CN211719059U - 一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其让学员毕业后能快速适应企业实际工作，满足了快速增长的机器人高技能人才需求。围栏围成带有安全出口的实训考核区域；工业机器人本体安装于机器人底座上，工业机器人本体的外围分别布置有变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架，工业机器人本体的正上方布置有旋转旋臂吊，工业机器人本体、变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架、旋转旋臂吊均位于实训考核区域内布置，电控拆装平台的临近区域布置有电控拆装桌，零部件放置架的两侧临近区域分别布置有变位机、机械拆装桌，机械拆装桌的上表面设置有拆装工装、机械工具包。

Description

一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备

技术领域

本实用新型涉及机器人技能实训的技术领域，具体为一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备。

背景技术

随着机器人的迅速发展，机器人技术已经成为展示一个国家制造水平和科技水平的重要标志，于是，对工业机器人技术技能型人才的需求变得越来越迫切。当前机器人行业的增长速度与专业人才的需求存在很大的缺口。如何快速高效高质量的培养企业所需的工业机器人相关技能人才成为高等教育迫切需要解决的问题。随着各高职高校工业机器人专业建设发展，除师资培养外，更急需一系列接近工业实际应用并且针对技能培训需求专门优化的工业机器人实训产品，使学员能真正掌握所学知识，并将所学的知识更好、更快地运用到社会生产实践中去。

然而，现有技术中，实训平台仅侧重于实训者对于设备如何使用、如何编程使用的训练，实训者对于所操作的工业机器人的结构不能充分理解，进而使得学员无法全面了解机器人运动学、动力学、机器人控制等相关基础知识，其使得学员只会生搬硬套对应的实训步骤，忽略了从机器人的组成、功能和控制原理的角度去解决实际问题的能力。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其让学员全面了解机器人运动学、动力学、机器人控制等相关基础知识，从而掌握机电设备的组成、功能及控制原理。使得学员的专业技能训练与企业就业需求相匹配，达到学员毕业后能快速适应企业实际工作，满足了快速增长的机器人高技能人才需求。

一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：其包括工业机器人本体、机器人底座、电控拆装平台、变位机、旋转悬臂吊、机械拆装桌、电控拆装桌、拆装工装、零部件放置架、机械工具包、电控工具包、气动系统、安全防护系统、智能监控系统、工业机器人机械装调仿真软件；所述安全防护系统包括有围栏，所述围栏围成带有安全出口的实训考核区域；所述工业机器人本体安装于所述机器人底座上，所述工业机器人本体的外围分别布置有变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架，所述工业机器人本体的正上方布置有旋转旋臂吊，所述工业机器人本体、变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架、旋转旋臂吊均位于所述实训考核区域内布置，所述电控拆装平台的临近区域布置有所述电控拆装桌，所述零部件放置架的两侧临近区域分别布置有变位机、机械拆装桌，所述机械拆装桌的上表面设置有所述拆装工装、机械工具包，所述电控拆装平台内置有气动系统、工业机器人机械装调仿真软件；所述智能监控系统包括有布置于所述围栏四周的监控摄像头，所述监控摄像头用于监控实训过程中的实训过程。

其进一步特征在于：

所述工业机器人本体，包含六个关节模块及连接杆件，其为标准的六轴旋转关节式工业机器人、采用模块化设计，所述工业机器人本体各单元模块可以拆装到螺钉级，安装于机器人底座上；

所述机器人底座，用于安装工业机器人本体，根据机器人的工作空间规划布局图，将工业机器人本体固定于对应的位置；

所述电控拆装平台包扩机器人电气控制元件、电脑、操作台面，所有的部件开放式安装于操作台面上，电气布线整洁清晰，便于学员快速理解机器人控制系统的组成及架构，同时具有可扩展、快速更换的特点，其用于完成电控元件的拆卸、装配、测试、维护，电气线路连接的任务；

所述变位机包扩机械基座、旋转关节模块、工件工装，所述变为作为辅助工具、用于协助拆装机器人本体，所述变为机用于作为机器人的外部轴时、与机器人实现联动、扩展机器人本体的操作范围，完成复杂零部件的焊接、去毛刺的作业任务；

