一种工业机器人应用领域一体化教学创新平台

摘要

本发明提供一种工业机器人应用领域一体化教学创新平台，其特征在于包括其特征在于包括控制系统、标准实训台、功能模块、工业机器人本体、视觉检测模块、人机交互系统，本发明通过控制系统、标准实训台、功能模块、工业机器人本体、视觉检测模块、人机交互系统之间的配合使用，使得工业机器人应用领域一体化教学创新平台具有丰富的教学模块，能够实现机器人的自动更换夹具，自动取料，装配，视觉检测，存料等功能，并通过紧凑的模块化设计，使得平台集成了丰富的教学功能，提高了其应用性和教学实训的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种工业机器人应用领域一体化教学创新平台。

背景技术

工业机器人应用领域一体化教学创新平台是一种既能胜任机电类专业教学实验，又能进行相关专业职业技能训练、考评的平台，特别针对于近年来国务院启动的1+X证书制度；现有的工业机器人实训平台包含工业机器人、智能视觉系统、伺服电气系统、PLC控制系统、机械机构及气动机构，可以实现对高速传输的工件进行分拣、检测、搬运等操作，可进行机器人编程、机械组装、电气设计(PLC、智能视觉)等训练，适合高校相关专业的实训教学、工程训练及技能比赛；然而，现有的机器人实训平台价格较高，且为单一功能设置，无法满足对多种操作的实际教学和技能训练，并且成本较大，因此基于上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种工业机器人应用领域一体化教学创新平台，其特征在于包括控制系统、标准实训台、功能模块、工业机器人本体、视觉检测模块、人机交互系统，所述标准实训台呈长方体结构，所述标准实训台的顶部分别设置有工业机器人本体、功能模块、视觉检测模块，所述工业机器人本体设置在标准实训台的中间位置，所述工业机器人本体的左侧设置有功能模块，所述工业机器人本体的右侧设置有视觉检测模块，所述标准实训台上安装有快换支架，所述视觉检测模块通过快换支架安装在标准实训台上，所述功能模块的后侧设置有人机交互系统，所述人机交互系统包括触摸屏和按钮指示灯，所述标准实训台的内部设置有控制系统，所述控制系统与工业机器人本体、视觉检测模块、功能模块、人机交互系统通信连接，所述的工业机器人本体为负载为3kg的6自由度工业机器人；

所述标准实训台由铝合金材质制成，所述标准实训台的四个侧壁分别安装有门板，该门板内部镶嵌有玻璃，所述标准实训台的底部安装有钣金；

所述功能模块由快换工具模块、旋转供料模块、伺服变位模块、井式供料模块、皮带输送模块、立体仓储模块、原料仓储模块、码垛模块、涂胶模块、绘图模块、RFID智能模块、行走轴模块、雕刻模块和打磨模块组成，所述快换工具模块与旋转供料模块连接，所述旋转供料模块与伺服变位模块连接，所述伺服变位模块与井式供料模块连接，所述井式供料模块与皮带输送模块连接，所述皮带输送模块与立体仓储模块连接，所述立体仓储模块与原料仓储模块连接，所述原料仓储模块与码垛模块连接，所述码垛模块与涂胶模块连接，所述涂胶模块与绘图模块连接，所述绘图模块与RFID智能模块连接，所述RFID智能模块与行走轴模块连接，所述行走轴模块与雕刻模块连接，所述雕刻模块与打磨模块连接；

所述快换工具模块由快换底座、激光笔、绘图笔、平口两爪夹具及弧口夹爪工具组成，底板上通过支撑架安装有快换底座，所述快换底座上分别安装有平口两爪夹具、激光笔、弧口夹爪夹具、绘图笔，所述平口两爪夹具的右侧安装有弧口夹爪夹具，所述弧口夹爪夹具的后侧安装有绘图笔，所述绘图笔的左侧安装有激光笔；

所述旋转供料模块由安装底板、支撑架、步进电机、步进驱动器、检测传感器组成，所述安装底板上安装有支撑架，所述支撑架的顶部安装有步进驱动器，所述步进驱动器与步进电机连接，所述支撑架的侧壁安装有检测传感器；

