CN114419945A - 一种工业机器人多功能实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人多功能实训系统，包括工作台，能够前后移动地安装在工作台上的工业机器人，安装在工作台上位于工业机器人一侧的瓶料仓、快换手抓装置、立体仓库和组装工位，安装在工作台上位于工业机器人另一侧的第一工件输送线，安装在工作台上位于第一工件输送线端部的视觉检测模块，安装在工作台上的象棋摆放装置，以及安装在工作台上用于驱动各个部件工作的气动电气控制组件。本发明能够实现多种功能的培训，提高实训效果，降低培训成本。

Description

一种工业机器人多功能实训系统

技术领域

本发明涉及一种工业机器人多功能实训系统，属于机器人实训系统技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人员成本的增加，工业机器人在制造业的应用不断增加，特别是在环境恶劣、工作强度大和持续性要求高的场合，有更多的企业开始采用工业机器人从事生产相关工作。然而，即使机器人的工作设计完善，集成度高，故障率低，也需要定期进行常规检查和维护，因此企业对工业机器人相关的岗位需求越来越大，相关的培训也越来越多。

现有的工业机器人教学实训设备能基本完成工业机器人的实际操作教学问题，但各个工业机器人实训设备培训功能单一，如果想实现多种培训功能，需要多个实训设备，培训成本高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种工业机器人多功能实训系统，能够实现多种功能的培训，提高实训效果，降低培训成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种工业机器人多功能实训系统，包括工作台，能够前后移动地安装在工作台上的工业机器人，安装在工作台上位于工业机器人一侧的瓶料仓、快换手抓装置、立体仓库和组装工位，安装在工作台上位于工业机器人另一侧的第一工件输送线，安装在工作台上位于第一工件输送线端部的视觉检测模块，安装在工作台上的象棋摆放装置，以及安装在工作台上用于驱动各个部件工作的气动电气控制组件，

所述快换手抓装置上存放有用于抓取方形瓶的方形瓶快换手抓、用于抓取圆形瓶的圆形瓶快换手抓和用于抓取象棋的真空吸盘；

所述瓶料仓用于存放待组装的方形瓶和圆形瓶；所述立体仓库用于存放组装好的方形瓶和圆形瓶；

所述组装工位用于实现待组装瓶的识别、定位和组装；

所述第一工件输送线用于输送瓶盖、芯和象棋；

所述象棋摆放装置用于象棋的摆放实训；

所述视觉检测模块用于实时检测第一工件输送线上输送的物品；

所述气动电气控制组件与工业机器人、组装工位、第一工件输送线和视觉检测模块连接。

优选地，所述工业机器人通过安装组件安装在工作台上，所述安装组件包括安装在工作台上的安装底座、两个对称安装在安装底座上的导轨、安装在安装底座端部位于两个导轨之间的机器人移动伺服电机、安装在安装底座上远离机器人移动伺服电机端部的伺服模组以及能够移动地安装在伺服模组上的机器人安装座，所述工业机器人安装在机器人安装座上；所述机器人安装座的底端设有与导轨顶端相配合的滑槽，所述机器人安装座的底端设有安装在伺服模组中滚珠丝杠上移动块，伺服模组的滚珠丝杠通过联轴器与机器人移动伺服电机的输出端连接。

优选地，所述瓶料仓包括安装在工作台上的瓶料仓底座、安装在瓶料仓底座上的瓶料仓支撑柱以及安装在瓶料仓支撑柱顶端的瓶子放置板，所述瓶子放置板倾斜布置，且角度可调节；所述瓶子放置板上开设有用于存放方形瓶的方形槽和用于存放圆形瓶的圆形槽。

优选地，所述快换手抓装置包括安装在工作台上的快换手抓底座、安装在快换手抓底座上的快换手抓支撑柱和安装在快换手抓支撑柱顶端的快换手抓放置架，所述快换手抓放置架上设有用于卡装方形瓶快换手抓、圆形瓶快换手抓、真空吸盘的卡槽，所述工业机器人的端部安装有快换盘公接头，所述方形瓶快换手抓、圆形瓶快换手抓、真空吸盘的上均安装有快换盘母接头。

优选地，所述立体仓库包括安装在工作台上的仓库底座、安装在仓库底座上的仓库支撑柱、安装在仓库支撑柱上用于存放方形瓶的方瓶放置板和用于存放圆形瓶的圆形放置板，所述方瓶放置板和圆形放置板上开设有放置槽，所述方瓶放置板和圆形放置板的底部正对放置槽的位置均安装有用于检测有无货的传感器。

优选地，所述组装工位包括安装在工作台上的组装底座、安装在组装底座上的组装支撑柱、安装在组装底座上远离组装支撑柱一端的组装支撑板组件、安装在组装支撑柱和组装支撑板组件之间的组装底板、安装在组装底板上的RFID识别件、安装在组装底板上的组装定位气缸以及安装在组装底板上正对组装定位气缸伸出端的定位块，所述组装支撑板组件包括两个平行布置的组装支撑板，靠近组装支撑柱的组装支撑板上安装有原点传感器和组装工位伺服电机。

优选地，所述第一工件输送线包括安装在工作台上的工件输送底座、安装在工件输送底座上的工件输送支撑柱、安装在工件输送支撑柱顶端的第一工件输送机构、驱动第一工件输送机构工作的第一工件输送电机、布置在第一工件输送机构端部的瓶盖料仓、布置在第一工件输送机构一侧靠近瓶盖料仓一端的芯料仓、布置在第一工件输送机构一侧靠近芯料仓的象棋料仓；所述瓶盖料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有瓶盖推出气缸，所述瓶盖推出气缸用于将瓶盖料仓内最下面一个瓶盖推至第一工件输送机构的皮带上；所述芯料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有芯推出气缸，所述芯推出气缸用于将芯料仓内最下面一个芯推至第一工件输送机构的皮带上；所述象棋料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有象棋推出气缸，所述象棋推出气缸用于将象棋料仓内最下面一个象棋推至第一工件输送机构的皮带上；所述第一工件输送机构上远离瓶盖料仓的端部安装有第一工件定位板；所述第一工件定位板上安装有第一工件检测传感器；所述第一工件输送机构的一侧安装有工件暂存板，所述工件暂存板上设有用于存储圆形盖、方形盖、圆形芯和方形芯的暂存槽。

