工业机器人实训系统的制作方法

工业机器人实训系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种工业机器人实训系统。工业机器人实训系统提供将第一零件与第二零件装配在一起的实训，工业机器人实训系统包括：工业机器人，工业机器人包括手爪，手爪具有与第二零件的待抓取位置相对应的第一抓取位置和与第二零件的装配位置相对应的组合位置以将第二零件由待抓取位置移送至装配位置完成与第一零件的装配；主控制器，主控制器与工业机器人电连接以与工业机器人交换信息。该工业机器人实训系统可供学生练习通过主控制器控制工业机器人动作的技术，掌握工业机器人与主控制器相结合以完成生产任务的知识。
【专利说明】工业机器人实训系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及教学实训领域，更具体地，涉及一种工业机器人实训系统。

【背景技术】
[0002] 随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，工业机器人技术也得到了 飞速发展。工业机器人的制造水平、移动速度、控制精度和可靠性等不断提高。同时工业机 器人的制造成本不断下降，工人的劳动力成本有不断增长的趋势，因此工业机器人得到了 广泛的应用。
[0003] 工业机器人在工业上应用时，往往需要有控制器配合。控制器用于接收与工业机 器人配合完成生产任务的设备的各种信息，并根据接收到的信息向工业机器人下达命令。 因此，学习工业机器人与主控制器相结合以完成生产任务的知识是非常重要的。


【发明内容】

[0004] 本发明旨在提供一种工业机器人实训系统，以供学习工业机器人与主控制器相结 合的知识。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种工业机器人实训系统，工业机器人实训系 统提供将第一零件与第二零件装配在一起的实训，工业机器人实训系统包括：工业机器人， 工业机器人包括手爪，手爪具有与第二零件的待抓取位置相对应的第一抓取位置和与第二 零件的装配位置相对应的组合位置以将第二零件由待抓取位置移送至装配位置完成与第 一零件的装配；主控制器，主控制器与工业机器人电连接以与工业机器人交换信息。
[0006] 进一步地，工业机器人实训系统还包括触摸屏，触摸屏与主控制器工业以太网通 讯连接。
[0007] 进一步地，工业机器人实训系统还包括安全光幕，安全光幕用于检测工业机器人 的工作范围内是否有人或其他物体进入，主控制器与安全光幕电连接以接收安全光幕检测 到的信息从而控制工业机器人暂停。
[0008] 进一步地，工业机器人实训系统还包括设置在工业机器人的周围的围栏，围栏包 括入口，安全光幕设置在围栏的入口处。
[0009] 进一步地，工业机器人实训系统还包括：输送线系统，输送线系统用于将第一零件 输送至与第二零件的装配位置对应的配合位置；第二零件承载装置，第二零件承载装置用 于承载第二零件，第二零件承载装置包括将第二零件输送至待抓取位置的输送部。
[0010] 进一步地，工业机器人实训系统还包括视觉检测系统，视觉检测系统用于检测第 一零件是否合格，视觉检测系统与主控制器通过工业以太网通讯连接。
[0011] 进一步地，工业机器人实训系统还包括用于放置不合格的第一零件的废品放置 区，不合格的第一零件具有待转移位置，手爪还具有与不合格的第一零件的待转移位置相 对应的第二抓取位置和与废品放置区相对应的废品存放位置以将由视觉检测系统检测出 的不合格的第一零件移送至废品放置区。
[0012] 进一步地，输送线系统包括：传送带，传送带用于运送第一零件；伺服电机，伺服 电机与传送带驱动连接，伺服电机包括伺服驱动器和与伺服驱动器电连接的执行电机，伺 服驱动器包括工业以太网接口，伺服驱动器与主控制器通过工业以太网通讯连接。
[0013] 进一步地，第二零件承载装置的输送部包括：转盘，多个用于放置第二零件的第二 零件放置部以转盘的轴线为中心沿转盘的周向设置；驱动电机，驱动电机与转盘传动连接， 驱动电机用于驱动转盘以转盘的轴线为旋转轴转动，其中，第二零件的待抓取位置位于各 第二零件放置部随转盘转动的路径上；编码器，编码器用于检测驱动电机的转动量，编码器 与主控制器电连接以将驱动电机的转动量信息输送给主控制器。