所述伺服变位模块上安装有RFID智能模块；

所述井式供料模块安装在标准实训台的右端正前方与视觉检测模块的后侧；

所述皮带输送模块安装在标准实训台的右侧正前方与视觉检测模块的后方；

所述立体仓储模块安装在标准实训台的右后方；

所述原料仓储模块安装在工业机器人本体的右前方；

所述码垛模块安装在工业机器人本体的正前方；

所述绘图模块位于工业机器人本体的正前方；

所述行走轴模块安装在工业机器人底座上并与标准实训台连接；

所述控制系统包括主控系统和外围控制套件，所述主控系统为西门子PLC，所述主控系统均布置在标准实训台的内部，所述外围控制套件包含气源控制套件和三色警示灯,所述三色警示灯安装在标准实训台左后方的边缘处。

本发明的有益效果为：本发明通过控制系统、标准实训台、功能模块、工业机器人本体、视觉检测模块、人机交互系统之间的配合使用，使得工业机器人应用领域一体化教学创新平台具有丰富的教学模块，能够实现机器人的自动更换夹具，自动取料，装配，视觉检测，存料等功能，并通过紧凑的模块化设计，使得平台集成了丰富的教学功能，提高了其应用性和教学实训的效果。

附图说明

图1为本发明整体图；

图2为本发明快换底座示意图；

图3为本发明涂胶模块示意图；

图4为本发明雕刻模块示意图；

图5为本发明快换工具模块示意图；

图6为本发明打磨模块示意图；

图7为本发明绘图模块示意图；

图8为本发明井式供料和皮带输送模块示意图；

图9为本发明伺服变位模块和RFID智能模块示意图；

图10为本发明旋转供料模块示意图；

图11为本发明原料仓储模块示意图；

图12为本发明立体仓储模块示意图；

图13为本发明码垛模块示意图；

图14为本发明行走轴模块示意图。

如图，控制系统(1)、标准实训台(2)、功能模块(3)、工业机器人本体(4)、视觉检测模块(5)、人机交互系统(6)、快换工具模块(5-1)、快换底座(2-1)、支撑架、检测传感器、激光笔(5-3)、绘图笔(5-5)、平口两爪夹具(5-2)及弧口夹爪工具(5-4)、旋转供料模块(10-1)、伺服变位模块(9-2)、井式供料模块(8-1)、皮带输送模块(8-2)、立体仓储模块(12-1)、原料仓储模块(11-1)、码垛模块(13-1)、涂胶模块(3-1)、绘图模块(7-1)、RFID智能模块(9-1)、行走轴模块(14-1)、雕刻模块(4-1)和打磨模块(6-1)。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种工业机器人应用领域一体化教学创新平台，其特征在于包括控制系统1、标准实训台2、功能模块3、工业机器人本体4、视觉检测模块5、人机交互系统6，标准实训台2呈长方体结构，标准实训台2的顶部分别设置有工业机器人本体4、功能模块3、视觉检测模块5，工业机器人本体4设置在标准实训台2的中间位置，工业机器人本体4的左侧设置有功能模块3，工业机器人本体4的右侧设置有视觉检测模块5，标准实训台2上安装有快换支架，视觉检测模块5通过快换支架安装在标准实训台2上，功能模块3的后侧设置有人机交互系统6，人机交互系统6包括触摸屏和按钮指示灯，标准实训台2的内部设置有控制系统1，控制系统1与工业机器人本体4、视觉检测模块5、功能模块3、人机交互系统6通信连接，的工业机器人本体4为负载为3kg的6自由度工业机器人；

标准实训台2由铝合金材质制成，标准实训台2的四个侧壁分别安装有门板，该门板内部镶嵌有玻璃，标准实训台2的底部安装有钣金；

功能模块3由快换工具模块5-1、旋转供料模块10-1、伺服变位模块9-2、井式供料模块8-1、皮带输送模块8-2、立体仓储模块12-1、原料仓储模块11-1、码垛模块13-1、涂胶模块3-1、绘图模块7-1、RFID智能模块9-1、行走轴模块14-1、雕刻模块4-1和打磨模块6-1组成，快换工具模块5-1与旋转供料模块10-1连接，旋转供料模块10-1与伺服变位模块9-2连接，伺服变位模块9-2与井式供料模块8-1连接，井式供料模块8-1与皮带输送模块8-2连接，皮带输送模块8-2与立体仓储模块12-1连接，立体仓储模块12-1与原料仓储模块11-1连接，原料仓储模块11-1与码垛模块13-1连接，码垛模块13-1与涂胶模块3-1连接，涂胶模块3-1与绘图模块7-1连接，绘图模块7-1与RFID智能模块9-1连接，RFID智能模块9-1与行走轴模块14-1连接，行走轴模块14-1与雕刻模块4-1连接，雕刻模块4-1与打磨模块6-1连接；

