CN210955804U - 模块化机器人实训教学平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模块化机器人实训教学平台，属于教学实训设备制造领域。它解决了现有技术设计学生实训技术落后、不具备掌握当前企业所需技术人才所应具备的技能等问题。本模块化机器人实训教学平台包括承载台，承载台上设有分别与电气控制模块电连接的进料模块、抓取模块、加工模块、标记模块和仓储模块，抓取模块设于承载台的中部呈纵向方向设置，进料模块、标记模块、加工模块和仓储模块各自位于抓取模块的纵向一侧或纵向另一侧上等。本模块化机器人实训教学平台的优点在于：在室内环境内完整的模拟企业大型自动化生产线的工作流程，让学生在学校的学习中就能接触到企业的设备功能，毕业时能直接满足企业需求。

Description

模块化机器人实训教学平台

技术领域

本实用新型属于教学实训设备制造领域，尤其是涉及一种模块化机器人实训教学平台。

背景技术

制造自动化是制造技术的主要发展方向之一。在现有企业技术领域中，已有很多企业进行工业机器人智能制造生产线的建设，相应的就需要很多掌握机器人智能生产线设备使用和维护的技术人才。目前，中高职院校仍然重视学生单方面加工制造技术技能和理论知识的培养，忽视了经济发展和市场需求的变化以及学生综合素质的培养。传统的加工技术学习已经不能满足企业的综合需求。但是，在中高职学校教室内建设完整的智能生产线要消耗极大的成本，不切合实际，不方便教学。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，便于中职学校模拟教学，有效结合企业需求，开设满足市场需求变化的课程，让学生在学校的学习中就能接触到企业的设备功能，毕业时能直接满足企业需求的模块化机器人实训教学平台。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本实用新型的模块化机器人实训教学平台，包括承载台，其特征在于：承载台上设有分别与电气控制模块电连接的进料模块、抓取模块、加工模块、标记模块和仓储模块，抓取模块设于承载台的中部呈纵向方向设置，进料模块、标记模块、加工模块和仓储模块各自位于抓取模块的纵向一侧或纵向另一侧上。

优选地，进料模块包括第一驱动件和与其连接用于输送物料的传送件，第一驱动件与电气控制模块电连接；标记模块包括用于放置待标记的物料的标记架和设于其上方的第二驱动件，第二驱动件的下端上可拆卸设有带有标记的标记模板，驱动第二驱动件向下冲压以将标记模板上的标记印入待标记的物料上，第二驱动件与电气控制模块电连接；加工模块包括小型机床，小型机床的一端上设有用于卡住物料的三爪卡盘夹和小型机床中的丝杠上的用于安装刀具的刀架，刀架分别通过第三驱动件和第四驱动件实现在小型机床上的纵向、横向的移动第三驱动件、第四驱动件与电气控制模块电连接；仓储模块包括位于相对上端的物料平台和位于相对下端的支撑平台，物料通过物料平台中部开设的物料输送孔进入支撑平台并通过第五驱动件推入存储区，第五驱动件与电气控制模块电连接；抓取模块包括能驱动机械手臂屈伸操作的第六驱动件，机械手臂的自由端设有用于吸住物料的吸盘，第六驱动件与电气控制模块电连接。

优选地，进料模块还包括设于传送件的输出端一侧的用于检测当前物料是否在该输出端的物料检测传感器，抓取模块还包括与物料检测传感器感应的物料感应器，物料感应器与物料检测传感器为有线或无线连接，物料感应器、物料检测传感器与电气控制模块电连接。

优选地，承载台上的中部呈纵向方向设置还设有滚珠丝杠，机械手臂底部设有与承载台滑动配合的底座，底座通过滚珠丝杠配合实现机械手臂沿承载台上的中部呈纵向方向来回移动。

优选地，承载台上还设有翻转模块，翻转模块包括放置物料的翻转平台，翻转平台上的纵向一侧设有用于升降的第七驱动件，第七驱动件上设有与用于控制夹爪开闭的第八驱动件，第七驱动件与第八驱动件之间设有用于控制抓取物料的夹爪翻转的第九驱动件；第一驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第六驱动件和第九驱动件为电机，第二驱动件、第五驱动件、第七驱动件和第八驱动件为气缸。

