一种实训系统及自动装配实训平台的制作方法

本实用新型涉及教学研究技术领域，具体而言，涉及一种实训系统及自动装配实训平台。

背景技术：

在当今技术不断更新、项目内容不断扩展的背景下，不管是进行科研试验，还是进行教学实验，都离不开一个实训系统。为提高实训的多样化，从而满足各种各样的科研项目或是实验课程，一般都会在一个实训系统中，设置多种相关的执行设备，以满足不同需求的用户。

发明人经研究发现，现有的实训系统由于存在多种执行设备，导致实训系统中环境复杂，不便于进行实验操作中的管理和控制，同时用户只有在执行设备的附近区域才能对实验的状态进行实时监控。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种实训系统，通过该系统，用户可以远程进行实验操作请求，从而解决现有技术的实验操作中存在执行设备不便管理和监控的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种自动装配实训平台，通过该平台，用户可以远程进行实验操作请求，从而解决现有技术的实验操作中存在执行设备不便管理和监控的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种实训系统，包括：用于响应用户的实验操作请求的人机交互设备、根据所述实验操作请求控制对应的执行设备执行实验操作的控制设备以及多个用于执行实验操作的执行设备。

所述人机交互设备与所述控制设备通信连接，所述控制设备分别与各所述执行设备通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述人机交互设备包括：用于响应用户的实验操作请求的人机接口设备、用于向用户反映执行设备的运行状态的监控终端设备以及用于根据所述执行设备在运行中产生的数据进行资源分配的资源管理设备。

所述人机接口设备、监控终端设备以及资源管理设备分别与所述控制设备通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述人机交互设备还包括用于管理各所述执行设备在运行中产生的数据的信息管理设备、用于连接所述信息管理设备和各所述执行设备的信息管理接口模块、交换机以及用于打印所述人机交互设备获取的数据的打印设备。

所述信息管理接口模块通过所述交换机与所述信息管理设备通信连接，并通过网络分别与各所述执行设备通信连接，所述打印设备通过所述交换机与各所述人机交互设备通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述控制设备包括：用于根据所述实验操作请求对各所述执行设备进行控制的可编程控制设备以及用于根据所述实验操作请求对各所述执行设备的运行状态进行监视的过程监视设备。

所述可编程控制设备分别与所述人机交互设备和各所述执行设备通信连接，所述过程监视设备设置于能够监视各所述执行设备工作状态的区域且与所述人机交互设备通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述执行设备包括：用于对仓库中的货物进行自动存取操作的自动仓储设备、用于对生产过程中的货物进行传输的传输设备、用于对生产过程中的货物进行加工的加工设备以及用于对货物进行质量检测的检测设备。

所述自动仓储设备、传输设备、加工设备以及检测设备分别与所述可编程控制设备通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述执行设备还包括多个远程IO模块，各所述远程IO模块分别用于通过总线对所述自动仓储设备包括的多种仓储装置进行组网连接至所述可编程控制设备、通过总线对所述传输设备包括的多种传输装置进行组网连接至所述可编程控制设备以及通过总线对所述检测设备包括的多种检测装置进行组网连接至所述可编程控制设备。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述总线包括PROFINET总线和PROFIBUS总线，各所述仓储装置通过所述PROFINET总线与对应的远程IO模块通信连接，各所述传输装置通过所述PROFINET总线与对应的远程IO模块通信连接，各所述检测装置通过所述PROFIBUS总线与对应的远程IO模块通信连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述实训系统中，所述加工设备包括包装装置和加工装置，所述包装装置和加工装置分别通过所述PROFINET总线与所述可编程控制设备通信连接。

在上述基础上，本实用新型实施例还提供了一种自动装配实训平台，包括实训系统和用于存放所述实训系统包括的各设备的实训空间。

所述实训系统包括用于响应用户的实验操作请求的人机交互设备、根据所述实验操作请求控制对应的执行设备执行实验操作的控制设备以及多个用于执行实验操作的执行设备，所述人机交互设备与所述控制设备通信连接，所述控制设备分别与各所述执行设备通信连接。

所述实训空间还设置有用于检测所述实训空间的温度得到温度数据的温度传感器、用于检测所述实训空间的湿度得到温度湿度数据的湿度传感器以及用于根据所述温度数据和湿度数据对所述实训空间的温度和湿度进行调节的空气调节器。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述自动装配实训平台中，所述自动装配实训平台还包括设置于所述实训空间的用于存放货物的立体仓库和设置于所述实训空间的用于为所述实训空间内各设备提供电能的总控电柜。

所述人机交互设备和所述控制设备一体设置以构成总控工作台，所述执行设备包括相互配合工作的仓库出入口输送设备、AGV配送设备、零部件输送设备、用于进行零部件识别和螺丝打孔的四轴机器人工作站、装配传输设备、开箱设备、封箱设备、封箱传输设备、堆垛设备、用于装配的第一六轴堆垛机器人以及用于装箱的第二六轴堆垛机器人。

