CN110706579A - 一种机器人自动检测实训教学平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人自动检测实训教学平台，包括检测实训机构，检测实训机构包括机器人组件、检测平台、传料组件；机器人组件包括可编程的机械臂、检测实训单元，检测实训单元与机械臂连接；检测平台用于模拟对工件的检测加工；传料组件用于模拟工件的传输；检测实训单元包括抓取模组，在机械臂的驱动下，抓取模组在检测平台、传料组件间移动，从而实现上料或下料；本发明通过机器人组件取放工件，实现工件在检测平台、传料组件间的传递，充分锻炼并考察学生对检测实训机构内各结构件的协同能力。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于机器人教学实训推广应用。

Description

一种机器人自动检测实训教学平台

技术领域

本发明属于实训教学领域，具体涉及一种机器人自动检测实训教学平台。

背景技术

随着工业的发展的深度以及工业智能水平的提高，工业机器人因其自由度高，能独立完成多个工序过程，可靠性高，同时便于维护等优势而越来越多的在工业控制中被选择，至此面向机器人的实训教育也变得越来越重要，机器人教学实训平台也应运而生，机器人实训教学平台具有很好的演示教学效果。

目前，随着机器视觉检测在工业化中的应用，急需对学生的机器视觉运用能力进行培养，简单的课程以不能应对复杂的工业现状；另一方面，现有的机器人实训通常仅仅提供机器人教学演示作用，很大程度上不能提供给学生一个很好的动手的条件，对于机器人教学而言，学生的机器人调试及接线能力也是一个很重要的培训重点；在整体设计实训平台时，目前的教学平台恰恰没有考虑机器人如何锻炼学生实际驾驭机器人的问题，导致机器人仅仅实现的演示功能，教学实训效果相当有限，同时学生的合理调试与布线能力也没有得到锻炼。

对此，急需对现有的机器人实训平台进行改进。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出的一种机器人自动检测实训教学平台，通过机器人组件取放工件，实现工件在检测平台、传料组件间的传递，充分锻炼并考察学生对检测实训机构内各结构件的协同能力。

本发明提供的一种机器人自动检测实训教学平台，包括检测实训机构，所述检测实训机构包括机器人组件、检测平台、传料组件；

所述机器人组件包括可编程的机械臂、检测实训单元，所述检测实训单元与所述机械臂连接；所述机器人组件由机器人中控机控制，所述检测平台、传料组件由PLC设备和/或电气设备控制；