优选地，所述视觉检测模块包括安装在工作台上的视觉检测底座、安装在视觉检测底座上的气动滑台气缸、安装在气动滑台气缸上的视觉安装立柱、安装在视觉安装立柱顶端的视觉安装板以及安装在视觉安装立柱上部的光源安装板，所述视觉安装板上安装有视觉，所述光源安装板上安装有光源。

进一步地，还包括安装在工作台上用于封装工件的工件装盒实训组件，所述工件装盒实训组件包括用于输送工件的第二工件输送线、用于输送礼盒的礼盒输送线和用于对礼盒成品进行收集的收集装置，所述第二工件输送线输送的工件有圆形工件、六边形工件和正方形工件。

优选地，所述第二工件输送线包括安装在工作台上的输送线底座、安装在输送线底座上的输送支撑组件、安装在输送支撑组件顶端的第二工件输送机构、驱动第二工件输送机构工作的第二工件输送电机以及布置在第二工件输送机构端部的圆形工件料仓和正方形工件料仓；所述圆形工件料仓远离第二工件输送机构的一侧安装有六边形工件推出气缸，所述六边形工件推出气缸用于将圆形工件料仓内最下面一个六边形推至第二工件输送机构的皮带上；所述正方形工件料仓远离第二工件输送机构的一侧安装有正方形工件推出气缸，所述正方形工件推出气缸用于将正方形工件料仓内最下面一个正方形工件推至第二工件输送机构的皮带上；所述第二工件输送机构上远离正方形料仓的端部安装有第二工件定位板；所述第二工件定位板上安装有第二工件检测传感器；所述圆形工件料仓、正方形工件料仓的下端均安装有用于检测仓内有无工件的有无料检测传感器。

优选地，所述礼盒输送线包括安装在工作台上的礼盒输送底座、安装在礼盒输送底座上的礼盒输送支撑组件、安装在礼盒输送支撑组件顶端的礼盒输送机构、驱动礼盒输送机构工作的步进电机以及布置在礼盒输送机构端部的礼盒料仓；所述礼盒料仓远离礼盒输送机构的一侧安装有礼盒推出气缸，所述礼盒推出气缸用于将礼盒料仓内最下面一个礼盒推至礼盒输送机构的皮带上；所述礼盒料仓的下端安装有用于检测仓内有无工件的检测传感器。

优选地，所述收集装置包括收集安装底座、安装在收集安装底座上的电缸、安装在电缸顶端的礼盒放置板以及安装在收集安装底座上的礼盒升降伺服电机。

优选地，所述气动电气控制组件包括：

触摸屏，通过触摸屏安装板安装在工作台上；

操作按钮，紧靠触摸屏布置，包括启动按钮SB1、停止按钮SB2、复位按钮SB3、急停按钮SB4和手自转换按钮SA1；

气动三联件，用于向各个气缸提供额定的气源压力；

电磁阀组，包括多个电磁阀，所有电磁阀的进气口均与气动三联件的输出端连接，各个电磁阀的出气口通过单向阀与相应的气缸的有杆腔、无杆腔连接；

伺服启动器组，包括多个分别控制各个伺服电机工作的伺服启动器，各个伺服启动器的输入端接电源，输出端与相应的伺服电机的输入端连接；

步进电机驱动器，用于驱动步进电机工作，输入端与整流器输出端连接，输出端与所述步进电机连接；

交流调速器组，包括多个分别用于控制各个工件输送电机工作的交流调速器，各个交流调速器的输入端通过继电器接电源，输出端与相应的工件输送电机的输入端连接；

交换机，与PLC、视觉检测模块中的视觉、触摸屏连接；

继电器组，包括若干个分别用于控制各个电磁阀、交流调速器是否得电的继电器；

PLC和IO扩展模块，用于实时接收各个气缸的伸缩状态、各个操作按钮及各个传感器发送的信号，并根据接收的信号控制相应气缸、电机动作；

以及低压断路器、三孔插座、用于将交流电转变为直流电的整流器和包括若干个接线端子的接线端子组。

与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

第一，本发明采用工业机器人和快换盘进行实训，可实现圆形、方形、象棋等不同工件之间的快换，可组装药瓶，也可摆放象棋，组装药瓶时，可根据瓶子的形状对芯和瓶盖进行选择性夹取、使用，实训操作性强；摆放象棋时，不仅要求位置摆放准确，也要求角度准确，实训效果佳；最终，能够实现多种功能的培训，提高实训效果，降低培训成本；工业机器人能够移动地安装在工作台上，工作范围广；

第二，本发明采用视觉检测模块进行输送工件的类型判断，结合定位块和传感的使用，判断准确，操作精度高，可组合形成不同的实训模式；而且，视觉检测模块也可滑动，能够对两条输送线的工件进行分别判断，培训场合更广泛；

第三，本发明还可实现工件装盒、推礼盒，一个一个推，工件放置的角度调整，在实现抓取放置训练的同时，对放置角度也有较高的要求，实训效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明工业机器人的结构示意图；