本实用新型提供一种实训系统及自动装配实训平台，通过人机交互设备、控制设备以及多个执行设备的关联设置，用户可以远程进行实验操作请求，从而解决现有技术的实验操作中存在执行设备不便管理和监控的问题，有效地提高了实训系统的可靠性和实用性。

进一步地，通过设置多种人机交互设备、多种控制设备以及多种执行设备，可以满足用户进行实验操作的多种需求，极大地提高了实训系统的智能性和实用性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的实训系统的结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的多个人机交互设备的应用连接框图。

图3为本实用新型实施例提供的信息管理设备的应用连接框图。

图4为本实用新型实施例提供的打印机的应用连接框图。

图5为本实用新型实施例提供的控制设备的应用连接框图。

图6为本实用新型实施例提供的实训系统的另一结构框图。

图7为本实用新型实施例提供的自动装配实训平台的结构示意图。

图标：100-实训系统；120-人机交互设备；121-人机接口设备；122-监控终端设备；123-资源管理设备；124-信息管理设备；125-信息管理接口模块；126-打印设备；127-交换机；140-控制设备；142-可编程控制设备；144-过程监视设备；160-执行设备；162-自动仓储设备；164-传输设备；166-加工设备；168-检测设备；170-总控工作台；181-仓库出入口输送设备；182-AGV配送设备；183-零部件输送设备；184-四轴机器人工作站；185-装配传输设备；186-第一六轴堆垛机器人；187-开箱设备；188-封箱设备；189-封箱传输设备；190-第二六轴堆垛机器人；191-堆垛设备；200-立体仓库；300-总控电柜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种实训系统100，用于进行教学研究，所述实训系统100包括人机交互设备120、控制设备140以及多个执行设备160。

进一步地，在本实施例中，所述人机交互设备120与所述控制设备140通信连接，所述控制设备140分别与各所述执行设备160通信连接。所述人机交互设备120用于响应用户的实验操作请求，所述控制设备140用于根据所述实验操作请求控制对应的执行设备160执行实验操作，所述执行设备160用于执行实验操作。

通过上述设计，可实现：用户根据实验需求对所述人机交互设备120下发相应的实验操作请求，所述人机交互设备120响应用户的实验操作请求生成相应的请求指令并发送至所述控制设备140，所述控制设备140根据所述请求指令生成相应的控制指令并发送至所述执行设备160，所述执行设备160根据所述控制指令执行相应的实验操作，从而实现用户与执行设备160之间的远程智能控制，进而完成相应的实验，所述用户可以包括学生和老师。

可选地，所述人机交互设备120的数量不受限制，既可以是一个，也可以是多个。在本实施例中，为保证所述实训系统100的功能具有多样化，从而提高用户的实验操作的丰富性，所述人机交互设备120为多个，各所述人机交互设备120分别与所述控制设备140通信连接。

可选地，多个所述人机交互设备120的具体类型不受限制，既可以是同一类型，也可以是不同类型的。在本实施例中，为保证所述实训系统100能满足电学领域中各种科目的实验操作请求，各所述人机交互设备120之间的类型不同。

结合图2，在本实施例中，所述人机交互设备120可以包括人机接口设备121、监控终端设备122以及资源管理设备123，所述人机接口设备121、监控终端设备122以及资源管理设备123分别与所述控制设备140通信连接。所述人机接口设备121用于响应用户的实验操作请求，监控终端设备122用于向用户反映执行设备160的运行状态，所述资源管理设备123用于根据所述执行设备160在运行中产生的数据进行资源分配。

可选地，所述人机接口设备121的具体类型不受限制，可以包括处理器、显示单元、输入单元、存储单元以及其它单元。所述输入单元的具体形式不受限制，例如可以是基于传统的按键技术的输入单元，也可以是基于现有的触摸屏技术的输入单元。在本实施例中，为提高所述实训系统100的智能化程度，所述输入单元为触摸屏。

可选地，所述资源管理设备123的具体类型不受限制，只要满足具有云计算能力和通信能力的条件即可，例如电脑、计算机以及服务器等终端设备。在本实施例中，所述资源管理设备123根据当前的企业资源计划技术并结合终端设备的云计算能力和通信能力，通过获取多个执行设备160在生产运行中产生的各种数据，计算出各执行设备160之间的匹配度，从而实现协调作业的目的，完成执行设备160的重新合理分配。

结合图3和图4，在本实施例中，所述人机交互设备120还可以包括信息管理设备124、信息管理接口模块125、打印设备126以及交换机127。所述信息管理设备124用于管理各所述执行设备160在运行中产生的数据，所述信息管理接口模块125用于连接所述信息管理设备124和所述执行设备160，所述打印设备126用于根据用户的需求打印相应的人机交互设备120中存储的数据，所述交换机127用于各所述人机交互设备120之间的信号转发。

