CN206236307U - 一种多机器人教学实训平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多机器人教学实训平台，包括实训桌、逻辑控制单元、以及安装在实训桌上的上料单元、分拣单元和搬运单元；所述上料单元、分拣单元和搬运单元依次设置，所述逻辑控制单元安装在实训桌内，分别与上料单元、分拣单元和搬运单元连接；本实用新型包括安装在实训桌上的流水线式的上料单元、分拣单元和搬运单元，这三个单元分别对物料完成排列上料、检测和分拣、以及搬运到指定地方的工作；另外，实训桌内还安装了逻辑控制单元，通过收集上料光电传感器、机器视觉装置和送料光电传感器的反馈信息，用于控制和协调上料单元、分拣单元和搬运单元配合工作。本实用新型的结构简单、体积小、重量轻，十分适用于教学展示和实训操作。

Description

一种多机器人教学实训平台

技术领域

本实用新型涉及机器人及教学设备领域，尤其涉及一种用于向学生展示并可以实际操作的多机器人组合式教学实训平台。

背景技术

随着中国劳动力成本的提升，传统制造业亟待通过生产自动化的方式来实现转型升级，而各地政府也相继出台支持“机器换人”的政策。同时，在2014年中国已成为世界上最大的机器人市场，并呈持续增长的趋势。基于此，自动化行业对掌握机器人开发、应用、维护等技术的人才有着极大的需求，而相应的教学实训装置对培养此类人才起着重要的作用。目前市面上的机电一体化实训平台大多只有一台六自由度的工业机器人，这种工业机器人体积大、重量重、惯性大，并不适用于教学实训中，而且还缺少了在生产、装配等任务中常用的Delta并联机器人和SCARA机器人，难以对机器人行业相关的人才起到全面综合的知识技能培训。因此，研制一套应用多种不同构型的机器人实现上料、分拣、搬运等任务的教学实训平台装置对人才的培养、行业的需求有着实际的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻的一体化多机器人组合式教学实训平台。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种多机器人教学实训平台，主要包括实训桌、逻辑控制单元、以及安装在实训桌上的上料单元、分拣单元和搬运单元。所述上料单元、分拣单元和搬运单元依次设置，形成流水线。所述逻辑控制单元安装在实训桌内，分别与上料单元、分拣单元和搬运单元连接，用于调整各单元的工作情况，使之相互配合。

具体的，所述上料单元包括上料架、以及安装在上料架上的振动盘、水平前后运动的第一直线气缸、竖直上下运动的第二直线气缸、出料定位板、第一真空吸盘和上料光电传感器。所述第一直线气缸固定在振动盘的上方，第二直线气缸安装在第一直线气缸的滑台上，第一真空吸盘安装在第二直线气缸的活塞杆末端上。所述上料光电传感器和出料定位板均设置在振动盘的出料口处，用于检测和定位物料。工作时，振动盘内的物料在震动下到达出料口处，被出料定位板挡住，出料光电传感器检测到出料口有物料，将信息反馈给逻辑控制单元，逻辑控制单元通过第一直线气缸和第二直线气缸驱动第一真空吸盘到出料口处吸取物料，并将物料放到输送机构上。

具体的，所述分拣单元包括用于物料分拣的四自由度的Delta机器人、用于捕捉物料大小和姿态的机器视觉装置和输送机构。所述输送机构的一端与上料单元的出料处连接，另一端与搬运单元连接。所述机器视觉装置和Delta机器人安装在输送机构上方，用于捕捉物料的姿态并进行分拣。

其中，所述输送机构包括输送电机、链轮减速器、皮带轮、输送带、分料槽和送料光电传感器。所述链轮减速器的输入端与输送电机连接，输出端与皮带轮传动连接，输送电机通过链轮减速器带着皮带轮转动。所述皮带轮至少安装两个，分别位于输送机构的前后端，所述输送带安装在皮带轮上，由皮带轮驱动运送物料。所述分料槽位于输送带的末端，物料被分拣后进入对应的料槽。所述送料光电传感器安装在分料槽上，用于确定物料的位置。优选的，所述输送电机采用结构简单、制造方便、运行性能好、性价比较高的三相异步电动机。