图3为本发明瓶料仓的结构示意图；

图4为本发明快换手抓装置的结构示意图；

图5为本发明立体仓库的结构示意图；

图6为本发明组装工位的结构示意图；

图7为本发明第一工件输送线的结构示意图；

图8为图7的另一视角示意图；

图9为本发明视觉检测模块的结构示意图；

图10为本发明象棋摆放装置的结构示意图；

图11为本发明第二工件输送线的结构示意图；

图12为图11的另一视角示意图；

图13为本发明礼盒输送线的结构示意图；

图14为图13的另一视角示意图；

图15为本发明收集装置的结构示意图；

图16为本发明台面活动定位板的结构示意图；

图17为本发明气动电气控制组件的布局示意图；

图18为本发明电源电路的示意图；

图19为本发明交换机相关部件的电原理示意图；

图20为本发明气动三联件与各个气缸间的电气原理图；

图21为本发明各个电磁阀的电路连接示意图；

图22为本发明各个电机的电路连接示意图；

图23为本发明步进电机的电路连接示意图；

图24为本发明PLC的电路连接示意图；

图25为本发明IO扩展模块的电路连接示意图；

图26为本发明工业机器人控制器的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

如图1至图16所示，本发明提供的一种工业机器人多功能实训系统，其包括工作台1，能够前后移动地安装在工作台1上的工业机器人6，安装在工作台1上位于工业机器6人一侧的用于存放待组装的方形瓶17和圆形瓶18的瓶料仓7、快换手抓装置8、用于存放组装好的方形瓶和圆形瓶的立体仓库9和用于实现待组装瓶的识别、定位和组装的组装工位10，安装在工作台1上位于工业机器人6另一侧用于输送瓶盖、芯和象棋的第一工件输送线5，安装在工作台1上位于第一工件输送线5端部用于实时检测第一工件输送线上输送的物品的视觉检测模块3，安装在工作台1上用于象棋的摆放实训的象棋摆放装置14，以及安装在工作台1上用于驱动各个部件工作的气动电气控制组件2，所述快换手抓装置8上存放有用于抓取方形瓶的方形瓶快换手抓84、用于抓取圆形瓶的圆形瓶快换手抓85和用于抓取象棋的真空吸盘87；所述气动电气控制组件2与工业机器人6、组装工位10、第一工件输送线5和视觉检测模块3连接。其中，工业机器人可采用六关节工业机器人，六关节工业机器人的第六轴(手腕)上安装有快换盘安装法兰，快换盘安装法兰上安装有快换盘公接头，对应的，快换手抓装置8上的各种手抓的端部安装有快换盘母接头，由于快换盘是现有的成熟产品(可观看以下视频：https://haokan.baidu.com/v？pd＝wisenatural&vid＝9792031906419819493)，故对其的具体结构和原理，在此不做赘述。

在一实施例中，为了扩展工业机器人6的工作范围，如图2所示，所述工业机器人6可通过安装组件15能够移动地安装在工作台1上。具体的，所述安装组件15包括安装在工作台1上的安装底座151、两个对称安装在安装底座151上的导轨152、安装在安装底座151端部位于两个导轨152之间的机器人移动伺服电机154、安装在安装底座151上远离机器人移动伺服电机154一端的伺服模组153以及能够移动地安装在伺服模组153上的机器人安装座156，所述工业机器人6安装在机器人安装座156上；所述机器人安装座156的底端设有与导轨152顶端相配合的滑槽，所述机器人安装座156的底端设有安装在伺服模组中滚珠丝杠上移动块，伺服模组153的滚珠丝杠通过联轴器155与机器人移动伺服电机154的输出端连接。机器人移动伺服电机154工作时，将通过联轴器155带动伺服模组中的滚珠丝杠旋转，然后将带动机器人安装座156和工业机器人6做直线运动，实现对工业机器人6位置的调整，方便其夹取瓶子、瓶盖、芯和象棋等工件。

在一实施例中，如图3所示，所述瓶料仓7包括安装在工作台1上的瓶料仓底座71、安装在瓶料仓底座71上的瓶料仓支撑柱以及安装在瓶料仓支撑柱顶端的瓶子放置板72，所述瓶子放置板72倾斜布置，且角度可调节；所述瓶子放置板72上开设有用于存放方形瓶的方形槽和用于存放圆形瓶的圆形槽。所述瓶子放置板72的两端对称布置有角度调节板73，角度调节板73上开设有弧形调节孔，弧形调节孔内布置有定位销，所述角度调节板73通过定位销与相应的瓶料仓支撑柱连接；所述角度调节板73远离弧形调节孔的一端与另一侧的瓶料仓支撑柱铰接；当需要调整角度时，可先将定位销旋松，上下调整角度调节板73的位置，待调整好后，再拧紧定位销，将角度调节板73固定即可。工业机器人6可从瓶子放置板72的上部抓取瓶子，也可以从下面抓取；当从下抓取时，抓走一个，其余的瓶子在重力作用下会往下滑，运动至下部。

在一实施例中，为了实现不同形状瓶子的夹取和象棋的夹取，各个手抓之间可以快速更换，如图4所示，用于放置手抓的所述快换手抓装置8可包括安装在工作台1上的快换手抓底座81、安装在快换手抓底座81上的快换手抓支撑柱82和安装在快换手抓支撑柱82顶端的快换手抓放置架86，所述快换手抓放置架86上设有用于卡装各种快换手抓的卡槽，快换手抓放置架86上共有四个手抓，分别为方形瓶快换手抓84、圆形瓶快换手抓85、备用手抓和真空吸盘87，前三个采用气动方式抓取工件，第四个利用真空吸盘抓取上表面为平整的工件，各个快换手抓的端部均安装有快换盘母接头，所述方便工业机器人6在各种快换手抓之间快速更换。工业机器人6可根据根据抓取工件的需要，选用不同的快换手抓。

