CN221651053U - 一种模块化可编程工业机器人实训平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化可编程工业机器人实训平台，包括工业机器人和实训台，所述工业机器人设置在实训台上，所述实训台的上表面设置有控制台，所述控制台包含触摸屏、可编程序控制器、交换机，所述实训台下方设置有设备存储及工具存储空间，实训台上通过磁吸固定的方式设置有斜面轨迹模块、平面轨迹模块、立体仓库模块、供料传输模块、夹具库模块、码垛模块、分度盘模块、视觉模块、挤压料仓模块，所述功能模块上设置有通信组件，所述控制台通过采集通信组件数据，将功能模块的工作状态和工业机器人运动轨迹在控制台触摸屏上同步显示和储存，并实时与控制台内置的标准操作相比对，实现操作时的指引和操作后复盘，便于学员提高操作技能。

Description

一种模块化可编程工业机器人实训平台

技术领域

本实用新型属于工业控制技术领域，特别是涉及一种模块化可编程工业机器人实训平台。

背景技术

随着机器人在各行业的广泛应用，工业机器人教学实训平台也应运而生，目前工业机器人实训平台存在以下问题，工业机器人集成设备实训过程中，容易误操作导致工业机器人与外围设备发生碰撞而陷入卡死状态，使用工具拆装外围设备不仅影响正常实训教学时间，同时碰撞也会导致外围设备损坏，甚至损坏工业机器人本体；当前设备实训台大小固定，不能根据具体的教学要求调整实训台的大小及位置，当前机器人实训平台便利性及数字化应用能力较差的问题。

实用新型内容

本发明的目的在于解决目前市场上实训平台存在的缺陷，使用强磁铁方式组合实训台、基座和托盘等设备，实现功能快速切换的同时，可减少设备发生碰撞对设备造成的伤害。

同时实训平台上的操作模块中安装通讯组件，通过控制台采集操作模块的工作状态及工业机器人运动轨迹，实现离线软件与实体设备的同步显示及评分，有助于解决实体调试过程中的问题点。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种模块化可编程工业机器人实训平台，包括工业机器人、实训台、控制台、功能模块；所述工业机器人设置在实训台上表面，所述工业机器人前端设置有可拆卸的快换夹具；所述控制台设置在实训台上表面，所述控制台包含触摸屏、可编程序控制器、交换机；所述功能模块通过磁吸方式固定在实训台上表面，所述功能模块包括供料传输模块、挤压料仓模块、分度盘模块、码垛模块、轨迹模块，所述供料传输模块用于储存、运输物料模块；所述功能模块内置有通信组件，所述控制台采集所述通信组件数据，将所述功能模块的工作状态和工业机器人运动轨迹在触摸屏上同步显示。

进一步地，所述实训台上通过磁吸固定的方式设置有立体仓库，X方向滑台及Z方向滑台由步进电机驱动，驱动180°开闭手指气缸抓取或放置物料；

进一步地，所述工业机器人下方设置有外部轴导轨，所述外部轴导轨上设置有伺服电机，驱动所述工业机器人沿外部轴导轨左右移动，以扩大工业机器人的作业范围。

进一步地，所述快换夹具包括双头轨迹快换夹具、吸盘气缸快换夹具、圆形快换夹具和打磨快换夹具。

进一步地，所述实训台上通过磁吸固定的方式设置有夹具库，用来储存和固定所述双头轨迹快换夹具、吸盘气缸快换夹具、圆形快换夹具和打磨快换夹具，设置所述夹具库有常用工具固定存放位置，便于可视化管理。

进一步地，所述压料仓模块用于提供圆形物料模块，所述挤压料仓模块包括平面控制支架、圆形料仓、步进滑台、推料盘和电感式传感器。

进一步地，所述物料模块包括不同颜色的方形物料、L形物料、圆形物料、三角形物料、料盒和料盒盖。

进一步地，所述轨迹模块包括平面轨迹模块和斜面轨迹模块。

进一步地，所述实训台可灵活组合多个，扩大实训面积及更改布局，所述实训台底端对称设置有带锁定轮。

由于采用了以上技术方案，使本申请具有的有益效果在于：

本实用新型可以通过组合实训台数量，扩大操作范围，使用强磁铁方式组合实训台、基座和托盘等设备，实现功能快速切换的同时，可减少设备发生碰撞对设备造成的伤害，通过控制台获取和控制功能模块内置的通讯组件，实现实体操作过程中功能模块轨迹在控制台触摸屏同时显示和储存，有助于解决实体调试过程中的问题点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的双头轨迹快换夹具；