优选地，第一驱动件为三相异步电机，第三驱动件、第四驱动件、第六驱动件和第九驱动件都为伺服电机。

优选地，电气控制模块包括电气控制柜，电气控制柜内设有至少一个PLC控制器、变频器、继电器、电磁阀，变频器与第一驱动件电连接，电磁阀控制第二驱动件、第五驱动件、第七驱动件和第八驱动件所需的气源，电气控制柜外侧设有若干控制按钮的控制面板，控制按钮与电气控制柜内部的电器件连接。

优选地，本实训教学平台中的物料为塑料材质。

优选地，进料模块、翻转模块、标记模块沿承载台纵向方向呈依次设置且位于抓取模块的相同一侧；加工模块、仓储模块沿承载台纵向方向呈依次设置且位于抓取模块的相同的对应一侧。

与现有技术相比，本模块化机器人实训教学平台的优点在于：

(1)时间效益：学生在学校内可以更直观、更有效地学习自动化生产线整体工作流程，以及设备的维护和改造。毕业后可快速在企业里上岗，减少了学生进企业所需的大量培训，提高企业用人效率

(2)社会效益：贴近企业对技术人才的需求，缩减了企业用人成本，提高了企业利润，满足市场需求的变化，促进经济发展。

(3)教育效益：本发明可以有效提升学生综合技能水平。学生通过对设备运行过程的观察，能够加深设备的控制过程的学习；针对电气控制的学习和PLC运行控制的结合，完成对设备运行精度的准确性。提高学生对精度控制的意识，能够更好的运用与其他方向的知识学习，更好的明确精度控制的重要性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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提供了本实用新型实施例的结构示意图。