在一实施例中，为了进行组装好后瓶子存放进行有针对性的实训，如图5所示，所述立体仓库9可包括安装在工作台1上的仓库底座91、安装在仓库底座91上的仓库支撑柱92、安装在仓库支撑柱92上用于存放方形瓶的方瓶放置板95和用于存放圆形瓶的圆形放置板93，所述方瓶放置板95和圆形放置板93上开设有放置槽，所述方瓶放置板95和圆形放置板93的底部正对放置槽的位置均安装有用于检测有无货的传感器94。为了更好的锻炼其操控能力，所述圆形放置板93和方瓶放置板95上下平行布置，上层为放置四个圆形瓶的圆形放置板93，下层为放置四个方形瓶的方瓶放置板95。

在一实施例中，如图6所示，所述组装工位10包括安装在工作台1上的组装底座101、安装在组装底座101上的组装支撑柱105、安装在组装底座101上远离组装支撑柱105一端的组装支撑板组件108、安装在组装支撑柱105和组装支撑板组件108之间的组装底板106、安装在组装底板106上用于识别瓶子类型的RFID识别件107、安装在组装底板106上的组装定位气缸103以及安装在组装底板106上正对组装定位气缸104伸出端的定位块109，定位块109为直角U型结构，且开口朝向组装定位气缸103；定位块109的开口端设有斜面，组装定位气缸103的活塞杆端部安装有限位块102，限位块102与定位块109共同配合夹紧方形瓶或圆形瓶。所述组装支撑板组件108包括两个平行布置的组装支撑板、安装在组装支撑板之间的两个组装立板和安装在组装支撑板和组装立板顶端的顶板，靠近组装支撑柱105的组装支撑板上安装有原点传感器和组装工位伺服电机110。当工业机器人6把工件(瓶子)夹取搬运至RFID识别件107时，RFID识别件107可识别其类型，然后放置在定位块102处，此时，组装定位气缸103工作，将其抵紧在定位块102内，即夹紧工件(瓶子)，实现工件精确定位。接着，根据RFID识别件107识别结果，工业机器人6夹取相应的芯(如果是方瓶，放置方形芯；如果是圆瓶，放置圆形芯)放至瓶子内；当放置满后，再搬运相应的瓶盖，并拧紧。最后，将拧好瓶盖的瓶子夹取搬运至立体仓库9中的相应位置处。

作为本发明的进一步限定，所述第一工件输送线5是含有三料仓的输送线，每个料仓有一个推出气缸，推出工件，当最底层工件推出后，其他工件往下掉，象棋料仓下部安装用于检测有无工件的工件检测传感器。工件推至输送线上后，输送线输送至左端工件定位板内侧定位，工件检测传感器检测到有工件时，视觉检测模块3过来检测，识别工件的类型，然后由工业机器人6抓取后去完成相关的工作。具体的，如图7和图8所示，所述第一工件输送线5包括安装在工作台1上的工件输送底座51、安装在工件输送底座51上的工件输送支撑柱52、安装在工件输送支撑柱52顶端的第一工件输送机构56、驱动第一工件输送机构56工作的第一工件输送电机518、布置在第一工件输送机构56端部的瓶盖料仓510、布置在第一工件输送机构56一侧靠近瓶盖料仓510一端的芯料仓512、布置在第一工件输送机构56一侧靠近芯料仓512的象棋料仓59；所述瓶盖料仓510远离第一工件输送机构56的一侧安装有瓶盖推出气缸519，所述瓶盖推出气缸519用于将瓶盖料仓510内最下面一个瓶盖推至第一工件输送机构56的皮带上；所述芯料仓512远离第一工件输送机构56的一侧安装有芯推出气缸513，所述芯推出气缸513用于将芯料仓512内最下面一个芯推至第一工件输送机构56的皮带上。所述象棋料仓59远离第一工件输送机构56的一侧安装有象棋推出气缸514，所述象棋推出气缸514用于将象棋料仓内最下面一个象棋推至第一工件输送机构56的皮带上；象棋推出气缸514的输出端连接有推块515，推块515远离象棋推出气缸514一端的端部为圆弧状；象棋料仓59和象棋推出气缸514安装在高于第一工件输送机构56布置的象棋推动安装板516上，象棋推动安装板516远离象棋推出气缸514的一端正对第一工件输送机构56上方开设有象棋下落孔，所述象棋推动安装板516靠近象棋下落孔的位置安装有限位板58，最下层象棋先由象棋推出气缸514从象棋料仓59底端推出，然后推至象棋下落孔，并经象棋下落孔落至第一工件输送机构56的皮带上。所述第一工件输送机构56的一侧安装有工件暂存板517，所述工件暂存板517上设有用于存储圆形盖、方形盖、圆形芯和方形芯的暂存槽；所述第一工件输送机构56上远离瓶盖料仓510的端部安装有第一工件定位板55；所述第一工件定位板55上安装有用于检测第一工件输送机构56上是否有工件靠近第一工件定位板55的第一工件检测传感器54，若有，则控制视觉检测模块3对工件类别进行检测，如果是芯，且与组装工位10上的瓶子相配合，则控制工业机器人6将其夹走放置在瓶子内；如果是芯，但与组装工位10上的瓶子不配合，则控制工业机器人6将其夹走暂放在工件暂存板517上；如果是盖，且与组装工位10上的瓶子相配合，同时，瓶子已装满，则控制工业机器人6将其夹走放置在瓶子上，并拧紧；最后还要将拧紧的瓶子夹取搬运至立体仓库9中的相应位置处；如果是盖，且与组装工位10上的瓶子相配合，但瓶子未装满，或者是盖但与组装工位10上的瓶子不配合，则控制工业机器人6将其夹走暂放在工件暂存板517上；如果是象棋，且此时正在进行象棋摆盘训练，则控制工业机器人6将其夹走放在象棋摆放装置14上。