所述Delta机器人包括第一机架、以及安装在第一机架上的Delta机器人本体、用于控制Delta机器人本体的第一控制器和第二真空吸盘。所述第一机架设置在输送机构上，Delta机器人本体作为执行部件位于输送机构上方，对来料进行分拣。所述第一控制器设置在实训桌内，分别与Delta机器人本体和第二真空吸盘连接，通过控制第二真空吸盘一吸一放的形式进行物料分拣。为了减轻机器人的重量，减少惯性，避免发生安全事故，所述Delta机器人本体采用结构简单、重量轻的舵机来驱动。所述第二真空吸盘安装在Delta机器人本体的第四轴(第四自由度)的舵机上。

所述机器视觉装置包括用于处理捕捉图像的图像处理模块、视觉控制器、工业相机和相机镜头。所述工业相机安装在第一机架上，所述相机镜头安装在工业相机上，所述视觉控制器分别与工业相机、图像处理模块和逻辑控制单元连接，将图像数据反馈给图像处理模块处理。

具体的，所述搬运单元包括用于搬运物料的四自由度的SCARA机器人和用于放置物料的回转机构。所述SCARA机器人位于输送机构的末端，将分拣好的物料搬运至回转机构上。

其中，所述SCARA机器人包括第二机器人本体、第二控制器和第二真空吸盘。所述第二机器人本体安装在输送机构的末端，与第二控制器连接，由第二控制器控制其动作。所述第二控制器安装在实训桌内，与逻辑控制单元连接。所述第二真空吸盘安装在第二机器人本体上，作为第二机器人本体吸取物料的执行部件。

所述回转机构包括步进电机、联轴器、回转平台、基座和第三控制器。所述步进电机安装在基座上，所述回转平台通过联轴器与步进电机的输出轴连接；所述第三控制器设置在基座内，与步进电机连接，通过驱动步进电机来带动回转平台转动。

进一步的，所述逻辑控制单元主要由可编程控制器、断路器、接触器、继电器、接线端子台组成，所述可编程控制器、断路器、接触器、继电器和接线端子台分别连接，并集中安装在网孔板上。

本实用新型的工作过程和原理是：本实用新型包括安装在实训桌上的流水线式的上料单元、分拣单元和搬运单元，这三个单元分别对物料完成排列上料、检测和分拣、以及搬运到指定地方的工作；另外，实训桌内还安装了逻辑控制单元，通过收集上料光电传感器、机器视觉装置和送料光电传感器的反馈信息，用于控制和协调上料单元、分拣单元和搬运单元配合工作。本实用新型的结构简单、体积小、重量轻，十分适用于教学展示和实训操作。

与现有技术相比，本实用新型还具有以下优点：

(1)本实用新型包含了两台四自由度工业机器人，即Delta并联机器人和SCARA机器人，弥补了市面上机电类实训平台缺乏多台机器人或只有六自由度机器人的不足，让学生直观认识多台工业机器人的典型应用。