所述旋转悬臂吊包扩立柱、回转臂回转驱动装置及电动葫芦，其具有自重轻，工作范围大，负载大的特点，用于悬吊机器人本体、变位机的零部件，并搬运至指定的拆装桌面；

所述机械拆装桌包括用于拆装的工作台、拆装工装、机械工具包，其用于完成工业机器人、变位机的拆卸与装配任务；

所述电控拆装桌包括工作台、电控工具包，其用于完成电控元件的拆卸、装配、测试、维护，电气线缆制作、测试任务；

所述拆装工装作为机械拆装辅助装置，其包括工业机器人小臂零部件定位工装、大臂零部件定位工装、转座零部件定位工装，用于快速固定零部件，便于拆装操作；

所述零部件放置架具体为放置台，放置台面被划分为多个区域，用于存放不同的零部件，零部件之间相互隔离，避免混乱堆叠造成的零部件损坏问题；

所述机械工具包内设置有拆装工具、测量工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，所述拆装工具包括但不限于为小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、活动扳手、内外六角扳手，所述测量工具包括但不限于为游标卡尺、外径千分尺，内径千分尺、千分表，所述专用工具包括但不限于为减速器注油器；

所述电控工具包内设置有电气通用工具、控制线路接线工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，所述电气通用工具包括但不限于为剪刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、焊锡丝、镊子、万用表，所述控制线路接线工具包括但不限于为保险丝、电缆、号码管、接线端子，所述专用工具包括但不限于为航空插头退针器；

所述气动系统包括气泵、气路、气动元件，用于为工业机器人和变位机上的真空吸盘、气缸所对应的气动元件供气；

所述安全防护系统，包含安全帽、安全围栏、报警系统，所述安全围栏用于隔离工业机器人与操作人员，保证工业机器人调试过程中操作人员的安全；

所述工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，安装于电控拆装平台的电脑中。

其更进一步特征在于：

所述的工业机器人本体包括基座、腰关节转座、肩关节大臂、肘关节转座、腕关节小臂、腕关节部件二以及腕关节部件三；

所述腰关节转座安装于基座上的一轴减速器输出端，一轴减速器安装于基座上，一轴电机安装于腰关节转座上，并与一轴减速器非同轴偏置连接。一轴电机通过二级减速结构驱动一轴减速器，驱动力传导至一轴减速器输出端，带动腰关节转座转动，组成关节一模块。所述肩关节大臂安装于腰关节转座上的二轴减速器输出端，二轴减速器安装于腰关节转座上，二轴电机安装于腰关节转座上，并与二轴减速器同轴直连，二轴电机从减速器输入端驱动二轴减速器，驱动力传导至二轴减速器输出端，带动肩关节大臂转动，组成关节二模块。所述肘关节转座安装于肩关节大臂上的三轴减速器输出端，三轴减速器安装于肩关节大臂上，三轴电机安装于肘关节转座上，并与三轴减速器同轴直连，肘关节转座上安装防护罩保护内部结构。三轴电机从减速器输入端驱动三轴减速器，驱动力传导至三轴减速器输出端，带动肘关节转座转动，组成关节三模块。所述腕关节小臂安装于肘关节转座上的四轴减速器输出端，四轴减速器安装于肘关节转座上，四轴电机安装于肘关节转座上，并与四轴减速器非同轴偏置连接，肘关节转座上安装防护罩保护内部结构。四轴电机通过二级减速结构驱动四轴减速器，驱动力传导至四轴减速器输出端，带动腕关节小臂转动，组成关节四模块。所述腕关节部件二安装于腕关节小臂的前部输出端，五轴减速器安装于腕关节部件二上，五轴电机安装于腕关节小臂内部，小臂两侧安装防护罩保护内部结构。五轴电机通过同步带将驱动力传导至五轴减速器输入端，驱动力传导至五轴减速器输出端，带动腕关节部件二转动，组成关节五模块。所述腕关节部件三安装于腕关节部件二的减速器输出端，六轴减速器安装于腕关节部件三上，六轴电机安装于腕关节小臂内部，小臂两侧安装防护罩保护内部结构。六轴电机轴线与五轴电机轴线平行，输出轴方向与五轴电机相反，通过同步带将驱动力传导至六轴减速器输入端，驱动力传导至六轴减速器输出端，带动腕关节部件三转动，组成关节六模块。

所述的电控拆装平台包括机器人控制器、示教盒、驱动器、IO模块、操作按钮、电源模块；所述控制器安装于电控拆装平台的操作台面，与示教盒和驱动器通过网线连接、通信，与IO模块通过专用接口连接、通信，电源模块通过电缆为其供电；其包含数字量输入、输出接口，控制器通过IO模块控制外部的电磁阀、指示灯，同时可以获取外部元件的状态；所述操作按钮安装于操作台面，通过信号线与控制器连接，控制控制器的启动或停止状态；所述电源模块安装于操作台面，包含交流电源和直流电源，通过电缆，为电控拆装平台上的各个元器件供电；