在一实施例中，如图9所示，所述视觉检测模块3包括安装在工作台1上的视觉检测底座31、安装在视觉检测底座31上的气动滑台气缸34、安装在气动滑台气缸34上的视觉安装立柱35、安装在视觉安装立柱35顶端的视觉安装板以及安装在视觉安装立柱35上部的光源安装板，所述视觉安装板上安装有视觉(即相机)36，所述光源安装板上安装有光源37，视觉36和光源37配合用于视觉检测。其中，气动滑台气缸34有两个位置，分别用于检测两条工件输送线(第一工件输送线和第二工件输送线)上的工件的类型，然后根据检测类型，工业机器人6完成相应的工作。

在一实施例中，如图10所示，所述象棋摆放装置包括安装在工作台1上的象棋摆放底座141、安装在象棋摆放底座141上的象棋摆放支撑柱143和安装在象棋摆放支撑柱143顶端的象棋棋盘142，象棋棋盘142用于象棋的摆放实训，不仅要求象棋摆放位置正确，而且摆放角度也要符合常规要求。

作为本发明的进一步改进，如图1、图11至图14所示，还可包括安装在工作台1上用于封装工件的工件装盒实训组件，所述工件装盒实训组件包括用于输送工件的第二工件输送线4、用于输送礼盒的礼盒输送线12和用于对礼盒成品进行收集的收集装置13，所述第二工件输送线4输送的工件有圆形工件、六边形工件和正方形工件。其中，第二工件输送线4与第一工件输送线5并排布置，所述视觉检测模块3可用于检测第一工件输送线5和第二工件输送线4两条输送线上的工件的类型。工件装盒实训组件可用于多个不同形状的工件组合封装，能进一步提高实训技能。

具体的，如图11和图12所示，所述第二工件输送线4包括安装在工作台1上的输送线底座41、安装在输送线底座41上的输送支撑组件42、安装在输送支撑组件42顶端的第二工件输送机构46、驱动第二工件输送机构46工作的第二工件输送电机416以及布置在第二工件输送机构46端部的圆形工件料仓48和正方形工件料仓49，圆形工件料仓48可用于放置六边形工件和圆形工件；所述第二工件输送机构46可包括第二主动轮、第二从动轮及套装在第二主动轮和第二从动轮上的第二皮带，第二主动轮的轮轴端部安装有从动带轮415，第二工件输送电机416的输出端安装有主动带轮414，主动带轮414通过同步带与从动带轮415连接；启动第二工件输送电机416，即可带动第二皮带转动达到输送的目的；所述圆形工件料仓48远离第二工件输送机构46的一侧安装有六边形工件推出气缸410，所述六边形工件推出气缸410用于将圆形工件料仓48内最下面一个六边形或圆形工件推至第二工件输送机构46的第二皮带上；所述正方形工件料仓49远离第二工件输送机构46的一侧安装有正方形工件推出气缸411，所述正方形工件推出气缸410用于将正方形工件料仓49内最下面一个正方形工件推至第二工件输送机构46的第二皮带上；所述第二工件输送机构46上远离正方形料仓的端部安装有第二工件定位板45；所述第二工件定位板45上安装有第二工件检测传感器44；所述圆形工件料仓48、正方形工件料仓49的下端均安装有用于检测仓内有无工件的有无料检测传感器(如11图中用于检测圆形工件料仓48内物料情况的第一检测传感器47和用于检测正方形工件料仓49内物料情况的第二检测传感器412)。第二工件输送线4的原理和工作过程与第一工件输送线5的原理和工作过程基本相同，在此不再赘述。

具体的，如图13和图14所示，所述礼盒输送线12包括安装在工作台1上的礼盒输送底座121、安装在礼盒输送底座121上的礼盒输送支撑组件122、安装在礼盒输送支撑组件122顶端的礼盒输送机构123、驱动礼盒输送机构123工作的步进电机124以及布置在礼盒输送机构123端部的礼盒料仓11；所述礼盒料仓11通过礼盒支架112安装在礼盒输送底座121上，礼盒料仓11下端靠近礼盒输送机构123的一侧开设有出料口；所述礼盒支架112上位于礼盒料仓11远离礼盒输送机构123的一侧安装有礼盒推出气缸111，所述礼盒推出气缸111活塞杆的端部安装有推动块114，礼盒推出气缸111用于将礼盒料仓11内最下面一个礼盒16推至礼盒输送机构123的皮带上；所述礼盒料仓11的下端安装有用于检测仓内有无料的检测传感器113。所述礼盒料仓11内放置有礼盒16，礼盒16上设有圆形、六边形和正方形工件放置槽。礼盒输送线原理和工作过程与上述的基本相同，在此也不再赘述。

在一实施例中，如图15所示，所述收集装置包括收集安装底座131、安装在收集安装底座131上的电缸132、安装在收集安装底座131上用于驱动电缸132工作的礼盒升降伺服电机137以及安装在电缸132中杆端部的礼盒放置板134，所述收集安装底座131为中空箱型结构，所述礼盒升降伺服电机137的输出端伸入收集安装底座131内，并通过同步带与电缸132伸入收集安装底座131内的端部连接，礼盒升降伺服电机137工作时，将通过同步带带动电缸132内的杆做上下运动，杆上的礼盒放置板134同步上下运动。其中，电缸132的缸体通过L型的电缸安装板安装在工作台1上，整个电缸132布置在工作台1内，电缸132的杆穿过工作台1的台面伸至工作台1上方。初始状态时，电缸132的杆处于伸出状态，礼盒放置板134上仅放置有一个礼盒16，待该礼盒中的六个工件安装满后，控制礼盒升降伺服电机137工作，使电缸132带动礼盒放置板134自动往下运动一个礼盒厚度的距离，礼盒输送线会输送下一个礼盒16过来，继续放置礼品(工件)。更优地，所述电缸132靠近杆的缸体端部还固定安装有导向板135，所述电缸132的两侧对称布置有两个导向杆136，两个导向杆136的顶端穿过导向板135与礼盒放置板134连接，导向杆136和导向板135的增设可起到导向作用，保证礼盒放置板134连同其上方的礼盒16上下运动过程更平稳。