所述检测平台用于模拟对工件的检测加工；所述传料组件用于模拟工件的传输；

所述检测实训单元包括抓取模组，在所述机械臂的驱动下，所述抓取模组在所述检测平台、传料组件间移动，所述抓取模组取放工件，从而实现上料或下料。

优选地，所述检测平台包括检测模组、转动组件，所述转动组件用于放置待检测的工件，所述检测模组用于检测所述转动组件上的工件。

优选地，所述检测实训单元还包括由连接板，所述机械臂的可移动端处安装有旋转部，所述连接板与所述旋转部连接，所述抓取模组、检测模组安装在所述连接板上。

优选地，所述转动组件包括有转盘、支架、步进电机；

所述支架用于形成所述转动组件的支撑结构，所述步进电机安装在所述支架上，所述步进电机驱动所述转盘转动；

所述转盘上设置有至少两个用于承放工件的承料槽，通过所述转盘转动，所述检测模组对所述转盘的工件逐一检测。

优选地，所述转动组件还包括有上料检测器、位置检测器，所述承料槽内开设有通孔；所述上料检测器检测位置与所述通孔相对应；所述位置检测器用于检测所述转盘转动位置；

所述上料检测器、位置检测器安装在所述支架上，且所述上料检测器、位置检测器设置在两相对的位置处。

优选地，所述位置检测器为光电传感器，所述光电传感器的发生端安装在所述支架上，所述光电传感器的感应端安装在所述转盘上。

优选地，所述传料组件包括驱动单元、传送单元、顶升单元、载具；

所述载具用于承放工件，所述载具上开设有与工件形状一致的凹槽，通过将工件放置在所述凹槽内，从而固定工件位置；

所述驱动单元驱动所述传送单元，所述载具随所述传送单元移动；

所述顶升单元包括顶升气缸、顶升板，所述顶升气缸推动所述顶升板抬升，使得所述顶升板与所述载具接触，从而所述载具脱离所述传送单元；

所述抓取模组抓取顶起的所述载具上的工件。

优选地，所述载具上开设有限位孔，所述顶升板上安装有限位柱，所述限位孔与所述限位柱的位置相对应；所述限位孔与所述限位柱可分离连接。

优选地，所述顶升单元还包括阻挡模组、到位检测器，所述到位检测器控制所述阻挡模组，所述阻挡模组的可移动端处安装有挡块，所述挡块与所述载具接触。

优选地，还包括有实训平台本体，所述实训平台本体包括有壳体；

所述壳体用于形成所述检测实训机构的支撑结构，所述检测实训机构安装在所述壳体的工作面上，所述机器人中控机设置在所述壳体内。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种机器人自动检测实训教学平台，包括机器人组件、检测平台、传料组件，通过机器人组件内的抓取模组抓取工件，由机械臂驱使抓取模组移动从而实现工件在检测平台、传料组件的传递。本发明通过机器人组件实现上下料，从而实现工件的自动检测，充分锻炼并考察学生对检测实训机构内各结构件的协同能力。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于机器人教学实训推广应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明在一优选实施例中的立体结构示意图；

图2为本发明在一优选实施例中的正视图；

图3为本发明在一优选实施例中检测实训机构的示意图；

图4为图3的局部放大示意图；

图5为本发明在一优选实施例中转动组件的立体结构示意图；

图6为本发明在一优选实施例中转动传料组件的***示意图；

图7为本发明在一优选实施例中传料组件的立体结构示意图；

图8为本发明在一优选实施例中顶升单元的立体结构示意图；

图9为本发明在一优选实施例中载盘的立体结构示意图；

图10为本发明在一优选实施例中检测实训过程的部分示意图一；

图11为本发明在一优选实施例中检测实训过程的部分示意图二；

图12为本发明在一优选实施例中实训平台本体的立体结构示意图。

图中所示：

1、机器人组件；11、机械臂；111、旋转部；12、检测实训单元；121、抓取模组；122、检测模组；123、连接板；13、机器人中控机；2、转动组件；21、转盘；211、承料槽；212、通孔；22、支架；23、步进电机；24、上料检测器；25、位置检测器；3、传料组件；31、驱动单元；32、传送单元；33、顶升单元；331、阻挡模组；3311、挡块；332、顶升气缸；333、顶升板；3331、限位柱；334、到位检测器；34、载盘；341、限位孔；4、实训平台本体；41、壳体；42、工作面；43、开关面板；44、输入模组；45、显示模组；46、围板；5、工控机；6、工件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种机器人自动检测实训教学平台，如图1-6所示，包括检测实训机构，检测实训机构包括机器人组件1、检测平台、传料组件3；

其中，机器人组件1包括可编程的机械臂11、检测实训单元12，检测实训单元12与机械臂11连接；机器人组件1由机器人中控机13控制，检测平台、传料组件3由PLC设备和/或电气设备控制；检测平台用于模拟对工件6的检测加工；传料组件3用于模拟工件6的传输；检测实训单元12包括抓取模组121，所述抓取模组121用于抓取工件6，在机械臂11的驱动下，通过抓取模组121在检测平台、传料组件3间移动，自动实现上料或下料步骤，从而实现自动检测。

检测平台包括检测模组122、转动组件2；转动组件2包括有转盘21、支架22、步进电机23；其中，支架22用于形成转动组件2的支撑结构，步进电机23安装在支架22上，步进电机23驱动转盘21转动。

转盘21上设置有至少两个用于承放工件6的承料槽211，抓取模组121将传料组件3抓取的工件6，放置在承料槽211内，使得工件6固定在转盘21上，通过转盘21转动，工件6随转盘21转动，检测模组122对转盘21的工件6逐一检测。

在一优选实施例中，检测实训单元12还包括由连接板123，所述机械臂11的可移动端处安装有旋转部111，连接板123与旋转部111连接，抓取模组121、检测模组122安装在连接板123上。

当抓取模组121靠近转动组件2时，检测模组122随着抓取模组121靠近转动组件2，旋转部111进行转动调节，调节连接板123位置，使得抓取模组121对应在转盘21上的空位上，检测模组122对应在转盘21的上放置有工件的承料槽211的位置处，使得抓取模组121进行上料的过程中，检测模组122模拟对工件的检测。