所述变位机包含机械基座、旋转关节模块、工件工装；所述机械基座安装于地面，是变位机的主体机械结构；所述旋转关节模块安装于机械基座上，包含电机及减速器，电机与电控拆装平台中的驱动器连接，作为工业机器人的外部轴，与工业机器人实现联动；所述工件工装安装于旋转关节模块的减速器输出端，用于在工业机器人拆装过程中，固定工业机器人的零部件；

所述安全防护系统中的报警系统包扩漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护，以及安全光栅、声光报警装置，安全性符合相关国家标准；

所述智能监控系统中的监控摄像头采集操作现场的视频数据，从电控拆装平台中的电脑上查看当前及已记录的视频资料，结合采用图像处理、模式识别技术，去除视频中无用或干扰信息，分析抽取视频源中关键信息，判断当前现场环境的状态，从而输出不同的状态信息。

所述工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，其作用是在进行实物拆装、调试之前，操作人员在仿真软件中模拟机械拆装，熟悉工业机器人的拆装方法和顺序，避免因拆装操作的问题导致机械元件损坏，在完成工业机器人装配之后，在仿真软件中编写调试程序，仿真软件可以进行碰撞检测，并判断工业机器人的运动轨迹是否合理，操作人员根据仿真结果修改程序，直至完成指定任务，自动生成工业机器人可执行的程序，然后导入工业机器人实物中运行调试，仿真软件可以极大地降低工业机器人与周边设备发生碰撞的概率，减少设备的损坏。

采用上述技术方案后，采用模块化设计，安装和拆卸方便，可灵活实训拆装过程，有利于学员快速理解工业机器人及外围设备的工作原理和内部结构。其具体内容如下采用工业化和模块化设计思想，可方便、快速地对工业机器人及周边设备进行拆装，维修及保养，其实现了教学活动中理论与实践的结合，从而使学员对机器人知识掌握更牢固。解决现有机器人实训考核设备功能单一、与实物拆装场景差别大、实训项目单调、技能等级考核简单等问题，弥补工业机器人拆装与维护综合实训考核设备缺乏的现状，可用于工业机器人拆装与维护领域的不同技能等级的实训和考核；其让学员全面了解机器人运动学、动力学、机器人控制等相关基础知识，从而掌握机电设备的组成、功能及控制原理。使得学员的专业技能训练与企业就业需求相匹配，达到学员毕业后能快速适应企业实际工作，满足了快速增长的机器人高技能人才需求。

附图说明

图1为本实用新型的立体图示意图一；

图2为本实用新型的立体图示意图二；

图3为本实用新型具体实施例的工业机器人本体图；

图4为图3的工业机器人基座的爆炸示意图；

图5为图3的工业机器人腰关节转座爆炸示意图；

图6为图3的工业机器人肩关节大臂爆炸示意图；

图7为图3的工业机器人肘关节转座爆炸示意图；

图8为图3的工业机器人腕关节小臂爆炸示意图；

图9为图3的工业机器人腕关节部件二爆炸示意图；

图10为图3的工业机器人腕关节部件三爆炸示意图；

图11为本实用新型的电控拆装平台零部件爆炸示意图；

图12为本实用新型的变位机的零部件爆炸示意图。

具体实施方式

一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，见图1-图12：其包括工业机器人本体、机器人底座、电控拆装平台、变位机、旋转悬臂吊、机械拆装桌、电控拆装桌、拆装工装、零部件放置架、机械工具包、电控工具包、气动系统、安全防护系统、智能监控系统、工业机器人机械装调仿真软件，安全防护系统包括有围栏，围栏围成带有安全出口的实训考核区域，工业机器人本体安装于机器人底座上，工业机器人本体的外围分别布置有变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架，工业机器人本体的正上方布置有旋转旋臂吊，工业机器人本体、变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架、旋转旋臂吊均位于实训考核区域内布置，电控拆装平台的临近区域布置有电控拆装桌，零部件放置架的两侧临近区域分别布置有变位机、机械拆装桌，机械拆装桌的上表面设置有拆装工装、机械工具包，电控拆装平台内置有气动系统、工业机器人机械装调仿真软件，智能监控系统包括有布置于围栏四周的监控摄像头，监控摄像头用于监控实训过程中的实训过程。

工业机器人本体，包含六个关节模块及连接杆件，其为标准的六轴旋转关节式工业机器人、采用模块化设计，工业机器人本体各单元模块可以拆装到螺钉级，安装于机器人底座上。

机器人底座，用于安装工业机器人本体，根据机器人的工作空间规划布局图，将工业机器人本体固定于对应的位置；

电控拆装平台包扩机器人电气控制元件、电脑、操作台面，所有的部件开放式安装于操作台面上，电气布线整洁清晰，便于学员快速理解机器人控制系统的组成及架构，同时具有可扩展、快速更换的特点，其用于完成电控元件的拆卸、装配、测试、维护，电气线路连接的任务；