在一实施例中，为了方便对工作台1上各个部件位置的进行调整，还可包括如图16所示的台面活动定位板20，所述台面活动定位20上设有对称布置的定位销201，所述台面活动定位20上非定位销201的位置还开设有限位槽202，所述工作台1上布置有若干个均匀分布的槽孔，定位销201与槽孔相配合，工作台2上各个部件的底部均设有与限位槽202相配合的限位块，如所述安装底座151、瓶料仓底座71、快换手抓底座81、仓库底座91、组装底座101、工件输送底座51、视觉检测底座31、象棋摆放底座141等的底部均设有限位块。安装时，可先按照布局将该台面活动定位20安装在工作台1上，即将定位销201插入槽孔完成台面活动定位20的固定；然后，再将待安装部件底部的限位块卡装在限位槽202内，实现待安装部件在工作台1上的安装。

在一实施例中，如图17至图26所示，所述气动电气控制组件2包括：

触摸屏214，通过触摸屏安装板安装在工作台1上；

操作按钮，紧靠触摸屏布置，包括启动按钮SB1、停止按钮SB2、复位按钮SB3、急停按钮SB4和手自转换按钮SA1；

气动三联件21，用于向各个气缸提供额定的气源压力；

电磁阀组22，包括多个电磁阀，所有电磁阀的进气口均与气动三联件21的输出端连接，各个电磁阀的出气口通过单向阀与相应的气缸的有杆腔、无杆腔连接；具体的，多个电磁阀分别为电磁阀YV1、电磁阀YV2、电磁阀YV3、电磁阀YV4、电磁阀YV5、电磁阀YV6、电磁阀YV7、电磁阀YV8、电磁阀YV9、电磁阀YV10及电磁阀YV11；电磁阀YV3的出气口分别通过单向阀与快换盘气缸31的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV4的出气口分别通过单向阀与芯推出气缸513的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV5的出气口分别通过单向阀与瓶盖推出气缸519的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV6的出气口分别通过单向阀与象棋推出气缸514的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV7的出气口分别通过单向阀与正方形工件推出气缸411的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV8的出气口分别通过单向阀与六边形工件推出气缸410的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV9的出气口分别通过单向阀与礼盒推出气缸111的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV10的出气口分别通过单向阀与气动滑台气缸34的有杆腔、无杆腔连接，电磁阀YV11的出气口分别通过单向阀与组装定位气缸103的有杆腔、无杆腔连接；

伺服启动器组23，包括多个分别控制各个伺服电机工作的伺服启动器，各个伺服启动器的输入端接电源，输出端与相应的伺服电机的输入端连接；具体包括用于控制机器人移动伺服电机154工作的第一伺服启动器231、用于控制组装工位伺服电机110工作的第二伺服启动器232及用于控制礼盒升降伺服电机137工作的第三伺服启动器233，

步进电机驱动器24，用于驱动步进电机124工作，输入端与整流器213输出端连接，输出端与所述步进电机124连接；

交流调速器组25，包括多个分别用于控制各个工件输送电机工作的交流调速器，各个交流调速器的输入端通过继电器接电源，输出端与相应的工件输送电机的输入端连接；具体包括用于控制第一工件输送电机518工作的第一交流调速器251和用于控制第二工件输送电机416工作的第二交流调速器252；

交换机26，与PLC29、视觉检测模块3中的视觉(即相机)36、触摸屏214连接；

继电器组28，包括若干个分别用于控制各个电磁阀、交流调速器是否得电的继电器；如：继电器KA1与电磁阀YV4连接，继电器KA2与电磁阀YV5连接，继电器KA3与电磁阀YV6连接，继电器KA4与电磁阀YV7连接，继电器KA5与电磁阀YV8连接，继电器KA6与电磁阀YV9连接，继电器KA7与电磁阀YV10连接，继电器KA8与电磁阀YV1连接，继电器KA9与电磁阀YV2连接，继电器KA10与电磁阀YV3连接，继电器KA11与电磁阀YV11连接，继电器KA12与第一交流调速器251连接，继电器KA13与第二交流调速器252连接；

PLC29和IO扩展模块210，用于实时接收各个气缸的伸缩状态、各个操作按钮及各个传感器发送的信号，并根据接收的信号控制相应气缸、电机动作；

以及低压断路器211、三孔插座212、用于将220V交流电转变为24V直流电的整流器213和包括若干个接线端子的接线端子组27。

而气动手抓气缸30、快换盘气缸31和组装定位气缸103夹紧到位和松开到位的信号传送给工业机器人控制器，用于控制工业机器人6进行相应的动作，工业机器人6通过快换盘更换手抓，并控制手抓夹取、放置工件都属于现有技术，故对于具体的工作过程不作详述。