由于本发明中为供学生学***台，而其实质是为了充分锻炼并考察学生对检测实训机构内各结构件的协同能力，锻炼学生实际驾驭机器人，因此，其教学的目的大于实际检测，而实际上转动组件2进行检测主要可以用于多个检测工位进行流水线式的检测，从而检测工件6上一系列的数据，而在本实施例中，主要为了使得学生实训自动检测过程从而得到锻炼，因此，为了减小实训教学平台的面积，将检测模组122设置在连接板123上，在保证实训目的的前提下，缩小实训教学平台体积，而主要考察的是学生在实现自动检测功能中对该实训教学平台的编程、接线、调试的实际动手能力上。

在一优选实施例中，转动组件2包括有上料检测器24、位置检测器25，承料槽211内开设有通孔212；上料检测器24、位置检测器25安装在支架22上，上料检测器24检测位置与通孔212相对应，上料检测器24的工作部对应通孔212，当承料槽211内没有放置工件时，上料检测器24控制步进电机23暂停工作；当抓取模组121将工件放置在对应有上料检测器24的承料槽211内时，上料检测器24控制步进电机23工作转盘21转过一定的角度，使得相邻的下一个承料槽211的通孔212对应上料检测器24，抓取模组121将该承料槽211内的工件6抓取后，上料检测器24控制步进电机23暂停工作。

而位置检测器25用于检测转盘21转动位置，在本优选实施例中，位置检测器25为光电传感器，光电传感器的发生端安装在支架22上，光电传感器的感应端安装在转盘21上，步进电机23驱动转盘21转动一圈时，光电传感器的感应端与发生端感应一次，由于步进电机23驱动转盘21所需的步数是一定，通过光电传感器与步进电机23，实现确定转盘21的转动角度，从而了解抓取模组121、检测模组122的工作进度，当检测模组122检测到工件不合格时，抓取模组121精确得知不合格工件的位置，从而将其抓取后区别放置，在本优选实施例中，包括八个承料槽211放置工件6，每一个承料槽211上标注有工位序号，同时使得控制***内的序号与转盘21工位号相对应，方便学生调试。

在一优选实施例中，上料检测器24、位置检测器25安装在支架22，且上料检测器24、位置检测器25设置在两相对的位置，如图11所示，若上料检测器24对应的为一号承料槽211，则位置检测器25对应的为五号承料槽211，通过该设置，使得学生在进行调试或编程时，方便通过上料检测器24、位置检测器25其中任一检测器，清楚地了解另一检测器位置，方便学生理解；机械臂11驱动检测模组122移动至对应有上料检测器24位置的转盘21上方，步进电机23驱使转盘21转动，转盘21转动一周，上料检测器24与检测模组122对转盘21上的每一个承料槽211进行自检，位置检测器25在转盘21转动一周后控制步进电机23暂停工作，从而实现对转盘21位置与检测模组122的相对位置的自检，锻炼学生编程、连线、调试的能力。

在一优选实施例中，传料组件3包括驱动单元31、传送单元32、顶升单元33、载具34；载具34用于承放工件6；载具34上开设有凹槽，凹槽的形状与工件6一致，工件6放置在凹槽内，从而将工件6固定在载具34上；驱动单元31驱动传送单元32，载具34放置在传送单元32，载具34随传送单元32移动；

顶升单元33包括顶升气缸332、顶升板333，顶升气缸332推动顶升板333抬升，使得顶升板333与载具34接触，从而载具34脱离传送单元32；抓取模组121抓取顶起的载具34上的工件6，并将由转动组件2上抓取的合格产品放置在空出的凹槽内，顶升气缸332回缩，载具34回到传送单元32上，载具34将检测完毕的工件传输至下一工位。

载具34上开设有限位孔341，顶升板333上安装有限位柱3331，限位孔341与限位柱3331的位置相对应；限位孔341与限位柱3331可分离连接，通过限位柱3331与限位孔341连接，对载具34进行定位，方便抓取模组121精确抓取载具34，并将工件精确地放置在载具34的凹槽内。

