CN117360996A - 一种基于组合联动的物料运输机器人平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人教学领域，具体涉及一种基于组合联动的物料运输机器人平台。本发明具体包括机床上下料模块与立体仓库模块；其中，所述机床上下料模块包括异步输送带模块，通过控制机器人的抓取动作控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运。本发明中提供的基于组合联动的物料运输机器人平台，建立了多模块联动控制方法，用以避免多个功能模块在组合联动过程中存在的技术问题被忽视，进一步提高平台的教学完整性与教学质量，避免学生在学习过程中出现知识盲区。

Description

一种基于组合联动的物料运输机器人平台

技术领域

本发明涉及机器人教学领域，具体涉及一种基于组合联动的物料运输机器人平台。

背景技术

工业机器人用以培养新型智能制造技术性人才，通过实操的教学方式帮助学生快速掌握机器人相关领域的培训技能。但是现有的机器人平台中，仅对单个功能模块进行了培训操作，却忽视了多个模块之间的关联性控制，这将导致多个功能模块在组合联动过程中存在的技术问题被忽视，影响平台的教学完整性与教学质量，导致学生在学习过程中出现知识盲区。同时，在进行基于物料运输的机器人过程中，通常存在物料运输同步性，以及物料定位准确性等控制问题，若此类控制问题计算不够准确，将会影响后续的机器人培训精度。

公开号为CN218975031U的中国专利，提供了一种多功能协作机器人平台，此专利中所述多功能协作组件，是在机器人平台上建立可以进行多组件组合的拼接结构，通过拼接结构的自由搭配，进行多种功能的切换。但是此专利并未从控制方法方面进行机器人多模块之间关联控制的深度研究。

因此，针对现有的机器人中存在的问题，本发明中提供了一种基于组合联动的物料运输机器人平台。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明中提供了一种基于组合联动的物料运输机器人平台，具体包括基础功能模块，综合功能模块，机床上下料模块与立体仓库模块；其中，所述机床上下料模块包括异步输送带模块，通过控制机器人的抓取动作控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运。

优选的，所述基础功能模块，包括：基础运动教学功能，坐标系建立与应用功能，轨迹线模拟仿真教学功能，与综合绘画练习功能。

其中，所述综合绘画练习功能中，包括：基础搬运教学，多角度搬运教学，码垛联系教学，基础装配教学，空间曲面移动教学与基础模拟焊接轨迹教学。

优选的，所述立体仓库模块，包括多层仓库，每层仓库上设置有多个工位，每个工位上配置有位置检测装置。

优选的，所述位置检测装置中，反馈基于立体仓库中各工位放置状态的组信号，并根据组信号控制机器人的抓取动作。

优选的，所述立体仓库模块中建立有定位模块，所述定位模块中，结合工具坐标系与工件坐标系建立偏移指令，所述偏移指令包括偏移参照点与偏移量。

优选的，所述控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运中，建立了机器人加减速运动曲线。

优选的，通过所述机器人加减速运动曲线，对所述偏移量进行变量转换从而对机器人加减速运动曲线进行反馈补偿。

优选的，所述异步输送带模块，包括输送带与光电传感器；所述机器人在进行物料抓取过程中，机器人抓取延时期间机器人与输送带保持相对运动。其中，所述异步输送带模块采用插线式接线方式，具有拓展结构，同时进行多种功能的联合教学操作控制。

优选的，所述光电传感器，用以监测物料是否到达输送带末端位置，并将物料位置反馈至机器人传感端。其中，所述输送带做线性循环运动，所述物料从输送带一端输送至另一端，当将物料位置反馈至机器人传感端后，机器人收到反馈并抓取物料移动至立体仓库模块中的指定位置。

优选的，所述相对运动过程中，保持示教轨迹平行于输送带平面。通过保持示教轨迹平行于输送带平面，用以提高示教数据的准确性，避免由于示教轨迹倾斜造成后续轨迹跟踪时出现轨迹波动的问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明中提供的基于组合联动的物料运输机器人平台，建立了多模块联动控制方法，用以避免多个功能模块在组合联动过程中存在的技术问题被忽视，进一步提高平台的教学完整性与教学质量，避免学生在学习过程中出现知识盲区。

(2)在(1)的基础上，本发明在进行物料运输过程中，建立了异步输送带模块，通过在所述机器人在进行物料抓取过程中，机器人抓取延时期间机器人与输送带保持相对运动，用以实现物料运输的同步性控制，从而对待抓取物料的机器人位姿进行实时调整。