[0014] 进一步地，第二零件承载装置还包括：识别部，识别部设置在转盘上并随转盘的转 动而转动；接近开关，接近开关与转盘的轴线相对固定地设置以作为转盘转动的参考点，接 近开关与主控制器电连接以将接近开关检测到识别部的位置作为转盘转动的零点反馈给 主控制器。
[0015] 进一步地，工业机器人实训系统还包括用于放置由第一零件和第二零件装配在一 起的装配件的装配件库，装配件库包括至少一个装配件存储部，手爪还具有与组合好的装 配件所处的待搬运位置相对应的第三抓取位置和与装配件库的装配件存储部相对应的装 配件存储位置以将装配件从待搬运位置移送至装配件库。
[0016] 进一步地，装配件库包括：多个装配件存储部；多个传感器，多个传感器与多个装 配件存储部一一对应地设置，传感器用于检测与该传感器对应设置的装配件存储部是否已 放置装配件，多个传感器均与主控制器电连接以将检测信息输送至主控制器。
[0017] 应用本发明的技术方案，工业机器人实训系统提供将第一零件与第二零件装配在 一起的实训，工业机器人实训系统包括工业机器人和主控制器，工业机器人包括手爪，手爪 具有与第二零件的待抓取位置相对应的第一抓取位置和与第二零件的装配位置相对应的 组合位置以将第二零件由待抓取位置移送至装配位置完成与第一零件的装配，主控制器与 工业机器人电连接以与工业机器人交换信息。该工业机器人实训系统可供学生练习通过主 控制器控制工业机器人动作的技术，掌握工业机器人与主控制器相结合以完成生产任务的 知识。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
[0019] 图1示出了本发明实施例的工业机器人实训系统的结构示意图；
[0020] 图2示出了本发明实施例的第一零件的结构示意图；
[0021] 图3示出了本发明实施例的第二零件的结构示意图；
[0022] 图4示出了本发明实施例的第二零件承载装置的结构示意图；
[0023] 图5示出了第二零件承载装置的主视结构示意图；
[0024] 图6示出了第二零件承载装置（不包括支架）的主视图结构示意图；
[0025] 图7示出了装配件库的结构示意图。
[0026] 附图标记：10、第一零件；20、第二零件；201、安装段；202、夹持端；1、第二零件承 载装置；11、转盘；12、驱动电机；13、编码器；14、接近开关；15、识别部；17、第二零件放置 部；2、工业机器人；21、手爪；3、输送线系统；5、装配件库；51、装配件存储部；6、工业机器 人控制柜；7、主控制器程控柜。

【具体实施方式】
[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0028] 如图1至6所示，本发明实施例的工业机器人实训系统为将第一零件10与第二零 件20装配在一起提供实训。工业机器人实训系统包括工业机器人2和主控制器。
[0029] 如图2和图3所示，本实施例中，第一零件10包括零件基体和设置在零件基体上 的安装孔。第二零件20包括与安装孔相适配的安装段201和与安装段201同轴地设置的 夹持202。
[0030] 工业机器人2包括手爪21，手爪21具有与第二零件20的待抓取位置相对应的第 一抓取位置和与第二零件20的装配位置相对应的组合位置以将第二零件20由待抓取位置 移送至装配位置完成与第一零件10的装配。
[0031] 工业机器人2使用手爪21抓住第二零件20的夹持端202。然后将第二零件20移 动至装配位置。在装配位置第二零件20的安装段201已经安装在第一零件10的安装孔内。 完成装配后，工业机器人2的手爪21松开第二零件20的夹持端202。
[0032] 主控制器，主控制器与工业机器人2电连接以与工业机器人2交换信息。工业机 器人包括工业机器人本体和工业机器人控制柜6。
[0033] 学员可通过本实施例的工业机器人实训系统学习实现在主控制器与工业机器人2 之间建立信息交换的知识。学员可以通过编程以命令工业机器人2做各种动作，从而学习 工业机器人编程的相关知识。
[0034] 优选地，本实施例的主控制器为PLC可编程逻辑控制器。因此，本实施例的工业机 器人实训系统也可供学员学习 PLC编程的知识。主控制器设置在主控制器程控柜7中。
[0035] 工业机器人实训系统还包括触摸屏，触摸屏与主控制器通讯连接。触摸屏既可以 向主控制器下达命令从而控制工业机器人实训系统的动作，也可以通过读取主控制器的信 息反映工业机器人实训系统的运行状态。触摸屏安装在实训现场的配电柜上，有效地提高 了工业机器人实训系统的实用性与灵活性。
