CN206259119U - 光机电气及信息处理一体化机器人实训平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，包括：机器人取放料模组，用于取放物料；物料输送组件，用于输送物料；物料检测及分拣模组，用于检测并分拣物料；机器人分装模组，用于将物料检测及分拣模组分拣后的物料分装至料盒内；机器人转移模组，用于将装有物料的料盒转移至码垛；主控制柜，用于控制机器人取放料模组、物料输送组件、物料检测及分拣模组、机器人分装模组、机器人转移模组运行。效果：基于工业4.0智能制造技术，实现机器人自动分拣和分装物料的应用，可满足职业技术学校、高校教学中关于机器人相关的自动化和工业数字化实训要求，使学生能够进行现场实操，体验性学习，有助于学生对相关专业技能的掌握。

Description

光机电气及信息处理一体化机器人实训平台

技术领域

本实用新型医疗自动化领域，尤其涉及一种光机电气及信息处理一体化机器人实训平台。

背景技术

目前，中国正在经历着前所未有的巨大变革，以电子制造业为基础的信息产业迅速发展，媒体不厌其烦的宣传中国面向信息产业的人才培养滞后，因此出现了现在接受高等教育的优秀青年不约而同地选择信息和计算机科学，而使本来就基础薄弱的制造业更加呈现人才不足的状况，这样一来，硬件技术和软件技术的不平衡，必将产生对两者都不利的严重后果。

“以职业活动为导向”的新型实训教学迫使各中专、高职院校工科开设了不少机械加工类课程，但是面对新型实训教学改革还不彻底，尚留有“学科型”教学的影子的现状，很多老师不知教学从何入手，学生们对于所谓的“工业现场”根本就是一片陌生，更无从谈起了解学习了，而传统的理论教学也无法让学生们走出迷潭，这种情况下，一种能够合理完整的模拟出整个工业加工生产线的具体运行情况的教学装置的研发就显得尤为必要。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种光机电气及信息处理一体化机器人实训平台。

根据本实用新型实施例的光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，包括：

机器人取放料模组，所述机器人取放料模组用于取放物料；

物料输送组件，所述物料输送组件设置于所述机器人取放料模组下游并用于输送所述物料；

物料检测及分拣模组，所述物料检测及分拣模组设置于所述物料输送组件下游以对物料进行检测及分拣；

机器人分装模组，所述机器人分装模组设置于所述物料检测及分拣模组下游并用于将物料检测及分拣模组分拣后的物料分装至料盒内；

机器人转移模组，所述机器人转移模组设置于所述机器人分装模组下游并用于将装有物料的料盒转移至码垛；

主控制柜，所述主控制柜分别与所述机器人取放料模组、物料输送组件、物料检测及分拣模组、机器人分装模组、机器人转移模组连接以控制各模组、组件运行。

根据本实用新型提供的光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，基于工业4.0智能制造技术，实现机器人自动分拣和分装的应用，采用多个实训平台组合配置，可满足高校或职业技术学校教学中关于机器人相关的自动化实训(验)和工业数字化网络设计要求，使学生能够现场实操，体验性学习，有助于激发学生的学习兴趣及相关专业知识的学习与掌握。

另外，根据本实用新型上述实施例提供的光机电气及信息处理一体化机器人实训平台还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例中，所述机器人取放料模组包括第一视觉模块、SCARA机器人、第一固定平台及托盘，所述第一固定平台设置于所述SCARA机器人下方用于支撑所述SCARA机器人，所述托盘设置于所述第一固定平台上用于盛装所述物料，所述第一视觉模块位于所述机器人取放料模组前方的固定平台上以检测所述物料并发出检测信号至所述主控制柜以通过所述主控制柜控制所述SCARA机器人将所述物料抓取至所述托盘内。

根据本实用新型的一个实施例中，所述物料输送组件为皮带运输组件。

根据本实用新型的一个实施例中，所述物料检测及分拣模组包括第二视觉模块、XYZ直角坐标机器人及第二固定平台，所述第二固定平台设置于所述XYZ直角坐标机器人下方以固定所述XYZ直角坐标机器人，所述第二视觉模块设置于所述物料输送组件上以检测所述物料输送组件输送的物料并发出检测信号至所述主控制柜以通过所述主控制柜控制所述XYZ直角坐标机器人对所述物料进行分拣。