所述信息管理设备124通过所述交换机127与所述信息管理接口模块125连接，所述信息管理接口模块125通过网络与所述执行设备160通信连接，所述打印设备126通过所述交换机127与各所述人机交互设备120通信连接。

可选地，所述信息管理设备124的具体类型不受限制，只要满足具有通信能力和存储能力即可，例如电脑、计算机以及服务器等终端设备。在本实施例中，所述信息管理设备124根据当前的制造企业生产过程执行管理技术并结合终端设备的通信能力和存储能力，将执行设备160在生产运行中产生的相关数据进行存储，以供所述资源管理设备123进行使用，执行设备160在生产运行中产生的数据可以是最大工作时间、最高工作效率以及故障频率等数据。

结合图5，在本实施例中，所述控制设备140可以包括可编程控制设备142和过程监视设备144。所述可编程控制设备142用于根据所述实验操作请求对各所述执行设备160进行控制，所述过程监视设备144用于根据所述实验操作请求对各所述执行设备160的运行状态进行监视。

在本实施例中，所述可编程控制设备142分别与所述人机交互设备120和各所述执行设备160通信连接，所述过程监视设备144设置于能够监视各所述执行设备160工作状态的区域且与所述人机交互设备120通信连接。通过上述设计，可实现：所述可编程控制设备142根据所述人机交互设备120发送的请求指令，并根据该请求指令的具体的内容对相应的执行设备160进行相应的控制要求，所述过程监视设备144全程监视各执行设备160的运行状态，生成相应的运行数据或视屏并反馈至所述人机交互设备120，并通过所述监控终端设备122进行显示，以使用户可以远程实时监控各执行设备160的运行状态。

可选地，所述可编程控制设备142的具体类型不受限制，只要可以根据实际需求进行逻辑控制即可。在本实施例中，所述可编程控制设备142是基于PLC控制技术的一种控制组件，该控制组件可以包括电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、计算器以及通信模块等。

可选地，所述过程监视设备144的具体类型不受限制，只要具有良好的监视连续性和数据保持的真实性即可，例如可以是相机、摄像机以及其它具有图像获取能力的传感器。在本实施例中，所述过程监视设备144是基于视窗控制技术的一种人机界面组件。

可选地，所述过程监视设备144的数量不受限制，可以根据所述执行设备160的数量和各所述执行设备160的相对分布方式进行设置，只要满足可以监视各所述执行设备160的运行状态即可，例如，当各所述执行设备160分别处于不同的生产环境中时，所述过程监视设备144为多个，当各所述执行设备160处于同一个生产环境中时，所述过程监视设备144为一个。

结合图6，在本实施例中，所述执行设备160可以包括自动仓储设备162、传输设备164、加工设备166以及检测设备168。所述自动仓储设备162用于对仓库中的货物进行自动存取操作，所述传输设备164用于对生产过程中的货物进行传输，所述加工设备166用于对生产过程中的货物进行加工，所述检测设备168用于对货物进行质量检测。

在本实施例中，所述自动仓储设备162、传输设备164、加工设备166以及检测设备168分别与所述可编程控制设备142通信连接，以接收所述可编程控制设备142的控制指令并根据该指令执行相应的实验操作，并且设置于所述过程监视设备144的监视范围内，以使所述过程监视设备144可以有效地进行运行状态监控，进而保证用户可以通过所述监控终端设备122进行远程实时的监控。

可选地，所述自动仓储设备162可以包括多种仓储装置，例如堆垛机、叉车等装置。所述传输设备164可以包括多种传输装置，例如传送带、自动导引小车等装置。所述加工设备166可以包括多种加工装置，例如上袋机、封袋机等装置。所述检测设备168可以包括多种检测装置，例如气密性检测装置、材料检测装置等。

进一步地，在本实施例中，所述执行设备160还可以包括多个远程IO模块。可选地，所述远程IO模块的具体数量不受限制，可以根据所述执行设备160的数量进行设置。在本实施例中，所述远程IO模块包括第一IO模块、第二IO模块以及第三IO模块，所述第一IO模块用于通过总线对所述自动仓储设备162包括的多种仓储装置进行组网连接至所述可编程控制设备142，所述第二IO模块用于通过总线对所述传输设备164包括的多种传输装置进行组网连接至所述可编程控制设备142，所述第三IO模块用于通过总线对所述检测设备168包括的多种检测装置进行组网连接至所述可编程控制设备142。