在一优选实施例中，顶升单元33还包括阻挡模组331、到位检测器334，到位检测器334控制阻挡模组331，阻挡模组331的可移动端处安装有挡块3311，挡块3311与载具34接触，当载具34移动至到位检测器334处时，到位检测器334控制阻挡模组331将载具34阻挡，在控制顶升气缸332抬升将，载具34抬起，通过阻挡模组331阻挡载具34，方便限位柱3331与限位孔341精确的对应，方便连接。

在本实施例中，为了提高教学难度，传料组件3上包括两个顶升单元33，靠近传送单元32上游的第一顶升单元用于上料，靠近传送单元32下游的第二顶升单元用于下料；第一顶升单元将载满工件6的载具34抬起，将载具34上工件6抓完后，将空的载具34放回传送单元32，第二顶升单元将空的载具34抬起，抓取模组121将检测完毕后的工件6放置在第二顶升单元上的载具34内；并且第一顶升单元、第二顶升单元抬升、下降保持一致，方便抓取模组121上、下料，抓取模组121需要定位三个位置，进一步丰富自动检测教学课程。

在本实施例中，该实训教学平台还包括有实训平台本体4，实训平台本体4包括有壳体41；壳体41用于形成检测实训机构的支撑结构，检测实训机构安装在壳体41的工作面42上，机器人中控机13设置在壳体41内，机器人组件1与机器人中控机13电性连接，机器人中控机13用于控制机器人组件1，学生通过调试机器人中控机13控制机器人组件1在转动组件2、传料组件3运动。

在一优选实施例中，该实训教学平台还包括有电气设备，电气设备用于控制转动组件2、传料组件3，其中，电气设备包括电气开关、电气控制装置；电气控制装置包括电磁阀、气源处理组件、真空发生器、负压表；电气开关为常用开关，包括但不限于空气开关、隔离开关、真空断路器、框架断路器、塑壳断路器、接触器、按钮开关。在本实施例中，通过电气开关与电气控制装置相互串联或并联，分别实现转动组件2、传料组件3的机械工序控制，配合机器人中控机13控制机器人组件1，使得机器人组件1、转动组件2、传料组件3间协同工作，从而实现自动检测工件6加工。

在另一优选实施例中，该实训教学平台还包括有工控机5、PLC设备、开关面板43，工控机5与PLC设备连接，在本实施例中，学生通过输入模组44与显示模组45在工控机5内编译PLC设备的可执行程序，其中，输入模组44包括但不限于键盘鼠标，编译完成后写入PLC设备中，PLC设备种类繁多，故图中未示出；将PLC设备与转动组件2、传料组件3连接，通过控制按钮实现PLC程序的调试，同时配合机器人中控机13控制机器人组件1，实现自动检测加工中各组件的协同工序控制。在本实施例中，开关面板43包括点动控制按钮、联动控制按钮；用于控制设备按顺序执行一次指令；联动控制按钮用于控制设备按顺序连续执行指令，便于学生根据需求调试。

应当理解，根据实训场景不同，还可将电气设备与PLC设备进行结合，同时采用面向电气控制、PLC控制、机器人控制的协同工序控制，达到多种控制方式的融合训练，提升实训难度，以达到更贴合实际的实训效果。

需要说明的是，本发明不同于传统的机器人实训教学模式，仅仅起到演示作用，而无法给学生真实操作教学的体验，更重要的是，传统的实训教学无法提供合理的实训课程，同时无法采用合理的评价实训效果的手段；在本实施例中，传感器通过PLC设备与工控机5连接，或者传感器与工控机5直接连接，以传感器采集学生实训过程的数据，以此来进行实训效果的评价，例如，利用光电类传感器采集驱动装置的行程，用以判别驱动是否执行到位，同时结合工控机13内部计时程序，记录每一实训过程的所用时间，形成综合的评价体系，实现机器人实训的数字化教学。

在一优选实施例中，实训平台本体4上还包括有围板46，围板46围绕安装在工作面42上，且围板46设置在检测实训机构***，通过围板46保护检测实训机构。

本发明提供的一种机器人自动检测实训教学平台，包括机器人组件、检测平台、传料组件，通过机器人组件内的抓取模组抓取工件，由机械臂驱使抓取模组移动从而实现工件在检测平台、传料组件的传递；通过机器人组件实现上下料，从而实现工件的自动检测，充分锻炼并考察学生对检测实训机构内各结构件的协同能力；将抓取模组与检测模组安装在一起，减小整个教学平台的体积；利用中控机、PLC装置和/或电气设备，通过学生对中控机、PLC装置和/或电气设备调试、编码、连线，从而控制该教学平台实现自动化检测，达到多种控制方式的融合训练，提升实训难度，以达到更贴合实际的实训效果，本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于机器人教学实训推广应用