图2提供了本实用新型实施例的主视示意图。

图3提供了本实用新型实施例的俯视示意图。

图4提供了本实用新型实施例的侧视示意图。

图5提供了本实用新型实施例中的加工模块和抓取模块的结构示意图。

图6提供了本实用新型实施例中的加工模块和抓取模块的主视示意图。

图7提供了本实用新型实施例中的加工模块和抓取模块的俯视示意图。

图8提供了本实用新型实施例中的加工模块和抓取模块的侧视示意图。

图9提供了本实用新型实施例中的进料模块的结构示意图。

图10提供了本实用新型实施例中的进料模块的俯视示意图。

图11提供了本实用新型实施例中的进料模块的主视示意图。

图12提供了本实用新型实施例中的进料模块的侧视示意图。

图13提供了本实用新型实施例中的翻转模块的结构示意图。

图14提供了本实用新型实施例中的翻转模块的仰视示意图。

图15提供了本实用新型实施例中的翻转模块的后视示意图。

图16提供了本实用新型实施例中的翻转模块的侧视示意图。

图17提供了本实用新型实施例中的标记模块的结构示意图。

图18提供了本实用新型实施例中的标记模块的主视示意图。

图19提供了本实用新型实施例中的标记模块的俯视示意图。

图20提供了本实用新型实施例中的标记模块的侧视示意图。

图21提供了本实用新型实施例中的抓取模块中的滚珠丝杠的结构示意图。

图22提供了本实用新型实施例中的抓取模块中的滚珠丝杠的侧视示意图。

图23提供了本实用新型实施例中的抓取模块中的滚珠丝杠的主视示意图。

图24提供了本实用新型实施例中的抓取模块中的滚珠丝杠的俯视示意图。

图25提供了本实用新型实施例中的仓储模块的结构示意图。

图26提供了本实用新型实施例中的仓储模块的主视示意图。

图27提供了本实用新型实施例中的仓储模块的俯视示意图。

图28提供了本实用新型实施例中的仓储模块的侧视示意图。

图中，承载台100、进料模块200、第一驱动件201、传送件202、抓取模块300、机械手臂301、第六驱动件302、吸盘303、滚珠丝杠304、底座305、加工模块400、小型机床401、三爪卡盘夹402、刀架403、第三驱动件404、第四驱动件405、标记模块500、标记架501、标记模板502、第二驱动件503、仓储模块600、物料平台601、物料输送孔602、支撑平台603、存储区604、第五驱动件605、翻转模块700、翻转平台701、第七驱动件702、第八驱动件703、第九驱动件704、夹爪705。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1至28所示，本模块化机器人实训教学平台1.一种模块化机器人实训教学平台，包括承载台100，其特征在于：承载台100上设有分别与电气控制模块电连接的进料模块200、抓取模块300、加工模块400、标记模块500和仓储模块600，抓取模块300设于承载台100的中部呈纵向方向设置，进料模块200、标记模块500、加工模块400和仓储模块600各自位于抓取模块300的纵向一侧或纵向另一侧上。抓取模块300设于承载台100的中部呈纵向方向设置有利于其方便的与对于其纵向两侧的各模块相配合，以实现机械、自动化操作，同时有利于相邻的各模块通过抓取模块300实现无缝衔接、以提高自动化效率。

优选地，承载台100上的中部呈纵向方向设置还设有滚珠丝杠304，机械手臂301底部设有与承载台100滑动配合的底座305，底座305通过滚珠丝杠304配合实现机械手臂301沿承载台100上的中部呈纵向方向来回移动。滚珠丝杠304的设置有利于机械手臂301在承载台100上的中部呈纵向方向来回移动，扩大了其控制范围。

优选地，进料模块200、翻转模块700、标记模块500沿承载台100纵向方向呈依次设置且位于抓取模块300的相同一侧；加工模块400、仓储模块600沿承载台100纵向方向呈依次设置且位于抓取模块300的相同的对应一侧。该设置为依生产流程而设置，以提高生产效率，同时有利于减少抓取模块300的移动距离。

具体地，如图9至12所示，进料模块200包括第一驱动件201和与其连接用于输送物料的传送件202，这里的传送件202可以但不限于为传送带，第一驱动件201与电气控制模块电连接；如图17至20所示，标记模块500包括用于放置待标记的物料的标记架501和设于其上方的第二驱动件503，第二驱动件503的下端上可拆卸设有带有标记的标记模板502，驱动第二驱动件503向下冲压以将标记模板502上的标记印入待标记的物料上，第二驱动件503与电气控制模块电连接；如图5至8所示，加工模块400包括小型机床401，小型机床401的一端上设有用于卡住物料的三爪卡盘夹402和小型机床401中的丝杠上的用于安装刀具的刀架403，刀架403分别通过第三驱动件404和第四驱动件405实现在小型机床401上的纵向、横向的移动第三驱动件404、第四驱动件405与电气控制模块电连接；如图25至28所示，仓储模块600包括位于相对上端的物料平台601和位于相对下端的支撑平台603，物料通过物料平台601中部开设的物料输送孔602进入支撑平台603并通过第五驱动件605推入存储区604，第五驱动件605与电气控制模块电连接；如图21至24所示，抓取模块300包括能驱动机械手臂301屈伸操作的第六驱动件302，机械手臂301的自由端设有用于吸住物料的吸盘303，第六驱动件302与电气控制模块电连接。

另外地，进料模块200还包括设于传送件202的输出端一侧的用于检测当前物料是否在该输出端的物料检测传感器，抓取模块300还包括与物料检测传感器感应的物料感应器，物料感应器与物料检测传感器为有线或无线连接，物料感应器、物料检测传感器与电气控制模块电连接。当物料检测传感器检测到物料在传送件202的输出端时，通知电气控制模块控制第一驱动件201停止运转，此时物料感应器感应到物料检测传感器发出的信息，通知电气控制模块控制抓取模块300来抓取停放在传送件202的输出端上的物料去加工模块400上进行切削操作。