[0036] 工业机器人2在完成装配任务的过程中经常做快速的移动，若有人或其他的物体 进入工业机器人2的活动范围，不仅会影响工业机器人2的正常工作，而且会对进入工业机 器人2的活动范围内的人造成伤害。为了解决上述的问题，本实施例的工业机器人实训系 统还包括安全光幕。
[0037] 工业机器人实训系统还包括安全光幕，安全光幕用于检测工业机器人2的工作范 围内是否有人或其他物体进入，主控制器与安全光幕电连接以接收安全光幕检测到的信息 从而控制工业机器人2急停。
[0038] 当安全光幕检测到有人或其他的物体进入围栏时，安全光幕将检测的信息传送给 主控制器。然后，主控制器立刻命令工业机器人2急停以避免意外的发生。
[0039] 本实施例中，工业机器人实训系统还包括设置在工业机器人2的四周的围栏。围 栏包括入口，安全光幕设置在围栏的入口处。
[0040] 安全光幕包括投光器和受光器。投光器和受光器分别设置在入口的两边。当有人 通过入口进入围栏内时，安全光幕将信息反馈给主控制器，主控制器命令工业机器人急停。 有效地避免了对学员造成人身伤害，提高了工业机器人实训系统的安全性。
[0041] 工业机器人实训系统还包括输送线系统3和第二零件承载装置1。输送线系统3 用于将第一零件10输送至与第二零件20的装配位置对应的配合位置。第二零件承载装置 1用于承载第二零件20,第二零件承载装置1包括将第二零件20输送至待抓取位置的输送 部。
[0042] 工业机器人实训系统还包括视觉检测系统，视觉检测系统用于检测第一零件10 是否合格，视觉检测系统与主控制器通过工业以太网通讯连接。
[0043] 视觉检测系统包括图像采集系统和用于处理图像采集系统采集到的图像的视觉 检测系统控制器。视觉检测系统控制器通过工业以太网与工业机器人实训系统的主控制器 建立通讯以将视觉检测系统检测到的信息传送到工业机器人实训系统的主控制器。
[0044] 视觉检测设备设置在输送线系统3的传送路径上并位于第一零件10的配合位置 的上游以采集待抓取的第一零件10的图像，从而判断第一零件10是否合格。
[0045] 工业机器人实训系统还包括用于放置不合格的第一零件的废品放置区，不合格的 第一零件10具有待转移位置，手爪21还具有与不合格的第一零件10的待转移位置相对应 的第二抓取位置和与废品放置区相对应的废品存放位置以将由视觉检测系统检测出的不 合格的第一零件移送至废品放置区。
[0046] 输送线系统3包括传送带和伺服电机。传送带用于运送第一零件10。伺服电机与 传送带驱动连接，伺服电机包括伺服驱动器和与伺服驱动器电连接的执行电机，伺服驱动 器包括工业以太网接口，伺服驱动器与主控制器通过工业以太网通讯连接。
[0047] 本实施例中，工业机器人实训系统包括伺服电机，因此可以供学员学习伺服电机 的实用和PLC控制伺服电机的方法。
[0048] 在自动化装配的过程中，有若干个第一零件10沿输送线系统的延伸方向移动。输 送线系统3还包括设置在第一零件10的传输路径上的光电开关。光电开关用于检测是否 有第一零件10到达配合位置。光电开关与控制器电连接以将检测到的信息传送给主控制 器。
[0049] 若视觉检测系统检测到不合格的第一零件10后，将该信息传送控制器，当光电开 关检测到该合格的第一零件10到达配合位置后，光电开关将信息传送给控制器，主控制器 命令工业机器人2将位于待抓取位置的第二零件20移送到装配位置以完成与该合格的第 一零件10的装配。
[0050] 本实施例中，不合格第一零件10的待转移位置与合格的第一零件10的配合位置 相同。若视觉检测系统检测到不合格的第一零件10后，将该信息传送给主控制器，当光电 开关检测到该不合格的第一零件10到达待转移位置后，光电开关将信息传送给主控制器， 主控制器命令工业机器人将不合格的第一零件10转移到废品放置区。
[0051] 第二零件承载装置1的输送部包括转盘11、驱动电机12和编码器13。多个用于 放置第二零件20的第二零件放置部17以转盘11的轴线为中心沿转盘11的周向设置。
[0052] 驱动电机12与转盘11传动连接，驱动电机12用于驱动转盘11以转盘11的轴线 为旋转轴转动，其中，第二零件20的待抓取位置位于各第二零件放置部17随转盘11转动 的路径上。
[0053] 编码器13,编码器13用于检测驱动电机12的转动量，编码器13与主控制器电连 接以将驱动电机的转动量信息输送给主控制器。