变位机包扩机械基座、旋转关节模块、工件工装，变为作为辅助工具、用于协助拆装机器人本体，变为机用于作为机器人的外部轴时、与机器人实现联动、扩展机器人本体的操作范围，完成复杂零部件的焊接、去毛刺的作业任务；

旋转悬臂吊包扩立柱、回转臂回转驱动装置及电动葫芦，其具有自重轻，工作范围大，负载大的特点，用于悬吊机器人本体、变位机的零部件，并搬运至指定的拆装桌面；

机械拆装桌包括用于拆装的工作台、拆装工装、机械工具包，其用于完成工业机器人、变位机的拆卸与装配任务；

电控拆装桌包括工作台、电控工具包，其用于完成电控元件的拆卸、装配、测试、维护，电气线缆制作、测试任务；

拆装工装作为机械拆装辅助装置，其包括工业机器人小臂零部件定位工装、大臂零部件定位工装、转座零部件定位工装，用于快速固定零部件，便于拆装操作；

零部件放置架具体为放置台，放置台面被划分为多个区域，用于存放不同的零部件，零部件之间相互隔离，避免混乱堆叠造成的零部件损坏问题；

机械工具包内设置有拆装工具、测量工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，拆装工具包括但不限于为小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、活动扳手、内外六角扳手，测量工具包括但不限于为游标卡尺、外径千分尺，内径千分尺、千分表，专用工具包括但不限于为减速器注油器；

电控工具包内设置有电气通用工具、控制线路接线工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，电气通用工具包括但不限于为剪刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、焊锡丝、镊子、万用表，控制线路接线工具包括但不限于为保险丝、电缆、号码管、接线端子，专用工具包括但不限于为航空插头退针器；

气动系统包括气泵、气路、气动元件，用于为工业机器人和变位机上的真空吸盘、气缸所对应的气动元件供气；

安全防护系统，包含安全帽、安全围栏、报警系统，安全围栏用于隔离工业机器人与操作人员，保证工业机器人调试过程中操作人员的安全；

工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，安装于电控拆装平台的电脑中。

工业机器人本体包括：基座、腰关节转座、肩关节大臂、肘关节转座、腕关节小臂、腕关节部件二以及腕关节部件三；

腰关节转座安装于基座上的一轴减速器输出端，一轴减速器安装于基座上，一轴电机安装于腰关节转座上，并与一轴减速器非同轴偏置连接。一轴电机通过二级减速结构驱动一轴减速器，驱动力传导至一轴减速器输出端，带动腰关节转座转动，组成关节一模块。肩关节大臂安装于腰关节转座上的二轴减速器输出端，二轴减速器安装于腰关节转座上，二轴电机安装于腰关节转座上，并与二轴减速器同轴直连，二轴电机从减速器输入端驱动二轴减速器，驱动力传导至二轴减速器输出端，带动肩关节大臂转动，组成关节二模块。肘关节转座安装于肩关节大臂上的三轴减速器输出端，三轴减速器安装于肩关节大臂上，三轴电机安装于肘关节转座上，并与三轴减速器同轴直连，肘关节转座上安装防护罩保护内部结构。三轴电机从减速器输入端驱动三轴减速器，驱动力传导至三轴减速器输出端，带动肘关节转座转动，组成关节三模块。腕关节小臂安装于肘关节转座上的四轴减速器输出端，四轴减速器安装于肘关节转座上，四轴电机安装于肘关节转座上，并与四轴减速器非同轴偏置连接，肘关节转座上安装防护罩保护内部结构。四轴电机通过二级减速结构驱动四轴减速器，驱动力传导至四轴减速器输出端，带动腕关节小臂转动，组成关节四模块。腕关节部件二安装于腕关节小臂的前部输出端，五轴减速器安装于腕关节部件二上，五轴电机安装于腕关节小臂内部，小臂两侧安装防护罩保护内部结构。五轴电机通过同步带将驱动力传导至五轴减速器输入端，驱动力传导至五轴减速器输出端，带动腕关节部件二转动，组成关节五模块。腕关节部件三安装于腕关节部件二的减速器输出端，六轴减速器安装于腕关节部件三上，六轴电机安装于腕关节小臂内部，小臂两侧安装防护罩保护内部结构。六轴电机轴线与五轴电机轴线平行，输出轴方向与五轴电机相反，通过同步带将驱动力传导至六轴减速器输入端，驱动力传导至六轴减速器输出端，带动腕关节部件三转动，组成关节六模块。

