结果反馈给对应的工业机器人中的控制器，使得控制器对存储有的目标模块化程序进行修改。
对于任意一台工业机器人来说，其所对应的第一生产设备在处理完一个工件后，都会向该工业机器人发送加工完成信号。在接收到加工完成信号后，该工业机器人中的执行单元控制模块15会控制对应的执行单元按照设置好的工作模式运行，从而将对应的第一生产设备中的工件运输到第二生产设备上的加工区域中。运输完成后，该工业机器人中的指令发送模块16会向对应的第二生产设备发送一个加工开始指令，使得第二生产设备完成对其中工件的加工。
可选的，参照图5，控制器还包括故障监测模块17。故障监测模块17可以对故障特征进行检测，其中，故障特征可以通过工业机器人的内部电学参数，例如电流、电压等来体现。故障监测模块17在监测到所属的工业机器人出现故障后，可以通知信号连接有的所有工业机器人和生产设备暂停运行，从而减小生产设备和其他工业机器人继续运行，造成无效操作和资源浪费的可能性。此外，工作人员也可以通过示教器手动控制对应的工业机器人暂停运行，此时，其他所有工业机器人和生产设备同样会暂停运行。同时，工作人员在排除故障后，生产设备和其他工业机器人能够从暂停节点继续工作，便于实现暂停前后生产的无缝衔接。
进一步的，每个工业机器人均信号连接有一个报警装置，报警装置可以是蜂鸣报警器、声光报警器等。故障监测模块17在检测到所属的工业机器人出现故障后，还会通过指令发送模块16控制向对应的报警装置发送报警指令，使得对应的报警装置运行，从而提醒现场的工作人员注意。
进一步的，参照图6，控制器还包括故障分析模块18，故障分析模块18中记录有工作人员预先设置的故障特征和故障类型的对应关系。故障分析模块18用于基于故障监测模块17识别出的当前故障特征，识别出对应的当前故障类型，并发送至人机交互单元以供其将当前故障类型以文字或图标的形式进行显示，从而方便现场的工作人员进行参考和确认，有助于提高维修效率。
进一步的，执行单元为多轴机械臂，多轴机械臂的操作端，即用于连接工件的位置可拆卸连接有可更换的夹具。其中，夹具可以包括吸盘、夹爪、磁铁等不同的类型，从而适用于不同的工件。多轴机械臂上设置有多种传感器，例如接触式的传感器、接近式的传感器等等，从而能够配合不同类型的夹具使用。
为了能够方便地切换不同传感器的使用，存储模块13中还会预先存储有多种模块化夹具控制程序，模块化夹具控制程序中记录有对对应的传感器和夹具的控制方法。此时，示教器还用于基于工作人员的点选操作，调取工业机器人中预设有的模块化夹取程序的名称并进行显示，从而便于工作人员进行选取，最终使得工作机器人基于工作人员的选取结果设置执行单元中进行工作的传感器，以及对应的传感器和夹具的控制方法。使得在抓取工件的过程中，工业机器人能够基于工作人员通过示教器选取的模块化夹具控制程序，实现对工件的抓取。
本申请实施例的工作原理为：工作机器人中预先设置有多种模块化程序，使用时，工作人员可以根据相邻生产设备的类型以及生产需求，通过示教器为工业机器人选取合适的模块化程序，使得工业机器人能够根据不同的使用场景调用不同的模块化程序，实现了方便工作机器人工作模式快速切换的效果。同时，工业机器人能够通过与相邻的第一加工设备的信号联动进行操作，并在操作完成后信号通知对应的第二加工设备运行，从而有助于整个产线的自动化运行，实现了智能制造的效果。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对申请的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本申请部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所要保护的范围。
Claims (8)
1.一种模块化机器人冲压系统，包括依次设置的多个生产设备，所述生产设备包括上料设备、冲压机床和下料设备，其特征在于：每相邻的两个所述生产设备之间均设置有一个工业机器人，所述工业机器人信号连接于相邻的两个生产设备，多个所述工业机器人以串联的方式通信连接；所述工业机器人一一对应有示教器，所述示教器用于基于工作人员操作，调取对应的所述工业机器人中预设有的模块化程序并进行可视化显示，所述模块化程序包括上料程序、转运程序和下料程序；
所述工业机器人用于基于工作人员通过示教器选取的模块化程序，设置自身的工作模式，所述工业机器人响应于与自身通信连接的第一生产设备所反馈的加工完成信号，执行自身的工作模式所对应的操作，以将所述第一生产设备中的工件转移到第二生产设备；所述工业机器人还用于在将工件转移到所述第二生产设备后，通知与自身信号连接的所述第二生产设备开始加工。
2.根据权利要求1所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，所述示教器上设置有人机交互单元，所述工业机器人包括控制器和执行单元，所述控制器包括指令接收模块(11)、程序调用模块(12)、存储模块(13)、工作模式设置模块(14)、执行单元控制模块(15)和指令发送模块(16)；
所述存储模块(13)用于存储预先设置的多种模块化程序；
所述指令接收模块(11)用于接收工作人员通过人机交互单元输入的程序查看指令，并传输给所述程序调用模块(12)；
所述程序调用模块(12)用于在接收到所述程序查看指令后，调用所述存储模块(13)中存储有的所有模块化程序的程序名，并传输给所述人机交互单元以供显示；
所述指令接收模块(11)还用于接收工作人员通过人机交互单元输入的程序选取指令，并传输给所述工作模式设置模块(14)，所述程序选取指令中记录有工作人员选取的目标模块化程序的程序名；
所述工作模式设置模块(14)用于加载所述目标模块化程序，完成所属的所述工作机器人的工作模式的设置；
所述执行单元控制模块(15)用于在所述指令接收模块(11)接收到第一生产设备所发出的加工完成信号后，控制对应的执行单元运行；
所述指令发送模块(16)用于在对应的执行单元完成一次运行后，通知所述第二生产设备开始加工。
3.根据权利要求2所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，所述控制器还包括故障监测模块(17)，用于监测所属的工业机器人是否发生故障，并在监测到所属的所述工业机器人出现故障后，通知所有所述工业机器人和生产设备暂停运行。
4.根据权利要求3所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，每个所述工业机器人均信号连接有一个报警装置，所述故障监测模块(17)还用于在监测到所属的所述工业机器人出现故障后，通过所述指令发送模块(16)控制对应的报警装置运行。
5.根据权利要求3所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，所述控制器还包括故障分析模块(18)，所述故障分析模块(18)中记录有故障特征和故障类型的对应关系，所述故障分析模块(18)用于基于故障监测模块(17)识别出的当前故障特征，识别出对应的当前故障类型，并发送至所述人机交互单元以供其显示。
6.根据权利要求1所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，其中一台所述工业机器人被配置为总控机器人，所述总控机器人用于在接收到一键开启指令或者一键关闭指令后，控制所有所述工业机器人的共同启动或关闭。
7.根据权利要求1所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，相邻的所述工业机器人之间通过网线实现通信连接，所述工业机器人和对应的冲压设备或上料装置或下料装置之间为I/O通讯。
8.根据权利要求1所述的模块化机器人冲压系统，其特征在于，所述执行单元为多轴机械臂，所述多轴机械臂的操作端可拆卸连接有夹具，所述多轴机械臂上设置用适配不同夹具的多种传感器；
所述示教器还用于基于工作人员操作，调取对应的所述工业机器人中预设有的模块化夹具控制程序的名称并进行显示，所述模块化夹具控制程序中记录有对对应的传感器和夹具的控制方法；
所述工业机器人用于基于工作人员通过示教器选取的模块化夹具控制程序，实现对工件的抓取。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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