根据本实用新型的一个实施例中，所述机器人分装模组包括料盒上料机构、Delta机器人、固定支架；所述料盒上料机构用于提供所述料盒，所述固定支架位于所述Delta机器人下方以固定所述Delta机器人，所述Delta机器人用于将所述物料分装至所述料盒上料机构提供的料盒内。

根据本实用新型的一个实施例中，所述机器人转移模组包括：六轴机器人、工作平台、机器人固定架；所述六轴机器人用于将所述装有物料的料盒转移至所述码垛上，所述机器人固定架设置于所述工作平台上以将所述六轴机器人固定于所述工作平台上。

附图说明

图1是本实用新型实施例光机电气及信息处理一体化机器人实训平台结构示意图；

图2是本实用新型实施例机器人取放料模组结构示意图；

图3是本实用新型实施例物料检测及分拣模组结构示意图；

图4是本实用新型实施例机器人分装模组结构示意图；

图5是本实用新型实施例机器人转移模组结构示意图。

附图标记：

机器人取放料模组10；

第一箱体100；

第一固定平台110；

托盘120；

SCARA机器人130；

物料输送组件20；

物料检测及分拣模组30；

第二箱体300；

第二固定平台310；

XYZ直角坐标机器人330；

机器人分装模组40；

第三箱体400；

Delta机器人410；

输送皮带420；

机器人转移模组50；

六轴机器人500；

机器人固定架510；

工作平台520；

主控制柜60。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，包括：机器人取放料模组10，物料输送组件20，物料检测及分拣模组30，机器人分装模组40，机器人转移模组50，主控制柜60。

具体的，机器人取放料模组10用于取放物料。

物料输送组件20设置于机器人取放料模组10下游并用于输送物料。

物料检测及分拣模组30设置于物料输送组件20下游以对物料进行检测并对物料进行分拣。

机器人分装模组40设置于物料检测及分拣模组30下游并用于将物料检测及分拣模组30分拣后的物料分装至料盒内。

机器人转移组件设置于机器人分拣组件下游并用于将装有物料的料盒转移至码垛。

主控制柜60分别与机器人取放料模组10、物料输送组件20、物料检测及分拣模组30、机器人分装模组40、机器人转移模组50电连接以控制各模组、组件的运行。

更为具体的，机器人取放料模组10、物料输送组件20、物料检测及分拣模组30、机器人分装模组40、机器人转移模组50依次排布并联结形成一条实训用的生产流水线，主控制柜60作为控制中心控制各模组、组件的运行。其中，机器人取放料模组10位于实训流水线线头，主要作用为物料的取放，再将选取的物料经位于其下工序的物料输送组件20输送至物料检测及分拣模组30，物料检测及分拣模组30具有两个操作过程，第一个过程为针对物料输送组件20输送的各个物料的特点进行检测，将特点相同的分为一类；第二个过程为对经检测后特点相同的物料进行分拣，并将相同特点的物料分拣后传送至下一道工序进行加工，位于物料检测及分拣模组30下一道工序的机器人分装模组40则对经物料检测及分拣模组30分拣后的物料进行分装至对应的料盒内，再传送至下工序，位于流水线线尾的机器人转移模组50则将已经装盒的物料进行分类码放至码垛上，由此，完成了整个物料的加工过程，而主控制柜60作为整条实训流水线的控制系统，因而各个组件及模组的动作的执行均由主控制柜60进行控制，在主控制柜60准确的控制各个模组和组件执行预设的动作指令后，便可实现从取放物料至物料分装与码放过程，以完成物料的分装过程。整个物料的分装过程均采用自动化设备操作，无需人为干预，各个工序的操作均由主控制柜60进行监控并控制执行，故而本实训流水线的建立是基于工业4.0智能制造技术，符合工业4.0智能技术的制造要求。

根据本实用新型提供的光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其建立基于工业4.0智能制造技术，采用多个实训平台组合配置，可满足高校或职业技术学校教学中关于机器人相关的自动化实训(验)和工业数字化网络设计要求，学生在学习相关知识的过程中能够亲临工业现场进行现场实操，体验性学习，有助于激发学生的学习兴趣及对相关专业知识的掌握，因而也符合当代职业教育中理论与实践相结合的教学特点。