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：包括检测实训机构，所述检测实训机构包括机器人组件(1)、检测平台、传料组件(3)；

所述机器人组件(1)包括可编程的机械臂(11)、检测实训单元(12)，所述检测实训单元(12)与所述机械臂(11)连接；所述机器人组件(1)由机器人中控机(13)控制，所述检测平台、传料组件(3)由PLC设备和/或电气设备控制；

所述检测平台用于模拟对工件(6)的检测加工；所述传料组件(3)用于模拟工件(6)的传输；

所述检测实训单元(12)包括抓取模组(121)，在所述机械臂(11)的驱动下，所述抓取模组(121)在所述检测平台、传料组件(3)间移动，所述抓取模组(121)取放工件(6)，从而实现上料或下料。

2.如权利要求1所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述检测平台包括检测模组(122)、转动组件(2)，所述转动组件(2)用于放置待检测的工件(6)，所述检测模组(122)用于检测所述转动组件(2)上的工件(6)。

3.如权利要求2所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述检测实训单元(12)还包括由连接板(123)，所述机械臂(11)的可移动端处安装有旋转部(111)，所述连接板(123)与所述旋转部(111)连接，所述抓取模组(121)、检测模组(122)安装在所述连接板(123)上。

4.如权利要求2所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述转动组件(2)包括有转盘(21)、支架(22)、步进电机(23)；

所述支架(22)用于形成所述转动组件(2)的支撑结构，所述步进电机(23)安装在所述支架(22)上，所述步进电机(23)驱动所述转盘(21)转动；

所述转盘(21)上设置有至少两个用于承放工件(6)的承料槽(211)，通过所述转盘(21)转动，所述检测模组(122)对所述转盘(21)的工件(6)逐一检测。

5.如权利要求4所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述转动组件(2)还包括有上料检测器(24)、位置检测器(25)，所述承料槽(211)内开设有通孔(212)；所述上料检测器(24)检测位置与所述通孔(212)相对应；所述位置检测器(25)用于检测所述转盘(21)转动位置；

所述上料检测器(24)、位置检测器(25)安装在所述支架(22)上，且所述上料检测器(24)、位置检测器(25)设置在两相对的位置处。

6.如权利要求5所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述位置检测器(25)为光电传感器，所述光电传感器的发生端安装在所述支架(22)上，所述光电传感器的感应端安装在所述转盘(21)上。

7.如权利要求1所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述传料组件(3)包括驱动单元(31)、传送单元(32)、顶升单元(33)、载具(34)；

所述载具(34)用于承放工件(6)，所述载具(34)上开设有与工件(6)形状一致的凹槽，通过将工件(6)放置在所述凹槽内，从而固定工件位置；

所述驱动单元(31)驱动所述传送单元(32)，所述载具(34)随所述传送单元(32)移动；

所述顶升单元(33)包括顶升气缸(332)、顶升板(333)，所述顶升气缸(332)推动所述顶升板(333)抬升，使得所述顶升板(333)与所述载具(34)接触，从而所述载具(34)脱离所述传送单元(32)；

所述抓取模组(121)抓取顶起的所述载具(34)上的工件(6)。

8.如权利要求7所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述载具(34)上开设有限位孔(341)，所述顶升板(333)上安装有限位柱(3331)，所述限位孔(341)与所述限位柱(3331)的位置相对应；所述限位孔(341)与所述限位柱(3331)可分离连接。

9.如权利要求7所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：所述顶升单元(33)还包括阻挡模组(331)、到位检测器(334)，所述到位检测器(334)控制所述阻挡模组(331)，所述阻挡模组(331)的可移动端处安装有挡块(3311)，所述挡块(3311)与所述载具(34)接触。

10.如权利要求1所述的一种机器人自动检测实训教学平台，其特征在于：还包括有实训平台本体(4)，所述实训平台本体(4)包括有壳体(41)；

所述壳体(41)用于形成所述检测实训机构的支撑结构，所述检测实训机构安装在所述壳体(41)的工作面(42)上，所述机器人中控机(13)设置在所述壳体(41)内。

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