场景一、方形瓶装瓶实训

先启动第一伺服启动器231控制机器人移动伺服电机154工作，调整工业机器人6的位置，使其移至方便从快换手抓装置8上安装手抓的位置(如瓶料仓7的一侧)，待安装好方形瓶快换手抓84后，再控制快换手抓84移至瓶料仓7上夹取方形瓶，控制气动手抓气缸30将方形瓶夹紧，并将其移至组装工位10上的RFID识别件107进行识别，RFID识别件107将识别结果传送至PLC29，识别后再将其放置在定位块109，并控制手抓气缸30将方形瓶松开。然后，控制组装定位气缸103向外伸出，直至其将方形瓶顶紧在定位块109内，此时组装定位气缸103夹紧到位，并将信号传送给工业机器人控制器。同时，继电器KA12闭合，第一交流调速器251控制第一工件输送电机518工作，第一工件输送机构56开始转动。

控制继电器KA1闭合，电磁阀YV4得电，在气动三联件21的作用下，芯推出气缸513的活塞杆向外伸出，将芯料仓512内最下面的一个芯推至第一工件输送机构56的皮带上进行输送。待芯输送至第一工件输送机构56端部的第一工件定位板55内时，第一工件检测传感器54会检测到信号，并将信号传送给PLC29，PLC29向视觉检测模块3发送检测信号，视觉检测模块3通过视觉获取芯的特征，并将获取的特征信息传送给工业机器人控制器，如果是方形芯，则控制工业机器人6将其夹取，并放置在组装工位上的方形瓶内；若是圆形芯，则将其夹取暂放在工件暂存板517的相应位置处。重复上述推芯、夹取芯的操作，直至方形瓶装满......

待方形瓶装满后，控制继电器KA2闭合，电磁阀YV5得电，在气动三联件21的作用下，瓶盖推出气缸519的活塞杆向外伸出，将瓶盖料仓510内最下面一个瓶盖推至第一工件输送机构56的皮带上进行输送。待瓶盖输送至第一工件输送机构56端部的第一工件定位板55内时，第一工件检测传感器54会检测到信号，并将信号传送给PLC29，PLC29向视觉检测模块3发送检测信号，视觉检测模块3通过视觉获取芯的特征，并将获取的特征信息传送给工业机器人控制器，若是圆形盖，则将其夹取暂放在工件暂存板517的相应位置处；若是方形盖，则控制工业机器人6将其夹取，并移至组装工位上的方形瓶处，同时将瓶盖拧紧。

待拧紧后，控制组装定位气缸103缩回，将顶紧在定位块109内的方形瓶释放，此时组装定位气缸103松开到位，并将松开信号传送给工业机器人控制器，工业机器人控制器接收到松开信号后，控制方形瓶快换手抓84将组装好的方形瓶夹取并移至立体仓库9上，完成方形瓶的装瓶实训。

场景二、象棋摆盘实训

象棋摆盘实训与方形瓶装瓶操作大致相同，不同处在于象棋识别不会用到工件暂存板517，待识别象棋后，仅需将其放置在棋盘的相应位置处即可，同时，象棋放置也涉及角度调整，有利于提高实训效果。

场景三、装盒实训

装盒实训中正方形、圆形或六边形工件装盒的操作与方形瓶实训中芯的装瓶操作类似，不同是，礼盒16需先推送至礼盒输送机构123上进行输送，在输送过程中需要将各个工件放置在礼盒16上设的圆形、六边形和正方形工件放置槽，对放置工件的数量和位置有要求。待礼盒16装满后，需要对收集装置进行控制，具体的控制礼盒升降伺服电机137工作，使电缸132带动礼盒放置板134自动往下运动一个礼盒厚度的距离，礼盒输送线会输送下一个礼盒16过来，继续放置礼品(工件)。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，包括工作台，能够前后移动地安装在工作台上的工业机器人，安装在工作台上位于工业机器人一侧的瓶料仓、快换手抓装置、立体仓库和组装工位，安装在工作台上位于工业机器人另一侧的第一工件输送线，安装在工作台上位于第一工件输送线端部的视觉检测模块，安装在工作台上的象棋摆放装置，以及安装在工作台上用于驱动各个部件工作的气动电气控制组件，

所述快换手抓装置上存放有用于抓取方形瓶的方形瓶快换手抓、用于抓取圆形瓶的圆形瓶快换手抓和用于抓取象棋的真空吸盘；

所述瓶料仓用于存放待组装的方形瓶和圆形瓶；

所述立体仓库用于存放组装好的方形瓶和圆形瓶；

所述组装工位用于实现待组装瓶的识别、定位和组装；

所述第一工件输送线用于输送瓶盖、芯和象棋；

所述象棋摆放装置用于象棋的摆放实训；

所述视觉检测模块用于实时检测第一工件输送线上输送的物品；

所述气动电气控制组件与工业机器人、组装工位、第一工件输送线和视觉检测模块连接。

2.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述工业机器人通过安装组件安装在工作台上，所述安装组件包括安装在工作台上的安装底座、两个对称安装在安装底座上的导轨、安装在安装底座端部位于两个导轨之间的机器人移动伺服电机、安装在安装底座上远离机器人移动伺服电机端部的伺服模组以及能够移动地安装在伺服模组上的机器人安装座，所述工业机器人安装在机器人安装座上；所述机器人安装座的底端设有与导轨顶端相配合的滑槽，所述机器人安装座的底端设有安装在伺服模组中滚珠丝杠上移动块，伺服模组的滚珠丝杠通过联轴器与机器人移动伺服电机的输出端连接。

3.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述立体仓库包括安装在工作台上的仓库底座、安装在仓库底座上的仓库支撑柱、安装在仓库支撑柱上用于存放方形瓶的方瓶放置板和用于存放圆形瓶的圆形放置板，所述方瓶放置板和圆形放置板上开设有放置槽，所述方瓶放置板和圆形放置板的底部正对放置槽的位置均安装有用于检测有无货的传感器。