[0054] 工业机器人2将处于待抓取位置的第二零件20移走去装配位置装配后，主控制器 命令驱动电机12转动以将处于转盘周向上的另一个第二零件20移动至待抓取位置。编码 器13测量驱动电机12的角位移并将测量信息反馈到主控制器以形成闭环控制系统。有效 地提高了控制精确度，有利于提高工业机器人实训系统的实用性。进一步地，为学员提供了 学习应用主控制器和编码器13构成对驱动电机12的闭环控制的条件。
[0055] 第二零件承载装置1还包括识别部15和接近开关14。识别部15设置在转盘11 上并随转盘11的转动而转动。接近开关14,接近开关14与转盘11的轴线相对固定地设置 以作为转盘11转动的参考点，接近开关14与主控制器电连接以将接近开关14检测到识别 部15的位置作为转盘11转动的零点反馈给主控制器。
[0056] 本实施例中，当工业机器人2移走一个第二零件20后，主控制器根据相邻的两个 第二零件20之间的距离命令驱动电机12驱动转盘11转动一定的角度以将与被从待抓取 位置移走的第二零件20相邻的第二零件20转移至待抓取位置。转盘11多次转动后，会造 成误差的累积，使得第二零件20待抓取位置发生偏移。为了解决这一问题，本实施例的第 二零件放置部将识别部15在转盘11上的位置作为转动的参考点，转盘11转动一定次数 后，主控制器执行寻找参考点的命令，然后再命令驱动电机转动以将与从待抓取位置移走 的第二零件20相邻的第二零件20转动至待抓取位置，寻找参考点可以有效地消除累积的 误差，提高工业机器人实训系统的精度。
[0057] 如图7所示，工业机器人实训系统还包括用于放置由第一零件10和第二零件20 装配在一起的装配件的装配件库5,装配件库5包括至少一个装配件存储部51，手爪21还 具有与组合好的装配件所处的待搬运位置相对应的第三抓取位置和与装配件库5的装配 件存储部相对应的装配件存储位置以将装配件从待搬运位置移送至装配件库5。
[0058] 当完成第一零件10的第二零件20的装配后，主控制器命令工业机器人2将装配 件移动到装配件库5。
[0059] 装配件库5包括多个装配件存储部51和多个传感器。多个传感器与多个装配件 存储部51 -一对应地设置，传感器用于检测与该传感器对应设置的装配件存储部51是否 已放置装配件，多个传感器均与主控制器电连接以将检测信息输送至主控制器。
[0060] 主控制器根据多个传感器所传输的信息，可以判断相应的装配件存储部51是否 已经放置有装配件。当工业机器人2完成第一零件10与第二零件20的装配后。主控制器 命令工业机器人2将装配件移动至没有放置装配件的空的装配件存储部51上。
[0061] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种工业机器人实训系统，所述工业机器人实训系统提供将第一零件（10)与第二 零件（20)装配在一起的实训，其特征在于，所述工业机器人实训系统包括： 工业机器人（2)，所述工业机器人（2)包括手爪（21)，所述手爪（21)具有与所述第二 零件（20)的待抓取位置相对应的第一抓取位置和与所述第二零件（20)的装配位置相对应 的组合位置以将所述第二零件（20)由所述待抓取位置移送至所述装配位置完成与所述第 一零件（10)的装配； 主控制器，所述主控制器与所述工业机器人（2)电连接以与所述工业机器人（2)交换 信息。
2. 根据权利要求1所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括触摸屏，所述触摸屏与所述主控制器工业以太网通讯连接。
3. 根据权利要求1所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括安全光幕，所述安全光幕用于检测所述工业机器人（2)的工作范围内是否有人或 其他物体进入，所述主控制器与所述安全光幕电连接以接收所述安全光幕检测到的信息从 而控制所述工业机器人（2)暂停。
4. 根据权利要求3所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括设置在所述工业机器人（2)的周围的围栏，所述围栏包括入口，所述安全光幕设 置在所述围栏的所述入口处。