(2)本实用新型采用模块化思想设计，既可以同时运行全部模块，模拟一条自动化生产线，又可以单独运行模块，可自主搭配构成不同的教学实验。

(3)本实用新型包含的两台机器人均是小型机器人，即使在高速情况下也不会对使用者造成危险，安全性高。

(4)本实用新型提供丰富友好的人机界面，方便学生进实训平台各模块的控制。

(5)本实用新型包含上料、分拣、搬运工序，能全面而快速培养学生机器人运动控制、机器视觉、电气自动化、气动控制、高级语言编程等工业自动化方面的知识。

附图说明

图1是本实用新型所提供的多机器人教学实训平台的整体结构示意图。

图2是本实用新型所提供的上料单元的立体图。

图3是本实用新型所提供的分拣单元的立体图。

图4是本实用新型所提供的搬运单元的立体图。

上述附图中的标号说明：

1-上料单元、2-分拣单元、3-搬运单元、4-实训桌、1.1-振动盘、1.2-前后方向直线气缸、1.3-上下方向直线气缸、1.4-真空吸盘、1.5-出料定位板、1.6-上料光电传感器、2.1-Delta并联机器人、2.2-工业相机、2.3-相机镜头、2.4-输送带、2.5-送料光电传感器、2.6-分料槽、3.1-SCARA机器人、3.2-基座、3.3-回转平台。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实用新型涉及一种多机器人教学实训平台，包括上料单元1、分拣单元2、搬运单元3、逻辑控制单元和实训桌4，所述逻辑控制单元安装在实训桌4内部，其余单元依次安装在实训桌4上，形成流水线。

如图2所示，所述上料单元1由振动盘1.1、前后方向直线气缸1.2、上下方向直线气缸1.3、第一真空吸盘1.4、出料定位板1.5、上料光电传感器1.6组成。所述出料定位板1.5安装在振动盘1.1出料口处，所述上料光电传感器1.6安装在出料定位板1.5上，所述前后方向直线气缸1.2安装在出料定位板1.6上方，所述上下方向直线气缸1.3安装在前后方向直线气缸1.2的滑台上，所述第一真空吸盘1.4安装在上下方向直线气缸的活塞杆末端。振动盘1.1用于剔除掉竖立姿态的工件，并把其余工件整齐有序地排列到出料口处。前后方向直线气缸1.2和上下方向直线气缸1.3带着第一真空吸盘1.4到出料口取料，并放到输送带上。

如图3所示，所述分拣单元2由具有四自由度的Delta并联机器人2.1、机器视觉系统、输送机构组成。所述Delta并联机器人2.1主要由Delta机器人本体、机器人控制器、末端真空吸盘组成，所述末端真空吸盘安装在所述Delta并联机器人的第四轴(第四自由度)。所述机器视觉系统由视觉软件、视觉控制器、工业相机2.2、相机镜头2.3组成。所述直线输送机构由三相异步电动机、链轮减速器、皮带轮、输送带2.4、送料光电传感器2.5、分料槽2.6组成，所述送料光电传感器2.5安装在分料槽2.6上，所述分料槽2.6安装在输送带2.4的下游。所述直线输送机构安装在所述上料单元1出料处，所述Delta并联机器人2安装在所述输送机构上方，所述工业相机2.2安装在Delta并联机器人的机架上。物料在输送带2.4上向前输送，机器视觉系统对物料的尺寸和位置进行分析，并反馈结果到给逻辑控制单元，逻辑控制单元再控制Delta机器人进行分拣，物料最终进入分料槽2.6，送料光电传感器2.5检测到物料后通知SCARA机器人进行搬运。

如图4所示，所述搬运单元3由四自由度SCARA机器人3.1和回转机构组成。所述四自由度SCARA机器人3.1由SCARA机器人本体、机器人控制柜、末端吸盘组成。所述SCARA机器人的本体安装在分拣单元2下游，所述机器人控制柜安装在所述实训桌4内部。所述回转机构由步进电机、联轴器、回转平台3.3、基座3.2、控制器组成，所述步进电机安装在基座3.2内，所述联轴器与所述步进电机输出轴相连接，所述回转平台3.3安装在所述联轴器的法兰盘上，所述控制器安装在所述基座3.2的内部。逻辑控制单元接受到来自送料光电传感器2.5的信号后，驱动SCARA机器人本体到分料槽2.6取料，然后把物料放到回转平台3.3上，并根据物料的多少和摆放的密度来控制回转平台3.3转动的角度。