另外地，承载台100上还设有翻转模块700，如图13至16所示，翻转模块700包括放置物料的翻转平台701，翻转平台701上的纵向一侧设有用于升降的第七驱动件702，第七驱动件702上设有与用于控制夹爪705开闭的第八驱动件703，第七驱动件702与第八驱动件703之间设有用于控制抓取物料的夹爪705翻转的第九驱动件704。通过第七驱动件702的升降运动来控制夹爪705相对于翻转平台701上的物料之间的上、下距离，以使其恰好达到与物料基本位于同一高度的位置，通过第八驱动件703的控制夹爪705的开和闭，以便夹住或放开物料，当用夹爪705夹住物料后通过第八驱动件703驱动夹爪705翻转180度以实现对物料的180度翻转。

另外地，第一驱动件201、第三驱动件404、第四驱动件405、第六驱动件302和第九驱动件704为电机，第二驱动件503、第五驱动件605、第七驱动件702和第八驱动件703为气缸，优选地，第一驱动件201为三相异步电机，第三驱动件404、第四驱动件405、第六驱动件302和第九驱动件704都为伺服电机，提高控制精度。

另外地，电气控制模块包括电气控制柜，电气控制柜内设有至少一个PLC控制器、变频器、继电器、电磁阀，变频器与第一驱动件201电连接，电磁阀控制第二驱动件503、第五驱动件605、第七驱动件702和第八驱动件703所需的气源，电气控制柜外侧设有若干控制按钮的控制面板，控制按钮与电气控制柜内部的电器件连接。通过操作位于控制面板上的控制按钮实现对各个驱动件的控制，操作简便、省力。

另外地，本实训教学平台中的物料为塑料材质，质量轻便，有利于各模块的操作，减少对各模块的碰撞损失，安全性也得以提高。

工作原理：首先，通过电气控制模块中的电气控制柜内的PLC控制器先控制变频器以操控进料模块200中的第一驱动件201和传送件202工作，实现进料；接着操控第六驱动件302，以使其驱动机械手臂301，使其达到加工模块400上的目标位置，再由PLC控制器控制加工模块400上的第三驱动件404和第四驱动件405加工工件；加工完成后，由机械手臂301将加工好的工件放置到标记模块500中的标记架501上，并驱动第二驱动件503冲压向下降印记压印在该工件上；然后，由机械手臂301将已标记好的工件移至仓储模块600，使加工完成的工件自动进仓库；另外地，在经加工模块400加工后，由机械手臂301将该工件先移至翻转模块700中的翻转平台701上，通过夹爪705抓取该工件并进行翻转操作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了承载台100、进料模块200、第一驱动件201、传送件202、抓取模块300、机械手臂301、第六驱动件302、吸盘303、滚珠丝杠304、底座305、加工模块400、小型机床401、三爪卡盘夹402、刀架403、第三驱动件404、第四驱动件405、标记模块500、标记架501、标记模板502、第二驱动件503、仓储模块600、物料平台601、物料输送孔602、支撑平台603、存储区604、第五驱动件605、翻转模块700、翻转平台701、第七驱动件702、第八驱动件703、第九驱动件704、夹爪705等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (9)

1.一种模块化机器人实训教学平台，包括承载台(100)，其特征在于：所述的承载台(100)上设有分别与电气控制模块电连接的进料模块(200)、抓取模块(300)、加工模块(400)、标记模块(500)和仓储模块(600)，所述的抓取模块(300)设于承载台(100)的中部呈纵向方向设置，所述的进料模块(200)、标记模块(500)、加工模块(400)和仓储模块(600)各自位于抓取模块(300)的纵向一侧或纵向另一侧上。