图3为本实用新型双头支架与定位针座爆炸图；

图4为本实用新型的吸盘气缸快换夹具；

图5为本实用新型的打磨快换夹具；

图6为本实用新型的圆形快换夹具；

图7为本实用新型的控制台立体图；

图8为本实用新型的控制台内剖图；

图9为本实用新型的平面控制支架结构图；

图10为本实用新型的平板固定架与型材连接处爆炸图；

图11为本实用新型的立体仓库结构图；

图12为本实用新型的码垛模块；

图13为本实用新型的供料传输模块；

图14为本实用新型的挤压料仓模块；

图15为本实用新型的分度盘模块；

图16为本实用新型的平面轨迹模块；

图17为本实用新型的轨迹平板与定位针座爆炸图；

图18为本实用新型的斜面轨迹模块；

图19为本实用新型的夹具库结构图；

图20为本使用新型的料盒和料盒盖爆炸图；

图中标记说明：1为工业机器人；2为实训台；3为控制台；4为平面控制支架；5为立体仓库；6为码垛模块；7为供料传输模块；8为挤压料仓模块；9为分度盘模块；10为视觉模块；11为平面轨迹模块；12为斜面轨迹模块；13为夹具库；14为外部轴导轨；15为快换工具盘；16为快换连接件；17为第一双头支架；18为笔槽固定；19为绘制工具；20为第一定位针座；21为伞状定位针；22为第一手指气缸；23为夹爪；24为吸盘；25为直流电机；26为电机支架；27为打磨头；28为第二手指气缸；29为弧形夹爪；30为第一强磁铁；31为触摸屏；32为急停开关；33为通信接口；34为电源开关；35为可编程序控制器；36为交换机；37为第二双头支架；38电机快换支架；41为平板固定架；42为模块固定结构；43为型材；44为电源接口；45为气源接口；46为通讯组件；47为固定平板；48为第二强磁铁；49为平头螺钉；51为第一电感式传感器；52为立体仓库支架；53为物料放置平台；54为模块安装平板；55为X方向滑台；56为Z方向滑台；57为180°开闭手指气缸；58为步进驱动器；59为Y方向气缸；61为码垛托盘；62为工件凹槽；63为坐标系标记；71为料仓；72为推料气缸；73为张紧轮；74为传输带；75为同步轮；76为直流电机；77为推料杆；78为背景光源；81为第二电感式传感器；82为圆形料仓；83为推料盘；84为料仓托盘；85为步进滑台；91为物料检测模块；92为分度盘托架；93为手指气缸夹爪；94为伺服电机；95为第三电感式传感器；111为第二坐标系标记；112为轨迹平板；114为运动轨迹；121为第三坐标系标记；122为斜面轨迹平板；123为运动轨迹；124为角度固定件；131为夹具库平板；132为金属传感器；133为内六角固定槽；134为夹具固定槽；135为料盒；136为料盒盖；137为第三强磁铁；138为第四强磁铁；140为带锁定轮。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种模块化可编程工业机器人实训平台，包括工业机器人1、实训台2、控制台3、外部轴导轨14、功能模块，功能模块包括供料传输模块7、挤压料仓模块8、分度盘模块9、码垛模块6、轨迹模块，所述模块位置根据实训要求灵活设置，供料传输模块7用于提供、运输物料模块，挤压料仓模块8用于提供圆形物料模块，如图20所示，物料模块包含不同颜色的方形物料、L形物料、圆形物料、三角形物料、料盒135和料盒盖136，本实施例中，料盒135与料盒盖136通过第三强磁铁137相固连，可模拟工件焊接或涂胶后装配效果，实训台上表面四周设置有光栅，当设备处于自动运行时，有人进入工作区域时给予信号以防止出现危险。