电控拆装平台包括机器人控制器、示教盒、驱动器、IO模块、操作按钮、电源模块；控制器安装于电控拆装平台的操作台面，与示教盒和驱动器通过网线连接、通信，与IO模块通过专用接口连接、通信，电源模块通过电缆为其供电，其根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务。示教盒放置于操作台面上，与控制器通过网线连接、通信，用于对机器人进行编程或使机器人运动。驱动器安装于操作台面上，与控制器通过网线连接、通信，电源模块通过电缆为其供电。驱动器的作用是将控制器发送的指令转化为电机可识别的位置、速度、力矩等信号，控制电机完成指定的运动。的 IO模块安装于操作台面，与控制器通过专用接口连接、通信，电源模块通过电缆为其供电。其包含数字量输入、输出接口，控制器通过IO模块控制外部的电磁阀、指示灯等元件，同时可以获取外部元件的状态。操作按钮安装于操作台面，通过信号线与控制器连接，可以控制控制器的启动或停止状态。的电源模块安装于操作台面，包含交流电源和直流电源，通过电缆，为电控拆装平台上的各个元器件供电；

变位机包含机械基座、旋转关节模块、工件工装；机械基座安装于地面，是变位机的主体机械结构，具有吸振能力，减少旋转关节模块转动中对定位精度的影响；旋转关节模块安装于机械基座上，包含电机及减速器，电机与电控拆装平台中的驱动器连接，作为工业机器人的外部轴，与工业机器人实现联动，具有自锁、过载保护功能。工件工装安装于旋转关节模块的减速器输出端，用于在工业机器人拆装过程中，固定工业机器人的零部件；

安全防护系统中的报警系统包扩漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护，以及安全光栅、声光报警装置，安全性符合相关国家标准；

智能监控系统中的监控摄像头采集操作现场的视频数据，从电控拆装平台中的电脑上查看当前及已记录的视频资料，结合采用图像处理、模式识别技术，去除视频中无用或干扰信息，分析抽取视频源中关键信息，判断当前现场环境的状态，从而输出不同的状态信息。

工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，其作用是在进行实物拆装、调试之前，操作人员在仿真软件中模拟机械拆装，熟悉工业机器人的拆装方法和顺序，避免因拆装操作的问题导致机械元件损坏，在完成工业机器人装配之后，在仿真软件中编写调试程序，仿真软件可以进行碰撞检测，并判断工业机器人的运动轨迹是否合理，操作人员根据仿真结果修改程序，直至完成指定任务，自动生成工业机器人可执行的程序，然后导入工业机器人实物中运行调试，仿真软件可以极大地降低工业机器人与周边设备发生碰撞的概率，减少设备的损坏。

具体实施例、见图1和图2，其提供一种工业机器人拆装及维护综合实训考核设备，通过功能模块的自由组合，可实现工业机器人关节装配应用的实训和考核，其主要由工业机器人本体1、机器人底座2、电控拆装平台3、变位机4、旋转悬臂吊5、机械拆装桌6、电控拆装桌7、拆装工装8、零部件放置架9、机械工具包10、电控工具包11、气动系统12、安全防护系统13、智能监控系统14、工业机器人机械装调仿真软件15组成。

工业机器人本体各部件的组装图、见图3，其包括：基座101、腰关节转座102、肩关节大臂103、肘关节转座104、腕关节小臂105、腕关节部件二106以及腕关节部件三107。

工业机器人本体各部件的爆炸图、如图4-图10，其展示各部件的内部结构。

工业机器人拆装及维护综合实训考核设备实现机器人本体零部件拆卸的工作流程如下：

1、使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。使用机械工具包10中的工具，从腕关节部件二106上拆卸末端法兰171和六轴减速器172，放置于零部件放置架9上。然后，拆卸腕关节小臂105的两侧防护罩151/157，放置于零部件放置架9上。然后，拆卸六轴电机152、六轴主动带轮158、六轴同步带1510、六轴从动带轮159，放置于零部件放置架9上。

2、使用机械工具包10中的工具，拆卸腕关节小臂105的防护罩151/157，并放置于零部件放置架9上。使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。然后，拆卸五轴电机156、五轴主动带轮153、五轴同步带154、五轴从动带轮1511、五轴减速器161、腕关节部件二基体162，放置于零部件放置架9上。