2.根据权利要求1所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的进料模块(200)包括第一驱动件(201)和与其连接用于输送物料的传送件(202)，所述的第一驱动件(201)与电气控制模块电连接；所述的标记模块(500)包括用于放置待标记的物料的标记架(501)和设于其上方的第二驱动件(503)，所述的第二驱动件(503)的下端上可拆卸设有带有标记的标记模板(502)，驱动第二驱动件(503)向下冲压以将标记模板(502)上的标记印入待标记的物料上，所述的第二驱动件(503)与电气控制模块电连接；所述的加工模块(400)包括小型机床(401)，所述的小型机床(401)的一端上设有用于卡住物料的三爪卡盘夹(402)和小型机床(401)中的丝杠上的用于安装刀具的刀架(403)，所述的刀架(403)分别通过第三驱动件(404)和第四驱动件(405)实现在小型机床(401)上的纵向、横向的移动第三驱动件(404)、第四驱动件(405)与电气控制模块电连接；所述的仓储模块(600)包括位于相对上端的物料平台(601)和位于相对下端的支撑平台(603)，所述的物料通过物料平台(601)中部开设的物料输送孔(602)进入支撑平台(603)并通过第五驱动件(605)推入存储区(604)，所述的第五驱动件(605)与电气控制模块电连接；所述的抓取模块(300)包括能驱动机械手臂(301)屈伸操作的第六驱动件(302)，所述的机械手臂(301)的自由端设有用于吸住物料的吸盘(303)，所述的第六驱动件(302)与电气控制模块电连接。

3.根据权利要求2所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的进料模块(200)还包括设于传送件(202)的输出端一侧的用于检测当前物料是否在该输出端的物料检测传感器，所述的抓取模块(300)还包括与物料检测传感器感应的物料感应器，所述的物料感应器与物料检测传感器为有线或无线连接，所述的物料感应器、物料检测传感器与电气控制模块电连接。

4.根据权利要求2所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的承载台(100)上的中部呈纵向方向设置还设有滚珠丝杠(304)，所述的机械手臂(301)底部设有与承载台(100)滑动配合的底座(305)，所述的底座(305)通过滚珠丝杠(304)配合实现机械手臂(301)沿承载台(100)上的中部呈纵向方向来回移动。

5.根据权利要求2至4任一所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的承载台(100)上还设有翻转模块(700)，所述的翻转模块(700)包括放置物料的翻转平台(701)，所述的翻转平台(701)上的纵向一侧设有用于升降的第七驱动件(702)，所述的第七驱动件(702)上设有与用于控制夹爪(705)开闭的第八驱动件(703)，所述的第七驱动件(702)与第八驱动件(703)之间设有用于控制抓取物料的夹爪(705)翻转的第九驱动件(704)；所述的第一驱动件(201)、第三驱动件(404)、第四驱动件(405)、第六驱动件(302)和第九驱动件(704)为电机，所述的第二驱动件(503)、第五驱动件(605)、第七驱动件(702)和第八驱动件(703)为气缸。

6.根据权利要求5所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的第一驱动件(201)为三相异步电机，所述的第三驱动件(404)、第四驱动件(405)、第六驱动件(302)和第九驱动件(704)都为伺服电机。

7.根据权利要求5所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的电气控制模块包括电气控制柜，所述的电气控制柜内设有至少一个PLC控制器、变频器、继电器、电磁阀，所述的变频器与第一驱动件(201)电连接，所述的电磁阀控制所述的第二驱动件(503)、第五驱动件(605)、第七驱动件(702)和第八驱动件(703)所需的气源，所述的电气控制柜外侧设有若干控制按钮的控制面板，所述的控制按钮与电气控制柜内部的电器件连接。

8.根据权利要求5所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，本实训教学平台中的物料为塑料材质。

9.根据权利要求5所述的模块化机器人实训教学平台，其特征在于，所述的进料模块(200)、翻转模块(700)、标记模块(500)沿承载台(100)纵向方向呈依次设置且位于抓取模块(300)的相同一侧；所述的加工模块(400)、仓储模块(600)沿承载台(100)纵向方向呈依次设置且位于抓取模块(300)的相同的对应一侧。

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