本实施例中，工业机器人1固定在外部轴导轨14上，外部轴导轨14固定在实训台2上，外部轴导轨14上安装有伺服电机，伺服电机可以驱动工业机器人1左右移动，以扩大工业机器人1的作业范围。

如图1-6所示，工业机器人1安装在实训台2上表面，工业机器人1前端设置有可拆卸的快换工具母盘，工具快换夹具有不同类型，包括双头轨迹快换夹具、吸盘气缸快换夹具、圆形快换夹具和打磨快换夹具可根据需求更换使用，本实施例中，双头轨迹快换夹具包括快换工具盘15、快换连接件16、第一双头支架17、绘制工具19、笔槽固定18、第一定位针座20、伞状定位针21，快换工具盘15与安装在工业机器人1法兰盘上的快换工具母盘相配合使用，使用气路控制二者之间的抓紧及松开，快换工具盘15下方连与快换连接件16上相连，快换连接件16下端设置有双头支架17，第一双头支架17一端设有笔槽固定18装置，笔槽固定18可将绘制工具19固定在双头轨迹快换夹具上，第一双头支架17另外一端设置有第一定位针座20和伞状定位针21，第一定位针座20通过磁性的方式固定在第一双头支架17上，第一定位针座20与第一双头支架17分别安装有第一强磁铁30，正常运行时二者可以稳定连接，当发生较大程度的碰撞或者误操作，碰撞力度较大时可自动分离第一定位针座20与第一双头支架17，从而保护设备，避免设备卡死等问题，本实施例中，第一定位针座20和伞状定位针21也可以以磁吸方式固定安装在分度盘模块9或平面轨迹模块11；吸盘气缸快换夹具包括快换工具盘15、快换连接件16、双头支架17，第二双头支架37一端安装第一手指气缸22和夹爪23，夹爪23配合第一手指气缸22实现工件的抓取，该夹爪23可根据不同实训内容及工件尺寸更换，第二双头支架37另外一端设置有吸盘24，吸盘24带有弹簧的真空吸盘，用于吸取工件；圆形快换夹具包括快换工具盘15、快换连接件16、第二手指气缸28、弧形夹爪29，使用时，第二手指气缸28驱动弧形夹爪29抓取圆形物料；打磨快换夹具包括快换工具盘15、快换连接件16，直流电机25通过电机支架26与电机快换支架38相固定，直流电机25前端安装打磨头27，直流电机25带动打磨头27旋转运动，打磨快换夹具用于打磨工件实训内容。

如图7、8所示，控制台包含触摸屏31、可编程序逻辑控制器35、交换机36、急停开关32、通信接口33、电源开关34，控制台3可以采集通信组件46数据及工业机器人运行轨迹数据，将功能模块的工作状态及工业机器人运动轨迹在控制台触摸屏31上同步显示并储存，急停开关32可通过控制台3控制机器人1停止运动。

如图1、图9、图10所示，功能模块通过磁吸方式固定在实训台2上表面，功能模块内置有通信组件46，功能模块通过下方的平面控制支架4与实训台2通过磁吸方式固定连接，平面控制支架4由平板固定架41、型材43、模块固定结构42、固定平板47组成，其中，固定平板47上设置有电源接口44、气源接口45和通信组件46，通信组件46实现有线或无线方式与可编程序控制器35等外部设备通信，并可连接传感器或执行器等设备以实现I/O控制，本实施例中，平板固定支架41一端与型材43通过平头螺钉49相固连，本实施例中螺钉49为平头螺钉，平头螺钉49上设有第二强磁铁48，平板固定架41与功能平板上的强磁铁48配合，固定功能平板。平面控制支架4底端通过带强磁铁的模块固定结构42与实训台2中安装的强磁固定模块连接。