3、使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。使用旋转悬臂吊5悬吊小臂 155，然后，使用机械工具包10中的工具将小臂155从肘关节转座104上拆卸下来，使用旋转悬臂吊5悬吊小臂155至零部件放置架9上。

4、使用旋转悬臂吊5悬吊肘关节转座104，然后，使用机械工具包10中的工具将肘关节转座104上的防护板142/145拆卸下来，并放置于零部件放置架9上。使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。然后，将三轴电机143、四轴电机146、四轴电机端齿轮147、四轴减速器141从肘关节转座基体144 上拆卸下来，放置于零部件放置架9上。然后，将肘关节转座基体144和三轴减速器131整体拆卸下来，使用旋转悬臂吊5悬吊至机械拆装桌6，放入工装位置，将三轴减速器131从肘关节转座基体144上拆卸下来，分别放置于零部件放置架9上。

5、使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。使用旋转悬臂吊5悬吊大臂 132，然后，使用机械工具包10中的工具将大臂132从腰关节转座102上拆卸下来，使用旋转悬臂吊5悬吊至零部件放置架9上。

6、使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。使用旋转悬臂吊5悬吊腰关节转座102，使用机械工具包10中的工具将腰关节转座102从基座101上拆卸下来，使用旋转悬臂吊5悬吊至机械拆装桌6。然后，依次将二轴电机122、二轴减速器125、一轴电机121、一轴电机端齿轮123从腰关节转座基体124 上拆卸下来，分别放置于零部件放置架9上。

7、使用电控工具包11中的工具拆卸线缆。使用旋转悬臂吊5悬吊基座 101，使用机械工具包10中的工具将基座101从机器人底座2上拆卸下来，悬吊至变位机4上，变位机4旋转一定角度，便于拆卸。使用旋转悬臂吊5 悬吊一轴减速器112，使用机械工具包10中的工具将一轴减速器112从基座主体111上拆卸下来，并悬吊至零部件放置架9。然后，使用旋转悬臂吊5悬吊基座主体111，使用机械工具包10中的工具将基座主体111从变位机4上拆卸下来，并悬吊至零部件放置架9。

工业机器人拆装及维护综合实训考核设备实现机器人本体零部件装配及调试、运维的工作流程如下：

1、使用旋转悬臂吊5悬吊基座主体111，从零部件放置架9悬吊至变位机4，变位机4旋转一定角度，便于装配。使用旋转悬臂吊5从零部件放置架9悬吊一轴减速器112至基座主体111的装配位，使用机械工具包10中的工具将一轴减速器112装配至基座主体111上，组成基座101。使用旋转悬臂吊 5悬吊基座101，从变位机4悬吊至机器人底座2上，使用机械工具包10中的工具将基座101装配至机器人底座2上。使用电控工具包11中的工具连接线缆。

2、使用旋转悬臂吊5悬吊腰关节转座基体124，从零部件放置架9悬吊至机械拆装桌6上的定位工装中，然后，使用机械工具包10中的工具将一轴电机端齿轮123安装至一轴电机121上，依次将一轴电机121、二轴减速器 125、二轴电机122装配至腰关节转座基体124上，组成腰关节转座102，使用旋转悬臂吊5将腰关节转座102悬吊至基座101装配位，使用机械工具包 10中的工具将腰关节转座102装配在基座101上。使用电控工具包11中的工具连接线缆。

3、使用旋转悬臂吊5悬吊大臂132至腰关节转座102的装配位，使用机械工具包10中的工具将大臂132在腰关节转座102上。使用电控工具包11 中的工具连接线缆。

4、使用旋转悬臂吊5悬吊肘关节转座基体144，从零部件放置架9悬吊至机械拆装桌6上的定位工装中，然后，使用机械工具包10中的工具将四轴电机端齿轮147装配在四轴电机146上。然后，依次将三轴减速器131、四轴减速器141、四轴电机146装配在肘关节转座基体144上。然后，使用旋转悬臂吊5悬吊肘关节转座基体144，从机械拆装桌6悬吊至大臂132的装配位，将肘关节转座基体144安装在大臂132上，使用电控工具包11中的工具连接线缆。然后，将三轴电机143、防护板142/145装配至肘关节转座基体144上，组成肘关节转座104。

5、使用旋转悬臂吊5悬吊小臂155，从零部件放置架9上悬吊至肘关节转座104装配位，使用机械工具包10中的工具将小臂155安装在肘关节转座 104上。使用电控工具包11中的工具连接线缆。

6、从零部件放置架9上，依次取下五轴电机156、五轴主动带轮153、五轴同步带154、五轴从动带轮1511、五轴减速器161、腕关节部件二基体162，使用机械工具包10中的工具，依次安装在小臂155上。使用电控工具包11 中的工具连接线缆。

