一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台的制作方法

本实用新型涉及一种直角坐标机器人，特别涉及一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台。

背景技术：

在当前强调实践能力和创新能力的教育背景下，机器人教学以不同的形式在各大高校广泛开展。但是目前学生在进行智能机器人的学习和制作时，大多使用传感器来进行外界信息的获取，这种以传感器来接收外界信号的方法原理易懂、计算简单，但是这种获取信息的方式对于外界环境的要求很高，且接受到的信号非常有限，这就直接导致了机器人不能满足更加复杂且自主化的要求。并且目前市面上的工业机器人功能比较单一，学校往往需要购买多台价格昂贵的设备，教学成本过高。而机器人末端执行机构往往功能单一，这样末端机构的灵活性不高，不利于教学。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台，本实验平台不仅实现了工业机器人实验课程中伺服电机、步进电机运动等基本实验环节，还可以搭载不同的末端执行机构执行不同的实验，加大了实验教学的趣味性。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台，所述平台包括电气设备控制模块、视觉检测模块、直角坐标机器人模块、末端执行机构模块，所述电气设备控制模块为箱体结构，所述电气设备控制模块包括操作台、控制柜、万向轮以及相关元器件，所述万向轮安装在控制柜底部四个脚上，所述操作台设置在控制柜上方一侧且与地面成一定角度，所述相关元器件设置在控制柜内部，所述视觉检测模块设置在所述控制柜上方右侧，所述视觉检测模块包括相机拍摄台面、相机架、相机和光源，所述相机拍摄台面水平设置在所述控制柜上方右侧，所述相机架设置在相机拍摄台面右侧，所述相机架为L状，所述相机架底部垂直固定在相机拍摄台面右侧，所述相机架顶部位于相机拍摄台面上方，所述相机与相机架顶部相连接，所述相机位于相机拍摄台面正上方，所述光源环绕在相机圆周。

优选的，所述直角坐标机器人模块设置在所述控制柜上方左侧，所述直角坐标机器人模块包括水平设置在控制柜上方左侧的工作台面，设置在工作台面上方的X轴移动机构和Y轴移动机构，所述X轴移动机构包括X轴导轨、X轴丝杆、X轴丝杆支撑座、X轴滑台、X轴伺服电机和X轴联轴器，所述X轴导轨共有两个，所述X轴导轨分别安装在工作平台的前后两端，所述X轴丝杆平行于X轴导轨设置在所述工作平台的最前方，所述X轴丝杆两端通过X轴丝杆支撑座固定，所述X轴丝杆的高度与X轴导轨的高度相同，所述X轴滑台一端套设在所述X轴丝杆外部，所述X轴滑台的另一端套滑动连接在相邻的X轴导轨上方，所述X轴伺服电机设置在X轴丝杆端部，所述X轴伺服电机通过X轴联轴器与X轴丝杆相连接，所述Y轴移动机构包括Y轴丝杆、Y轴滑台、光杆、Y轴支撑座、Y轴伺服电机和Y轴联轴器，所述Y轴移动机构的两端分别滑动设置在X轴导轨上方，所述Y轴移动机构右侧与X轴滑台相连接，所述Y轴移动机构通过X轴伺服电机的作用沿X轴导轨做轴向运动，所述Y轴丝杆垂直于X轴导轨设置于Y轴移动机构的中间，所述光杆对称设置在Y轴丝杆的上下方，所述Y轴丝杆及光杆两端均通过Y轴支撑座进行固定连接，所述Y轴滑台套设在所述Y轴丝杆及光杆外部，所述Y轴滑台与Y轴丝杆为螺纹连接，所述Y轴滑台可沿光杆自由轴向移动，所述Y轴伺服电机设置在Y轴丝杆端部，所述Y轴伺服电机通过Y轴联轴器与Y轴丝杆相连接。

优选的，所述末端执行机构模块包括整体式步进电动平台、连接块和执行机件，所述整体式步进电动平台固定在Y轴滑台上，所述整体式步进电动平台与工作台面所在平面相互垂直，所述连接块设置在整体式步进电动平台下方，所述执行机件通过联接块与整体式步进电动平台进行可拆卸式连接。

优选的，所述执行机件包括夹具、圆珠笔、激光头、打印喷嘴、冲压头，所述执行机件为相互独立的模块。

优选的，所述电气设备控制模块中相关元器件包括空气开关、接触器、电源滤波器、开关电源、伺服驱动器、步进驱动器、光源控制器、PLC控制器、接线端子。

本实用新型达到的有益效果是：本实用新型是一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台，该平台可实现工业机器人实验课程中伺服电机、步进电机运动等基本实验环节，同时配合滚珠丝杆、智能相机等可组合实现伺服系统控制、步进系统控制、现场总线通讯、机器视觉操控、直角坐标工业机器人操控等多个实验项目；另外，该实验平台搭载不同的末端执行机构可以执行不同的实验，也加大了实验教学的趣味性，使学生更容易的进入相关课程的学习中；该实验平台设置科学合理，末端执行机构功能全面，基本涵盖工业机器人技术的各项技能要求，便于推广和应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明，