如图11所示，立体仓库5通过磁吸的方式固定在实训台2上，立体仓库5储存和放置料盒，立体仓库5包括平面控制支架4和立体仓库支架52，立体仓库支架52由3×2个物料工位组成，该支架可根据图纸安装在不同方向，其中立体仓库支架52通过磁吸的方式与平面控制支架4固连，立体仓库支架52上设置有物料放置平台53、第一电感式传感器51、模块安装平板54、X方向滑台55；Z方向滑台56、Y方向气缸59、180°开闭手指气缸57，立体仓库5可实现收纳料盒和物料，模块安装平板54用于固定立体仓库5所需安装电气设备位置，并内置第二强磁铁48以实现与平面控制支架4的快速安装，其中X方向滑台55主要由丝杆和步进电机所组成，用于控制夹爪气缸的横向位置，其长度覆盖立体仓库支架52和物料放置平台53，在滑台的带动下在放置物料的位置间移动，当Y方向气缸59缩回时不与立体仓库5发生碰撞，Y方向气缸59伸出且180°开闭手指气缸57关闭时可抓取工件物料，步进驱动器安装在平板下方，用于驱动步进电机，电感式传感器51用于检测工件物料是否放置到位。

如图12所示，码垛模块6由码垛托盘61和平面控制支架4组成，码垛托盘61的下方设置有第二强磁铁48，与平面控制支架4上的平板固定架41上方的第二强磁铁48相互作用使码垛托盘61固定在平面控制支架上，本实施例中，码垛托盘61上还设有工件凹槽62、第一坐标系标记63，标注码垛托盘61方向，用于辅助工业机器人1完成用户坐标系示教，使用时，操作工业机器人1运动到码垛模块6上方进行码垛操作练习。

如图13所示，供料传输模块7包括平面控制支架4、传感器、料仓71、推料气缸72、张紧轮73、传输带74、同步轮75、直流电机76、推料杆77、背景光源78，传感器设置在料仓71底部，使用时方型物料、圆形无料或L形物料从料仓71顶部的入料口进入，传感器检测到物料后，推料气缸72将物料推送至输送带74上，输送带74末端传感器感应到物料后，工业机器人1则可以将物料取走，通过供料传输模块7可以对零件进行运输，以便进行单项实训操作训练。背景光源78用于辅助视觉模块检测物料形状，及矫正物料抓取位置。

如图14所示挤压料仓模块8用于提供圆柱形的物料，包括平面控制支架4、步进滑台85、圆形料仓82、推料盘83、料仓托盘84，步进滑台85由丝杆、步进电机、线性导轨组成，在步进电机驱动下可实现滑块的往返运动，料仓托盘84通过磁吸的方式固定在平面控制支架上方，料仓托盘84上设置有圆形料仓82，圆形料仓82横向放置圆形物料的料仓，其长度可根据项目需要调整，圆形料仓82前方设置有推料盘83，推料盘83安装在滑台上，其伸出部分可将物料推出，凹槽处可放置圆形或方形物料，或者料盒，使用时步进滑台85带动推料盘83运动，圆形料仓82两侧安装通过螺钉固定有电感式传感器81，用于检测滑台上滑块位置，用于辅助定位滑块位置，使用时，工业机器人1通过夹具将挤压料仓模块8提供的圆柱形的物料进行夹取并移动到合适位置。圆柱形物料以磁吸方式连接在一起，以模拟物料被挤压后不会散开效果。

如图15所示，分度盘模块9包括平面控制支架4、物料检测模块91、电感式传感器、手指气缸、分度盘托架92、手指气缸夹爪93、伺服电机94、分度盘模块9完成零部件装配及加工仿真实训，伺服电机94驱动分度盘旋转运动，平面控制支架上设置有通讯组件46，可以提供控制及检测信号，分度盘模块9由伺服电机驱动旋转，分盘上有4个互成90°的托盘工位所构成，且每个托盘留有3个过孔以安装螺丝，螺丝安装的高低顺序在电感式传感器检测下可呈现不同的编码效果，以实现旋转位置及工位号的判定，物料检测模块91用于检测当前工位上料盒135内是否有物料，可安装电感式传感器或电容式传感器以实现不同的实训目的，其另外一边安装由磁吸第一定位针座20和伞状定位针21组合体以模拟点胶装置或者焊接装置，以扩展实训内容，使用检测功能时，电感式传感器95可检测分度盘上螺丝的高度以实现编号检测，指气缸夹爪93固定在分度盘上，随着分度盘旋转，手指气缸上可更换不同的配件以实现功能性复用。