7、从零部件放置架9上，依次取下六轴电机152、六轴主动带轮158、六轴同步带1510、六轴从动带轮159，使用机械工具包10中的工具，依次安装在小臂155上。从零部件放置架9上取下腕关节部件三107，安装在腕关节部件二106上。使用电控工具包11中的工具连接线缆。然后，使用机械工具包 10中的工具，将关节小臂105的两侧防护罩151/157安装在小臂155上。

8、使用电控拆装平台3，控制机器人单轴运动，配合机械工具包10中的标定工具，完成装配后的工业机器人标定。使用电控拆装平台3，控制工业机器人本体1与变位机4联动。使用电控拆装平台3，控制工业机器人连续运动，测试其性能，并按时间为机器人减速器注油等，不限于上述案例。

如图11所示，电控拆装平台3包扩机器人电气控制元件、电脑207、操作台面208等，机器人电气控制元件包含机器人控制器202、示教盒206、驱动器201、IO模块203、操作按钮205、电源模块204。各个部件通过网线或者电缆连接，可以独立拆装。使用电控工具包11，可以在电控拆装桌7完成电气元件的测试、维护、电缆制作任务，不限于上述案例。

如图12所示，变位机4包扩机械基座302/304、旋转关节模块303、工件工装301等。使用旋转悬臂吊5、机械工具包10、电控工具包11可以完成变位机4的拆卸与安装任务，不限于上述案例。

综上，本实用新型的实施例还具有如下有益效果：

1、工业级拆装设计：本实用新型中的工业机器人采用动态优化设计和模块化设计方法，工业机器人精度及可靠性高，关节与连杆之间可方便、快速地拆装，维修及保养便利，方便学生对机器人各关键部件等形成直观的认识。同时，电气系统以电控拆装平台方式展现，元器件拆装方便，控制架构及接线方式明确且易于理解，可快速地完成整机控制系统的接线，并控制工业机器人实际运动。拆装及维护综合实训考核设备完全适用于工业现场，集工业实操与教学功能于一体，实现了教学活动中理论与实践的结合，从而使学生对机器人知识掌握更牢固。

2、开放性：本实用新型基于教学型工业机器人设计的思想，在确保机械本体完全开放的情况下，机器人控制器的底层程序完全开放，支持用户二次开发，使学生更深入地理解机器人的工作原理，掌握机器人底层控制方法。使用者可以根据自己的经验进行机器人应用工艺包的开发，将技术人员的技能及经验转换为标准工艺包。

3、虚拟仿真：在仿真软件中直接控制机器人运动，实时执行实现碰撞检测，避免撞机事故的发生。同时虚拟仿真软件融合了离线仿真功能，用户可以远程地利用离线仿真的程序控制机器人运动。虚拟仿真将电脑上的三维模型与实物紧密地结合在一起，使知识的传播从二维走向三维。

4、智能融合：本实用新型的设备与多种外部智能传感器及虚拟仿真软件的融合，增加机器人的感官，使机器人更智能且安全，具有智能视频监控，安全防护预警、碰撞检测等功能，智能传感器不仅扩展了本实用新型的应用场合，而且使机器人更加安全可靠，使学生能够更安全、快速、全面地掌握工业机器人拆装及维护过程中所涉及的技能。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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是为清楚起见，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)

1.一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：其包括工业机器人本体、机器人底座、电控拆装平台、变位机、旋转悬臂吊、机械拆装桌、电控拆装桌、拆装工装、零部件放置架、机械工具包、电控工具包、气动系统、安全防护系统、智能监控系统、工业机器人机械装调仿真软件；所述安全防护系统包括有围栏，所述围栏围成带有安全出口的实训考核区域；所述工业机器人本体安装于所述机器人底座上，所述工业机器人本体的外围分别布置有变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架，所述工业机器人本体的正上方布置有旋转旋臂吊，所述工业机器人本体、变位机、电控拆装平台、电控拆装桌、机械拆装桌、零部件放置架、旋转旋臂吊均位于所述实训考核区域内布置，所述电控拆装平台的临近区域布置有所述电控拆装桌，所述零部件放置架的两侧临近区域分别布置有变位机、机械拆装桌，所述机械拆装桌的上表面设置有所述拆装工装、机械工具包，所述电控拆装平台内置有气动系统、工业机器人机械装调仿真软件；所述智能监控系统包括有布置于所述围栏四周的监控摄像头，所述监控摄像头用于监控实训过程中的实训过程。