5. 根据权利要求1所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括： 输送线系统（3)，所述输送线系统（3)用于将所述第一零件（10)输送至与所述第二零 件（20)的所述装配位置对应的配合位置； 第二零件承载装置（1)，所述第二零件承载装置（1)用于承载所述第二零件（20)，所述 第二零件承载装置（1)包括将所述第二零件（20)输送至所述待抓取位置的输送部。
6. 根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括视觉检测系统，所述视觉检测系统用于检测所述第一零件是否合格，所述视觉检 测系统与所述主控制器通过工业以太网通讯连接。
7. 根据权利要求6所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括用于放置不合格的所述第一零件的废品放置区，不合格的所述第一零件（10)具 有待转移位置，所述手爪（21)还具有与不合格的所述第一零件（10)的待转移位置相对应 的第二抓取位置和与所述废品放置区相对应的废品存放位置以将由所述视觉检测系统检 测出的不合格的所述第一零件移送至所述废品放置区。
8. 根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述输送线系统（3)包 括： 传送带，所述传送带用于运送所述第一零件（10); 伺服电机，所述伺服电机与所述传送带驱动连接，所述伺服电机包括伺服驱动器和与 所述伺服驱动器电连接的执行电机，所述伺服驱动器包括工业以太网接口，所述伺服驱动 器与所述主控制器通过工业以太网通讯连接。
9. 根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述第二零件承载装置 (1)的所述输送部包括： 转盘（11)，多个用于放置所述第二零件（20)的第二零件放置部（17)以所述转盘（11) 的轴线为中心沿所述转盘（11)的周向设置； 驱动电机（12)，所述驱动电机（12)与所述转盘（11)传动连接，所述驱动电机（12)用 于驱动所述转盘（11)以所述转盘（11)的轴线为旋转轴转动，其中，所述第二零件（20)的 所述待抓取位置位于各所述第二零件放置部（17)随所述转盘（11)转动的路径上； 编码器（13)，所述编码器（13)用于检测所述驱动电机（12)的转动量，所述编码器 (13) 与所述主控制器电连接以将所述驱动电机的转动量信息输送给所述主控制器。
10. 根据权利要求9所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述第二零件承载装置 (1)还包括： 识别部（15)，所述识别部（15)设置在所述转盘（11)上并随所述转盘（11)的转动而转 动； 接近开关（14)，所述接近开关（14)与所述转盘（11)的轴线相对固定地设置以作为所 述转盘（11)转动的参考点，所述接近开关（14)与所述主控制器电连接以将所述接近开关 (14) 检测到所述识别部（15)的位置作为所述转盘（11)转动的零点反馈给所述主控制器。
11. 根据权利要求5所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述工业机器人实训系 统还包括用于放置由所述第一零件（10)和所述第二零件（20)装配在一起的装配件的装配 件库（5)，所述装配件库（5)包括至少一个装配件存储部（51)，所述手爪（21)还具有与组 合好的所述装配件所处的待搬运位置相对应的第三抓取位置和与所述装配件库（5)的所 述装配件存储部相对应的装配件存储位置以将所述装配件从所述待搬运位置移送至所述 装配件库（5)。
12. 根据权利要求11所述的工业机器人实训系统，其特征在于，所述装配件库（5)包 括： 多个所述装配件存储部（51); 多个传感器，所述多个传感器与所述多个装配件存储部（51) -一对应地设置，所述传 感器用于检测与该传感器对应设置的所述装配件存储部（51)是否已放置所述装配件，所 述多个传感器均与所述主控制器电连接以将检测信息输送至所述主控制器。
【文档编号】G09B9/00GK104050862SQ201410247340
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】陈传周, 徐鑫奇, 冯显俊, 陈小艳, 张飞, 薛文奎, 耿永刚 申请人:浙江亚龙教育装备股份有限公司