快换工具模块5-1由快换底座2-1、激光笔5-3、绘图笔5-5、平口两爪夹具5-2及弧口夹爪工具5-4组成，底板上通过支撑架安装有快换底座2-1，快换底座2-1上分别安装有平口两爪夹具5-2、激光笔5-3、弧口夹爪夹具、绘图笔5-5，平口两爪夹具5-2的右侧安装有弧口夹爪夹具，弧口夹爪夹具的后侧安装有绘图笔5-5，绘图笔5-5的左侧安装有激光笔5-3；

旋转供料模块10-1由安装底板、支撑架、步进电机、步进驱动器、检测传感器组成，安装底板上安装有支撑架，支撑架的顶部安装有步进驱动器，步进驱动器与步进电机连接，支撑架的侧壁安装有检测传感器；

伺服变位模块9-2上安装有RFID智能模块9-1；

井式供料模块8-1安装在标准实训台2的右端正前方与视觉检测模块5的后侧；

皮带输送模块8-2安装在标准实训台2的右侧正前方与视觉检测模块5的后方；

立体仓储模块12-1安装在标准实训台2的右后方；

原料仓储模块11-1安装在工业机器人本体4的右前方；

码垛模块13-1安装在工业机器人本体4的正前方；

绘图模块7-1位于工业机器人本体4的正前方；

行走轴模块14-1安装在工业机器人底座上并与标准实训台2连接；

控制系统1包括主控系统和外围控制套件，主控系统为西门子PLC，主控系统均布置在标准实训台2的内部，外围控制套件包含气源控制套件和三色警示灯,三色警示灯安装在标准实训台2左后方的边缘处。

实施例2

本发明的使用原理：工业机器人本体4为负载为3kg的6自由度工业机器人，重复定位精度≤±0.02mm，采用工业以太网通信和周边设备进行数据交互，可选配不同品牌的工业机器人；快换工具模块5-1可根据实训项目由机器人自动更换夹具，完成不同实训考核内容；旋转供料模块10-1采用步进驱动旋转供料，用于机器人协同作业，完成供料及中转任务；伺服变位模块9-2，变位机采用西门子V90系列伺服驱动，总线通信，全闭环控制，模拟工业机器人进行装配和RFID识别工序，物料内嵌入芯片，并通过总控与机器人通信，可以与其他模块进行组合，完成不同的实训任务；井式供料模块8-1用于完成中转法兰和输出法兰自动落料及推料；皮带输送模块8-2用于完成工件的输送任务，可与井式供料模块8-1及视觉检测模块5配合使用，共同完成中转法兰和输出法兰的落料、传输及检测等任务；其中三相异步电机采用西门子V20系列变频器驱动；立体仓储模块12-1用于存储两种物料，每个库位安装有检测传感器，实时掌握库位物料信息，该模块通过PROFINET工业以太网与控制系统1连接；原料仓储模块11-1用于存放柔轮、波发生器、轴套，机器人末端夹爪分别拾取至旋转供料模块10-1进行装配；码垛模块13-1可以让工业机器人通过吸附工具按程序要求对码垛物料进行码垛实训，物料上下表面设有定位结构，可精确完成物料的码垛、解垛；涂胶模块3-1可以让工业机器人通过涂胶工具，完成涂胶任务；工业机器人通过末端绘图笔5-5进行绘图示教任务，可完成不同角度指定图形的绘制任务；视觉检测模块5可与皮带输送模块8-2配合使用，完成中转法兰和输出法兰的定位识别；人机交互系统6包含触摸屏和按钮指示灯，其中按钮指示灯具有设备开关机，模式切换、电源状态指示、设备急停等功能，触摸屏选用西门子KTP700面板，用于设备的数据监控操作；RFID智能模块9-1用于物料内嵌芯片的读取与写入，并通过总控与机器人通信，可以与其他模块进行组合，完成不同的实训任务；RFID阅读器和RFID通讯模块选用西门子品牌；行走轴模块14-1用于工业机器人配合第七轴的应用学习，可配合机器人完成多种综合实训任务。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。