2.如权利要求1所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述工业机器人本体，包含六个关节模块及连接杆件，其为标准的六轴旋转关节式工业机器人、采用模块化设计，所述工业机器人本体各单元模块可以拆装到螺钉级，安装于机器人底座上；

所述机器人底座，用于安装工业机器人本体，根据机器人的工作空间规划布局图，将工业机器人本体固定于对应的位置；

所述电控拆装平台包扩机器人电气控制元件、电脑、操作台面，所有的部件开放式安装于操作台面上；

所述变位机包扩机械基座、旋转关节模块、工件工装；

所述旋转悬臂吊包扩立柱、回转臂回转驱动装置及电动葫芦；

所述机械拆装桌包括用于拆装的工作台、拆装工装、机械工具包；

所述电控拆装桌包括工作台、电控工具包；

所述拆装工装作为机械拆装辅助装置，其包括工业机器人小臂零部件定位工装、大臂零部件定位工装、转座零部件定位工装；

所述零部件放置架具体为放置台，放置台面被划分为多个区域，用于存放不同的零部件；

所述气动系统包括气泵、气路、气动元件，用于为工业机器人和变位机上的真空吸盘、气缸所对应的气动元件供气；

所述安全防护系统，包含安全帽、安全围栏、报警系统，所述安全围栏用于隔离工业机器人与操作人员，保证工业机器人调试过程中操作人员的安全；

所述工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，安装于电控拆装平台的电脑中。

3.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述机械工具包内设置有拆装工具、测量工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，所述拆装工具包括但不限于为小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、活动扳手、内外六角扳手，所述测量工具包括但不限于为游标卡尺、外径千分尺，内径千分尺、千分表，所述专用工具包括但不限于为减速器注油器。

4.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述电控工具包内设置有电气通用工具、控制线路接线工具、专用工具，便于实施机器人拆装及运维操作，所述电气通用工具包括但不限于为剪刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、焊锡丝、镊子、万用表，所述控制线路接线工具包括但不限于为保险丝、电缆、号码管、接线端子，所述专用工具包括但不限于为航空插头退针器。

5.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述的工业机器人本体包括基座、腰关节转座、肩关节大臂、肘关节转座、腕关节小臂、腕关节部件二以及腕关节部件三。

6.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述的电控拆装平台包括机器人控制器、示教盒、驱动器、IO模块、操作按钮、电源模块；所述控制器安装于电控拆装平台的操作台面，与示教盒和驱动器通过网线连接、通信，与IO模块通过专用接口连接、通信，电源模块通过电缆为其供电；其包含数字量输入、输出接口，控制器通过IO模块控制外部的电磁阀、指示灯，同时可以获取外部元件的状态；所述操作按钮安装于操作台面，通过信号线与控制器连接，控制控制器的启动或停止状态；所述电源模块安装于操作台面，包含交流电源和直流电源，通过电缆，为电控拆装平台上的各个元器件供电。

7.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述变位机包含机械基座、旋转关节模块、工件工装；所述机械基座安装于地面，是变位机的主体机械结构；所述旋转关节模块安装于机械基座上，包含电机及减速器，电机与电控拆装平台中的驱动器连接，作为工业机器人的外部轴，与工业机器人实现联动；所述工件工装安装于旋转关节模块的减速器输出端，用于在工业机器人拆装过程中，固定工业机器人的零部件。

8.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述安全防护系统中的报警系统包扩漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护，以及安全光栅、声光报警装置。

9.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述智能监控系统中的监控摄像头采集操作现场的视频数据，从电控拆装平台中的电脑上查看当前及已记录的视频资料，结合采用图像处理、模式识别技术，去除视频中无用或干扰信息，分析抽取视频源中关键信息，判断当前现场环境的状态，从而输出不同的状态信息。

10.如权利要求2所述的一种工业机器人拆装与维护综合实训考核设备，其特征在于：所述工业机器人机械装调仿真软件具体为一套模拟工业机器人拆卸、安装、调试过程的虚拟仿真软件，其作用是在进行实物拆装、调试之前，操作人员在仿真软件中模拟机械拆装，熟悉工业机器人的拆装方法和顺序，避免因拆装操作的问题导致机械元件损坏，在完成工业机器人装配之后，在仿真软件中编写调试程序，仿真软件可以进行碰撞检测，并判断工业机器人的运动轨迹是否合理，操作人员根据仿真结果修改程序，直至完成指定任务，自动生成工业机器人可执行的程序，然后导入工业机器人实物中运行调试，仿真软件可以极大地降低工业机器人与周边设备发生碰撞的概率，减少设备的损坏。

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