如图16、17、18所示，平面轨迹模块11包括平面控制支架4和轨迹平板112，轨迹平板以磁吸的方式固定在平面控制支架4上方，斜面轨迹模块12中轨迹平板通过角度固定件124固定在简化后的平面控制支架4上，轨迹平板上方设置有第二定位针座20及各种运动轨迹114，第二定位针座20通过磁性的方式固定在轨迹平板上，避免学员在操作过程中出现误操作从而损坏设备，当碰撞力度超过第四强磁铁138吸力则可以自动脱离，使用时，通过控制工业机器人1的伞状定位针21沿着运动轨迹114移动，可以对学员进行工业机器人1的轨迹实训，以提高学员对工业机器人1的操作熟练度。简化版平面控制支架4可更换不同的轨迹平板以实现功能的扩展，例如更换为码垛托盘61后增加了工业机器人操作的复杂度，锻炼学员在复杂工况下对工业机器人的操作能力。

本实施例中，实训台上以角码固定的方式设置有视觉模块10，视觉模块10包括视觉相机固定安装件和视觉相机，配合背景光源78，视觉模块10可以检测产品颜色、轮廓、大小，以判断物料是否为良品。

如图19所示，夹具库13包含平面控制支架4、夹具库平板131、金属传感器132、内六角固定槽133、夹具固定槽134，其中夹具库平板131以磁吸的方式固定在平面控制支架4上，多个金属传感器132固设在夹具库平板131上，金属传感器132用于检测夹具是否放置在指定位置，当底座为带控制器版本时，可将当前夹具是否存在信号发送给可编程序控制器35，本实施例中金属传感器132有四个，夹具库平板131上方设置有内六角固定槽133、夹具固定槽134，用来存放各种工具和快换夹具。

本实施例中，实训台2可灵活组合多个，扩大实训面积的同时满足不同项目需求，以符合教学过程中教学活动需求，控制台3设置在实训台2上表面，实训台2底端对称设置有带锁定轮140，方便实训台2的移动和稳定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，包括工业机器人(1)、实训台(2)、控制台(3)、功能模块；

所述工业机器人(1)设置在实训台(2)上表面，所述工业机器人(1)前端设置有可拆卸的快换夹具；

所述控制台(3)设置在实训台(2)上表面，所述控制台(3)包含触摸屏(31)、可编程序控制器(35)、交换机(36)；

所述功能模块通过磁吸方式固定在实训台(2)上表面，所述功能模块包括供料传输模块(7)、挤压料仓模块(8)、分度盘模块(9)、码垛模块(6)、轨迹模块，所述供料传输模块(7)用于储存、运输物料模块；

所述功能模块内置有通信组件(46)，所述控制台(3)采集所述通信组件(46)数据，将所述功能模块的工作状态和工业机器人(1)动作轨迹在触摸屏(31)上同步显示。

2.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，所述实训台(2)上通过磁吸固定的方式设置有立体仓库(5)，所述立体仓库(5)用来储存和放置物料模块及料盒(135)。

3.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述工业机器人(1)下方设置有外部轴导轨(14)，所述外部轴导轨(14)上设置有伺服电机，驱动所述工业机器人(1)沿外部轴导轨(14)左右移动，以扩大工业机器人(1)的作业范围。

4.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述快换夹具包括双头轨迹快换夹具、吸盘气缸快换夹具、圆形快换夹具和打磨快换夹具。

5.根据权利要求4所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述实训台(2)上通过磁吸固定的方式设置有夹具库(13)，用来储存和固定所述双头轨迹快换夹具、吸盘气缸快换夹具、圆形快换夹具和打磨快换夹具。

6.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述压料仓模块(8)用于提供圆形物料模块，所述挤压料仓模块(8)包括平面控制支架、圆形料仓(82)、步进滑台(85)、推料盘(83)和电感式传感器(81)。

7.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述物料模块包括不同颜色的方形物料、L形物料、圆形物料、三角形物料、料盒(135)和料盒盖(136)。

8.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述轨迹模块包括平面轨迹模块(11)和斜面轨迹模块(12)。

9.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述实训台(2)上安装有视觉模块(10)，所述视觉模块包括视觉相机和视觉相机固定安装件。

10.根据权利要求1所述的一种模块化可编程工业机器人实训平台，其特征在于，所述实训台(2)可灵活组合多个，扩大实训面积及更改布局，所述实训台(2)底端对称设置有带锁定轮(140)。