4.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述组装工位包括安装在工作台上的组装底座、安装在组装底座上的组装支撑柱、安装在组装底座上远离组装支撑柱一端的组装支撑板组件、安装在组装支撑柱和组装支撑板组件之间的组装底板、安装在组装底板上的RFID识别件、安装在组装底板上的组装定位气缸以及安装在组装底板上正对组装定位气缸伸出端的定位块，所述组装支撑板组件包括两个平行布置的组装支撑板，靠近组装支撑柱的组装支撑板上安装有原点传感器和组装工位伺服电机。

5.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述第一工件输送线包括安装在工作台上的工件输送底座、安装在工件输送底座上的工件输送支撑柱、安装在工件输送支撑柱顶端的第一工件输送机构、驱动第一工件输送机构工作的第一工件输送电机、布置在第一工件输送机构端部的瓶盖料仓、布置在第一工件输送机构一侧靠近瓶盖料仓一端的芯料仓、布置在第一工件输送机构一侧靠近芯料仓的象棋料仓；所述瓶盖料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有瓶盖推出气缸，所述瓶盖推出气缸用于将瓶盖料仓内最下面一个瓶盖推至第一工件输送机构的皮带上；所述芯料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有芯推出气缸，所述芯推出气缸用于将芯料仓内最下面一个芯推至第一工件输送机构的皮带上；所述象棋料仓远离第一工件输送机构的一侧安装有象棋推出气缸，所述象棋推出气缸用于将象棋料仓内最下面一个象棋推至第一工件输送机构的皮带上；所述第一工件输送机构上远离瓶盖料仓的端部安装有第一工件定位板；所述第一工件定位板上安装有第一工件检测传感器；所述第一工件输送机构的一侧安装有工件暂存板，所述工件暂存板上设有用于存储圆形盖、方形盖、圆形芯和方形芯的暂存槽。

6.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述视觉检测模块包括安装在工作台上的视觉检测底座、安装在视觉检测底座上的气动滑台气缸、安装在气动滑台气缸上的视觉安装立柱、安装在视觉安装立柱顶端的视觉安装板以及安装在视觉安装立柱上部的光源安装板，所述视觉安装板上安装有视觉，所述光源安装板上安装有光源。

7.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，还包括安装在工作台上用于封装工件的工件装盒实训组件，所述工件装盒实训组件包括用于输送工件的第二工件输送线、用于输送礼盒的礼盒输送线和用于对礼盒成品进行收集的收集装置，所述第二工件输送线输送的工件有圆形工件、六边形工件和正方形工件。

8.根据权利要求7所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述第二工件输送线包括安装在工作台上的输送线底座、安装在输送线底座上的输送支撑组件、安装在输送支撑组件顶端的第二工件输送机构、驱动第二工件输送机构工作的第二工件输送电机以及布置在第二工件输送机构端部的圆形工件料仓和正方形工件料仓；所述圆形工件料仓远离第二工件输送机构的一侧安装有六边形工件推出气缸，所述六边形工件推出气缸用于将圆形工件料仓内最下面一个六边形推至第二工件输送机构的皮带上；所述正方形工件料仓远离第二工件输送机构的一侧安装有正方形工件推出气缸，所述正方形工件推出气缸用于将正方形工件料仓内最下面一个正方形工件推至第二工件输送机构的皮带上；所述第二工件输送机构上远离正方形料仓的端部安装有第二工件定位板；所述第二工件定位板上安装有第二工件检测传感器；所述圆形工件料仓、正方形工件料仓的下端均安装有用于检测仓内有无工件的有无料检测传感器。

9.根据权利要求7所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述礼盒输送线包括安装在工作台上的礼盒输送底座、安装在礼盒输送底座上的礼盒输送支撑组件、安装在礼盒输送支撑组件顶端的礼盒输送机构、驱动礼盒输送机构工作的步进电机以及布置在礼盒输送机构端部的礼盒料仓；所述礼盒料仓远离礼盒输送机构的一侧安装有礼盒推出气缸，所述礼盒推出气缸用于将礼盒料仓内最下面一个礼盒推至礼盒输送机构的皮带上；所述礼盒料仓的下端安装有用于检测仓内有无工件的检测传感器。

10.根据权利要求1所述一种工业机器人多功能实训系统，其特征在于，所述气动电气控制组件包括：

触摸屏，通过触摸屏安装板安装在工作台上；

操作按钮，紧靠触摸屏布置，包括启动按钮SB1、停止按钮SB2、复位按钮SB3、急停按钮SB4和手自转换按钮SA1；

气动三联件，用于向各个气缸提供额定的气源压力；

电磁阀组，包括多个电磁阀，所有电磁阀的进气口均与气动三联件的输出端连接，各个电磁阀的出气口通过单向阀与相应的气缸的有杆腔、无杆腔连接；

伺服启动器组，包括多个分别控制各个伺服电机工作的伺服启动器，各个伺服启动器的输入端接电源，输出端与相应的伺服电机的输入端连接；

步进电机驱动器，用于驱动步进电机工作，输入端与整流器输出端连接，输出端与所述步进电机连接；

交流调速器组，包括多个分别用于控制各个工件输送电机工作的交流调速器，各个交流调速器的输入端通过继电器接电源，输出端与相应的工件输送电机的输入端连接；

交换机，与PLC、视觉检测模块中的视觉、触摸屏连接；

继电器组，包括若干个分别用于控制各个电磁阀、交流调速器是否得电的继电器；

PLC和IO扩展模块，用于实时接收各个气缸的伸缩状态、各个操作按钮及各个传感器发送的信号，并根据接收的信号控制相应气缸、电机动作；

以及低压断路器、三孔插座、用于将交流电转变为直流电的整流器和包括若干个接线端子的接线端子组。

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