(3)在(2)的基础上，在所述物料运输同步性控制中，通过物料运输机器人平台控制端获取物料在异步输送带模块上的实时坐标数据，并将坐标数据反馈至机器人传感器中，从而进一步保持示教轨迹平行于输送带平面，提高物料的抓取运输精度。

(4)在(3)的基础上，本发明中通过建立位置检测装置，用以进行立体仓库模块内部各工位物料占用状态的识别判定，并将识别判定得到的物料占用状态信息转换为组信号传送至机器人端，用以快速帮助待抓取物料的机器人进行工位的识别并进行抓取动作，从而提高物料运输转运的效率。

(5)在(4)的基础上，通过建立光电传感器，用以对物料在传送带上的位置进行精确的识别与反馈，帮助机器人进行物料运输位置数据的实时采集与监控。

附图说明

图1为基于组合联动的物料运输机器人平台模块图；

图2为综合功能模块对应的六面体结构图；

图3-1为基础搬运教学下的模块样式；图3-2为多角度搬运教学下的模块样式；图3-3为码垛联系教学下的模块样式；图3-4为基础装配教学下的模块样式；图3-5为空间曲面移动教学下的模块样式；图3-6为基础模拟焊接轨迹教学下的模块样式。

具体实施方式

实施例：

本实施例中提供了一种基于组合联动的物料运输机器人平台，其硬件结构组成包括：操作台，机器人本体，可编程控制器，模块以及气动部件；其中所述机器人本体固定安装于操作台左侧，所述模块可拆卸安装于操作台右侧，所述气动部件固定安装于机器人本体上，所述可编程控制器固定安装于操作台内部。

在一种实施方式中，所述基于组合联动的物料运输机器人平台，具体包括基础功能模块，综合功能模块，机床上下料模块与立体仓库模块；

<基础功能模块>

所述基础功能模块，包括：基础运动教学功能，坐标系建立与应用功能，轨迹线模拟仿真教学功能，与综合绘画练习功能。

具体的，本发明中所述基础功能模块应用于六面体结构上，所述六面体结构中六个面均设置有教学模块样式，在实际教学中所述六面体结构的六个面可以切换选择，同时所述六面体结构中安装有金属探针，本发明中所述机器人的末端通过探测教学模块样式中的金属探针位置进行示教运动。在此基础上，所述金属探针内部设置有缓冲弹簧，当机器人末端受到外力冲击时，金属探针通过所述缓冲弹簧回缩后并恢复正常，从而避免造成机器人的末端传感器以及教学模块样式的损伤，

<综合功能模块>

所述综合功能模块应用于六面体结构中(如图2)，所述综合功能模块对应的六面体结构中，通过在六面体结构各表面开设有定位凹槽，所述综合功能模块对应的六面体结构与基础功能模块对应的六面体结构的主要区别在于，所述综合功能模块对应的六面体结构，用以进行辅助搬运等练习操作，同时通过建立空间曲线(如图3)用以增加教学的可视性。所述综合功能模块，包括但不限制于基础搬运教学(图3-1)，多角度搬运教学(图3-2)，码垛联系教学(图3-3)，基础装配教学(图3-4)，空间曲面移动教学(图3-5)与基础模拟焊接轨迹教学(图3-6)。

<机床上下料模块>

所述机床上下料模块包括异步输送带模块，通过控制机器人的抓取动作控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运。所述异步输送带模块，包括输送带与光电传感器；其中，所述异步输送带模块的控制步骤为：

S1、手动控制机器人单步移动至安全点；

S2、手动运行无误后，在主程序中调用例行程序，将机器人切换至自动模式，并控制机器人自动运行；

S3、控制机器人运行至搬运点上方，并于输送带保持相对运动状态；

S4、控制机器人运行至搬运点同时开启吸盘，此时输送带保持相对运动状态，同时吸附期间为延时期间；

S5、待机器人完成物料吸附后，控制机器人返回安全点，一次物料运输结束。

所述机器人在进行物料抓取过程中，机器人抓取延时期间机器人与输送带保持相对运动。其中，所述异步输送带模块，还包括，异步电机、异步电机调速器与接线面板。所述光电传感器，用以监测物料是否到达输送带末端位置，并将物料位置反馈至机器人传感端。所述相对运动过程中，保持示教轨迹平行于输送带平面。所述示教轨迹平行于输送带平面中，建立基于物料坐标系与机器人传感器坐标系之间的动态调节控制；所述物料坐标系包括工具坐标系与工件坐标系。