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中直角坐标机器人模块和末端执行机构模块的结构示意图；

其中，1、电气设备控制模块，11、操作台，12、控制柜，13、万向轮，2、视觉检测模块，21、相机拍摄台面，22、相机架，23、相机，24、光源，3、直角坐标机器人模块，31、X轴移动机构，311、X轴导轨，312、X轴丝杆，313、X轴丝杆支撑座，314、X轴滑台，315、X轴伺服电机，316、X轴联轴器，32、Y轴移动机构，321、Y轴丝杆，322、Y轴滑台，323、光杆，324、Y轴支撑座，325、Y轴伺服电机，326、Y轴联轴器，33、工作台面，4、末端执行机构模块，41、整体式步进电动平台，42、连接块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的直角坐标机器人的多功能实验平台，所述平台包括电气设备控制模块1、视觉检测模块2、直角坐标机器人模块3、末端执行机构模块4，所述电气设备控制模块1为箱体结构，所述电气设备控制模块1包括操作台11、控制柜12、万向轮13以及相关元器件，所述万向轮13安装在控制柜12底部四个脚上，所述操作台11设置在控制柜12上方一侧且与地面成一定角度，所述相关元器件设置在控制柜12内部。

所述视觉检测模块2设置在所述控制柜12上方右侧，所述视觉检测模块2包括相机拍摄台面21、相机架22、相机23和光源24，所述相机拍摄台面21水平设置在所述控制柜12上方右侧，所述相机架22设置在相机拍摄台面21右侧，所述相机架22为L状，所述相机架22底部垂直固定在相机拍摄台面21右侧，所述相机架22顶部位于相机拍摄台面21上方，所述相机23与相机架22顶部相连接，所述相机23位于相机拍摄台面21正上方，所述光源24环绕在相机23圆周。

在相机23的周围环绕安装光源24，可以使相机1拍摄更加清晰，相机23拍摄放置在相机拍摄台面21上的物品，转化成电子数据后，通过电气设备控制模块1来控制直角坐标机器人模块3的动作。

优选的方案是，所述直角坐标机器人模块3设置在所述控制柜12上方左侧，所述直角坐标机器人模块3包括水平设置在控制柜12上方左侧的工作台面33，设置在工作台面33上方的X轴移动机构31和Y轴移动机构32，所述X轴移动机构31包括X轴导轨311、X轴丝杆312、X轴丝杆支撑座313、X轴滑台314、X轴伺服电机315和X轴联轴器316，所述X轴导轨311共有两个，所述X轴导轨311分别安装在工作平台33的前后两端，所述X轴丝杆312平行于X轴导轨311设置在所述工作平台33的最前方，所述X轴丝杆312两端通过X轴丝杆支撑座313固定，所述X轴丝杆312的高度与X轴导轨311的高度相同，所述X轴滑台314一端套设在所述X轴丝杆312外部，所述X轴滑台314的另一端套滑动连接在相邻的X轴导轨311上方，所述X轴伺服电机315设置在X轴丝杆312端部，所述X轴伺服电机315通过X轴联轴器316与X轴丝杆312相连接，所述Y轴移动机构32包括Y轴丝杆321、Y轴滑台322、光杆323、Y轴支撑座324、Y轴伺服电机325和Y轴联轴器326，所述Y轴移动机构32的两端分别滑动设置在X轴导轨311上方，所述Y轴移动机构32右侧与X轴滑台314相连接，所述Y轴移动机构32通过X轴伺服电机315的作用沿X轴导轨311做轴向运动，所述Y轴丝杆321垂直于X轴导轨311设置于Y轴移动机构32的中间，所述光杆323对称设置在Y轴丝杆321的上下方，所述Y轴丝杆321及光杆323两端均通过Y轴支撑座进324行固定连接，所述Y轴滑台322套设在所述Y轴丝杆321及光杆323外部，所述Y轴滑台322与Y轴丝杆321为螺纹连接，所述Y轴滑台322可沿光杆323自由轴向移动，所述Y轴伺服电机325设置在Y轴丝杆321端部，所述Y轴伺服电机325通过Y轴联轴器326与Y轴丝杆321相连接。

所述Y轴移动机构32整体可以在X轴伺服电机315的作用下沿X轴导轨311做轴向运动，所述Y轴滑台322可以在Y轴伺服电机325的作用下沿Y轴丝杆321及光杆323做轴向运动，由于末端执行机构模块4与Y轴滑台固定连接，所以实现了末端执行机构模块4沿X轴运动和沿Y轴运动的目的。

优选的方案是，所述末端执行机构模块4包括整体式步进电动平台、连接块和执行机件，所述整体式步进电动平台固定在Y轴滑台上，所述整体式步进电动平台与工作台面所在平面相互垂直，所述连接块设置在整体式步进电动平台下方，所述执行机件通过联接块与整体式步进电动平台进行可拆卸式连接。所述执行机件包括夹具、圆珠笔、激光头、打印喷嘴、冲压头，所述执行机件为相互独立的模块。

优选的方案是，所述电气设备控制模块中相关元器件包括空气开关、接触器、电源滤波器、开关电源、伺服驱动器、步进驱动器、光源控制器、PLC控制器、接线端子。所述电气元件皆安装在网孔板上，位于控制柜12内部。所述电气元件包括空气开关、接触器、电源滤波器、开关电源、伺服驱动器、步进驱动器、光源控制器、PLC控制器、接线端子等分立器件，亦可按照实训内容自由组合器件和接线。所述电气元件用于对相机23所采集到的数据进行转换运算，对X轴伺服电机315、Y轴伺服电机325及整体式电动平台41发出控制指令。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。