所述逻辑控制单元，主要由可编程控制器、断路器、接触器、继电器、接线端子台组成以及网孔板组成，以上所述电气元件集成在所述网孔板上，网孔板安装在所述实训桌4内部。

本平台的工作过程为：工件(象棋)任意地放置在所述上料单元1的振动盘1.1中，随后被整齐的排列在振动盘1.1的出料口处，所述上料光电传感器1.6检测到工件后，前后方向气缸1.2和上下方向气缸1.3的活塞杆2开始运动，使得吸盘运动至工件的上方，随后吸盘吸附起工件，所述两个气缸再次的组合运动使得工件被搬运至所述分拣单元2的输送机构上。工件在输送机构的上运动至所述工业相机2.2视场内，所述视觉软件计算出工件的位置、姿态和类型，随后引导所述Delta并联机器人2.1动态吸取工件，并将工件放置在分料槽2.6对应的料道中。分料槽2.6上的送料光电传感器2.5检测到工件后，所述搬运单元3的四自由度SCARA机器人3.1把工件(象棋)放置在回转机构的回转平台3.3(棋谱)上。所述回转平台3.3根据工件的摆放情况进行转动。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多机器人教学实训平台，其特征在于，包括实训桌、逻辑控制单元、以及安装在实训桌上的上料单元、分拣单元和搬运单元；所述上料单元、分拣单元和搬运单元依次设置，所述逻辑控制单元安装在实训桌内，分别与上料单元、分拣单元和搬运单元连接；

所述上料单元包括上料架、以及安装在上料架上的振动盘、水平前后运动的第一直线气缸、竖直上下运动的第二直线气缸、出料定位板、第一真空吸盘和上料光电传感器；所述第一直线气缸固定在振动盘的上方，第二直线气缸安装在第一直线气缸的滑台上，第一真空吸盘安装在第二直线气缸的活塞杆末端；所述上料光电传感器和出料定位板均设置在振动盘的出料口处，用于检测和定位物料；

所述分拣单元包括用于物料分拣的四自由度的Delta机器人、机器视觉装置和输送机构；所述输送机构的一端与上料单元的出料处连接，另一端与搬运单元连接；所述机器视觉装置和Delta机器人安装在输送机构上方，用于捕捉物料的姿态并进行分拣；

所述搬运单元包括用于搬运物料的四自由度的SCARA机器人和回转机构；所述SCARA机器人位于输送机构的末端，将分拣好的物料搬运至回转机构上。

2.根据权利要求1所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述Delta机器人包括第一机架、以及安装在第一机架上的Delta机器人本体、第一控制器和第二真空吸盘；所述第一机架设置在输送机构上，Delta机器人本体位于输送机构上方；所述第一控制器设置在实训桌内，分别与Delta机器人本体和第二真空吸盘连接；所述Delta机器人本体采用舵机驱动；所述第二真空吸盘安装在Delta机器人本体的第四轴舵机上。

3.根据权利要求2所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述输送机构包括输送电机、链轮减速器、皮带轮、输送带、分料槽和送料光电传感器；所述链轮减速器的输入端与输送电机连接，输出端与皮带轮传动连接，所述输送带安装在皮带轮上，所述分料槽位于输送带的末端，所述送料光电传感器安装在分料槽上，用于确定物料的位置。

4.根据权利要求3所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述机器视觉装置包括视觉控制器、工业相机和相机镜头；所述工业相机安装在第一机架上，所述相机镜头安装在工业相机上，所述视觉控制器分别与工业相机和逻辑控制单元连接。

5.根据权利要求4所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述SCARA机器人包括第二机器人本体、第二控制器和第二真空吸盘；所述第二机器人本体安装在输送机构的末端，与第二控制器连接；所述第二控制器安装在实训桌内；所述第二真空吸盘安装在第二机器人本体上。

6.根据权利要求5所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述回转机构包括步进电机、联轴器、回转平台、基座和第三控制器；所述步进电机安装在基座上，所述回转平台通过联轴器与步进电机的输出轴连接；所述第三控制器设置在基座内，与步进电机连接。

7.根据权利要求3-6中任意一项所述多机器人教学实训平台，其特征在于，所述输送电机采用三相异步电动机。