<立体仓库模块>

所述立体仓库模块，包括多层仓库，每层仓库上设置有多个工位，每个工位上配置有位置检测装置。其中，所述立体仓库模块中建立有定位模块，所述定位模块，包括，定位气缸，钢柱和档位块。所述位置检测装置中，反馈基于立体仓库中各工位放置状态的组信号，并根据组信号控制机器人的抓取动作。所述立体仓库模块中建立有定位模块，所述定位模块中，结合工具坐标系与工件坐标系建立偏移指令，所述偏移指令包括偏移参照点与偏移量。所述控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运中，建立了机器人加减速运动曲线。通过所述机器人加减速运动曲线，对所述偏移量进行变量转换从而对机器人加减速运动曲线进行反馈补偿。

在一种实施方式中，所述基础功能模块用以进行机器人的末端的标定与基础教学控制，待基础功能模块教学完成后进行综合功能模块，机床上下料模块与立体仓库模块的教学控制；其中所述综合功能模块，机床上下料模块与立体仓库模块可以进行基于组合联动的物料运输机器人平台的联合教学控制，在所述联合教学控制中，首先在综合功能模块中，将物料移装到综合功能模块对应的六面体结构中，之后通过机器人将综合功能模块对应的六面体结构中的物料移装至机床上下料模块中进行输送转运，之后再通过机器人获取转运至指定位置的物料，将其移动放置于立体仓库模块上，实现全流程物料转运教学。

本发明所提供的基于组合联动的物料运输机器人平台，深度研究了机床上下料模块与立体仓库模块之间物料动态转运这一组合联动控制方法，并针对这一组合联动控制方法中存在的关联性控制问题进行了进一步的研究与优化，从而在提高机器人平台的物料加工质量的同时，还提高了教学的全面性与具体性。

另外，本发明中对物料放置过程中的定位问题进行了进一步优化，通过设置定位模块与偏移指令控制，用以提高物料在立体仓库模块中的定位识别精度，从而提高物料运输过程中的定位准确性。

另外，本发明中将偏移指令与机器人加减速运动曲线控制相结合，使用偏移指令与机器人加减速运动曲线进行反馈补偿，从而避免由于物料转运过程中机器人抖动或立体仓库模块中立柱振动造成物料运输过程中的动态偏移，从而对物料运输过程中的定位准确性与稳定性进行进一步优化。

Claims (10)

1.一种基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，具体包括基础功能模块，综合功能模块，机床上下料模块与立体仓库模块；其中，所述机床上下料模块包括异步输送带模块，物料运输机器人平台控制端通过控制机器人的抓取动作控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运。

2.根据权利要求1所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述基础功能模块，包括：基础运动教学功能，坐标系建立与应用功能，轨迹线模拟仿真教学功能，与综合绘画练习功能。

3.根据权利要求1所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述立体仓库模块，包括多层仓库，每层仓库上设置有多个工位，每个工位上配置有位置检测装置。

4.根据权利要求3所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述位置检测装置中，反馈基于立体仓库中各工位放置状态的组信号，并根据组信号控制机器人的抓取动作。

5.根据权利要求3所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述立体仓库模块中建立有定位模块，所述定位模块中，结合工具坐标系与工件坐标系建立偏移指令，所述偏移指令包括偏移参照点与偏移量。

6.根据权利要求1所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述控制机床上下料模块与立体仓库模块之间的物料动态转运中，建立了机器人加减速运动曲线。

7.根据权利要求5所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，通过所述机器人加减速运动曲线，对所述偏移量进行变量转换从而对机器人加减速运动曲线进行反馈补偿。

8.根据权利要求1所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述异步输送带模块，包括输送带与光电传感器；所述机器人在进行物料抓取过程中，机器人抓取延时期间机器人与输送带保持相对运动。

9.根据权利要求7所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述光电传感器，用以监测物料是否到达输送带末端位置，并将物料位置反馈至机器人传感端。

10.根据权利要求8所述的基于组合联动的物料运输机器人平台，其特征在于，所述相对运动过程中，保持示教轨迹平行于输送带平面。