优选地，在本实用新型一个实施例中，机器人取放料模组10包括第一视觉模块、SCARA机器人130、第一固定平台110及托盘120，第一固定平台110也即物料台，在机器人取放料模组10外设有第一箱体100，SCARA机器人130、第一固定平台110及托盘120均设置于第一箱体100内，并且，第一固定平台110设置于SCARA机器人130下方用于支撑SCARA机器人130，托盘120设置于第一固定平台110上用于盛装物料，第一视觉模块位于机器人取放料模组10前方的第一固定平台110上以检测物料并发出检测信号至主控制柜60以通过主控制柜60控制SCARA机器人130将物料抓取至托盘120内。第一视觉模块包括摄像头及处理模块，具体过程为，摄像头对某一区域进行摄像，当在该区域内拍摄到物料时，通过处理模块发送信号至主控制柜60，主控制柜60便会控制SCARA机器人130抓取该区域内的物料至托盘120内，如此，实现物料的抓取过程，进而传送至下一工序。抓取物料的过程中使用的SCARA机器人130具有有3个旋转关节，其中两个关节与其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向，另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。SCARA机器人130结构轻便、响应快，比一般关节式机器人快数倍。它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业，那么在SCARA机器人130取放物料的过程中，机器人执行的动作大致为对物料进行定位，抓取物料，再将物料放置于托盘120内，也就是说机器人取放物料的过程由相应的动作指令控制。那么，学生在学习的过程中，一方面，可对SCARA机器人130进行模块化学习比如对其结构、原理进行学习，另外，可对SCARA机器人130在对物料进行定位、抓取物料及放置于托盘120内这一连贯动作的执行指令的PLC程控等方面进行学习，另一方面，SCARA机器人130这一当前应用较为广泛的机器人，其知识层面也满足当前制造业的应用需求，那么，学生学习到知识与现代的工业技术接轨，有利于促进行业的发展。

优选地，在本实用新型一个实施例中，物料输送组件20为皮带运输组件，采用皮带进行运输物料，成本低，应用性强，十分适合用于运输物料实训室内的中小型物料。

优选地，在本实用新型一个实施例中，物料检测及分拣模组30包括第二视觉模块、XYZ直角坐标机器人330及第二固定平台310。在物料检测及分拣模组30外设置有第二箱体300，XYZ直角坐标机器人330及第二固定平台310均设置于箱体内且XYZ直角坐标机器人330设置于第二固定平台310上，第二视觉模块设置于物料输送组件20上，用于对物料输送组件20输送的物料进行检测，第二物料检测模块包括摄像头及处理模块，摄像头能够对某一区进行摄像以检测该区域内是否有物料流入并且当有物料流入时，可将该物料的某一特征通过处理模块传送至主控制柜60，主控制柜60便可控制XYZ直角坐标机器人330对具有相同特征的物料进行分拣，以实现物料的分拣过程，分拣后的物料通过输送皮带420输送至下一工序。特征可以为颜色、标号或者其他易于区分的特征。XYZ直角坐标机器人330又称单轴机械手，工业机械臂，电缸等，是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。直角坐标机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制，直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式，操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式，也即，直角坐标机器人是一种能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机，其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动，因此，在学生进行学习时，同样可进行模块化学习，就硬件方面来说，学生可学习结构及原理，就软件方面来说，可学习程序的编写以对直角坐标机器人运动轨迹进行预设，以使得直角坐标机器人能够准确的定位及抓取物料，如此，学生便可从硬件及软件两个方面对相关知识进行学习，有利于对相关知识的掌握。

优选地，在本实用新型一个实施例中，机器人分装模组40包括料盒上料机构、Delta机器人410、固定支架。在机器人分装模组40设置有第三箱体400，料盒上料机构、Delta机器人410、固定支架均设置于第三箱体400内，料盒上料机构用于提供料盒，Delta机器人410用于将物料检测及分拣模组30分拣后的物料分装入料盒内，分装后的物料通过设置于其上的输送皮带420输送至下工序进行加工。Delta机器人410属于Delta机器人应用系统，该应用系统主要由三个部分组成：Delta机器人410、输送线及Delta机器人安装框架，其中，Delta机器人410属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉模块捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心(TCP)的空间位置，实现目标物体的运输，加工等操作，Delta机器人410由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成，Delta机器人410配套输送线采用电机输送带方式，通过机器人视觉模块定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取，并且根据节拍与现场需要，可并行多条输送线同时操作；Delta机器人安装框架用来固定机器人机构，其结构及安装方式根据现场应用进行定制。Delta机器人410的工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径，以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定。Delta机器人410基本的运动轨迹分别为拾取、平移、放置三个阶段且其进行抓取目标物料时主要走门字形运动轨迹，也可根据不同的应用要求，规划不同的运动轨迹。Delta机器人应用系统具有重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，因而，有利于各中专、高职院校引进实训室或实验室应用，便于学生对Delta机器人410进行学习，并且可对Delta机器人应用系统进行全面性的学习，以便更好的掌握相关的知识；且Delta机器人应用系统应用广泛，那么其知识层面也同样符合现代制造业的应用需求，学生能够学习到当前制造业较为常用的专业的知识，有利于行业的发展。