可选地，所述总线的类型不受限制，例如既可以是PROFINET总线，也可以是PROFIBUS总线，具体设置可以根据需要连接的设备的通信方式进行设计。在本实施例，各所述仓储装置通过所述PROFINET总线与对应的第一IO模块通信连接，各所述传输装置通过所述PROFINET总线与对应的第二IO模块通信连接，各所述检测装置通过所述PROFIBUS总线与对应的第三IO模块通信连接。所述加工设备166包括包装装置和加工装置，所述包装装置和加工装置分别通过所述PROFINET总线直接与所述可编程控制设备142通信连接。

进一步地，在本实施例中，所述执行设备160还可以包括其它相关设备，例如，变频器、机器人、伺服控制器以及射频扫码仪等，具体的可以根据实际应用需求进行设置。

本实施例还提供一种自动装配实训平台，所述自动装配实训平台包括上述的实训系统100和用于存放所述实训系统100包括的各设备的实训空间。

进一步地，在本实施例中，所述实训空间还设置有用于检测所述实训空间的温度得到温度数据的温度传感器、用于检测所述实训空间的湿度得到温度湿度数据的湿度传感器以及用于根据所述温度数据和湿度数据对所述实训空间的温度和湿度进行调节的空气调节器。

可选地，所述实训空间的大小不受限制，可以根据实际应用需求，例如用户的人数、设备的占地面积等条件进行设置。在本实施例中，所述实训空间的长度应大于12000mm、宽度应大于10000mm以及高度应大于4000mm。所述实训空间还设置有三相交流电源且电压值为380V、两相交流电源且电压值为220V，并且所述三相交流电源和两相交流电源的供电输出功率应大于60kW。

进一步地，在本实施例中，所述实训空间为密闭空间，并且通过所述温度传感器、湿度传感器以及空气调节器，将所述实训空间的温度保持在-10℃和+40℃之间、相对湿度保持在95％以下。

可选地，所述实训空间的承重能力根据用户的人数和重量以及设备的数量和质量不同，可以有不同的选择。在本实施例中，所述实训空间的承重能力可以是1500kg/m²。所述实训空间内的气压不受限制，可以根据实际需求进行设置。在本实施例中，所述实训空间内的气压应大于0.8MPa。

结合图7，在本实施例中，所述自动装配实训平台还包括设置于所述实训空间的用于存放货物的立体仓库200和设置于所述实训空间的用于为所述实训空间内各设备提供电能的总控电柜300。所述人机交互设备120和所述控制设备140一体设置以构成总控工作台170，所述总控工作台170用于响应用户的实验操作请求并根据该实验操作请求控制相应的各执行设备160完成实验操作。

所述执行设备160包括相互配合工作的仓库出入口输送设备181、AGV配送设备182、零部件输送设备183、四轴机器人工作站184、装配传输设备185、第一六轴堆垛机器人186、开箱设备187、封箱设备188、封箱传输设备189、第二六轴堆垛机器人190以及堆垛设备191。

通过上述设计，可以实现：所述零部件输送设备183将各零部件输送至所述四轴机器人工作站184，所述四轴机器人工作站184对各所述零部件进行零部件识别工作并在完成识别工作后进行螺丝打孔等加工工作，所述装配传输设备185将完成加工工作的零部件传输至所述第一六轴堆垛机器人186的工作区域，所述第一六轴堆垛机器人186对该零部件进行装配工作，并将完成装配工作的零部件放入经过所述开箱设备187打开的箱体内，所述封箱设备188将该箱体进行封箱操作，并通过所述封箱传输设备189传输至所述第二六轴堆垛机器人190，所述第二六轴堆垛机器人190将工作区域内的箱体进行堆垛操作并放置于所述堆垛设备191，并通过所述AGV配送设备182和所述仓库出入口输送设备181运送至所述立体仓库200进行存储。

综上所述，本实用新型提供的一种实训系统100及自动装配实训平台，通过人机交互设备120、控制设备140以及多个执行设备160的关联设置，用户可以远程进行实验操作请求，从而解决现有技术的实验操作中存在执行设备160不便管理和监控的问题，有效地提高了实训系统100的可靠性和实用性。其次，通过设置多种人机交互设备120、多种控制设备140以及多种执行设备160，可以满足用户进行实验操作的多种需求，极大地提高了实训系统100的智能性和实用性。最后，通过设置相互配合工作的仓库出入口输送设备181、AGV配送设备182、零部件输送设备183、四轴机器人工作站184、装配传输设备185、第一六轴堆垛机器人186、开箱设备187、封箱设备188、封箱传输设备189、第二六轴堆垛机器人190以及堆垛设备191，用户通过该自动装配实训平台可以完成零部件的加工、传输、装箱、堆垛以及库存等一系列操作，解决了因现有的实训平台只能完成上述系列操作中的单个工序而无法全面地培养用户的问题，极大地提高了自动装配实训平台的实用性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是无线连接，也可以是有线连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。