优选地，在本实用新型一个实施例中，机器人转移模组50包括六轴机器人500、工作平台520及机器人固定架510；机器人固定架510用于将机器人固定于工作平台520上，六轴机器人500用于将装有物料的料盒转移至码垛上，当然，在机器人转移模组50上外也设置有第四箱体。机器人为六轴机器机器人也即为六自由度机器人，六自由度是指物体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度，那么，采用六轴机器人500能够对空间各个位置的物体进行抓取。学生在学习时，能够针对六轴机器人500的不同的运动轨迹的控制指令进行编程以及学习。六轴机器人500作为是目前较为常见且应用较为广泛的机器人，因此，有利于各中专、高职院校引进实训或实验室应用，使学生能够学习到较为前沿的专业知识。

另外，机器人取放料模组10、物料检测及分拣模组30、机器人分装模组40、机器人转移模组50均配备有独立的控制柜，通过独立的控制柜可对各个模组进行独立控制，各个模组通过导线接插组件及管路安装组件与动力源连通，动力源采用电气混合动力，有利于持续稳定的为各个模组提供动力，并且，还配备有一台空压机，用于向各个管路输送稳定的气压，以使各个模组持续的稳定的工作。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，包括：

机器人取放料模组，所述机器人取放料模组用于取放物料；

物料输送组件，所述物料输送组件设置于所述机器人取放料模组下游并用于输送所述物料；

物料检测及分拣模组，所述物料检测及分拣模组设置于所述物料输送组件下游以对物料进行检测及分拣；

机器人分装模组，所述机器人分装模组设置于所述物料检测及分拣模组下游并用于将物料检测及分拣模组分拣后的物料分装至料盒内；

机器人转移模组，所述机器人转移模组设置于所述机器人分装模组下游并用于将装有物料的料盒转移至码垛上；

主控制柜，所述主控制柜分别与所述机器人取放料模组、物料输送组件、物料检测及分拣模组、机器人分装模组、机器人转移模组连接以控制各模组、组件运行。

2.根据权利要求1所述光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，所述机器人取放料模组包括第一视觉模块、SCARA机器人、第一固定平台及托盘，所述第一固定平台设置于所述SCARA机器人下方用于支撑所述SCARA机器人，所述托盘设置于所述第一固定平台上用于盛装所述物料，所述第一视觉模块位于所述机器人取放料模组前方的第一固定平台上以检测所述物料并发出检测信号至所述主控制柜以通过所述主控制柜控制所述SCARA机器人将所述物料抓取至所述托盘内。

3.根据权利要求1所述光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，所述物料输送组件为皮带运输组件。

4.根据权利要求1所述光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，所述物料检测及分拣模组包括第二视觉模块、XYZ直角坐标机器人及第二固定平台，所述第二固定平台设置于所述XYZ直角坐标机器人下方以固定所述XYZ直角坐标机器人，所述第二视觉模块位于所述物料输送组件上以检测所述物料输送组件输送的物料并发出检测信号至所述主控制柜以通过所述主控制柜控制所述XYZ直角坐标机器人对所述物料进行分拣。

5.根据权利要求1所述光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，所述机器人分装模组包括料盒上料机构、Delta机器人、固定支架；所述料盒上料机构用于提供所述料盒，所述固定支架位于所述Delta机器人下方以固定所述Delta机器人，所述Delta机器人用于将所述物料分装至所述料盒上料机构提供的料盒内。

6.根据权利要求1所述光机电气及信息处理一体化机器人实训平台，其特征在于，所述机器人转移模组包括：六轴机器人、工作平台、机器人固定架；所述六轴机器人用于将所述装有物料的料盒转移至所述码垛上，所述机器人固定架设置于所述工作平台上以将所述六轴机器人固定于所述工作平台上。