一种工业机器人多功能一体化实训站的制作方法

本实用新型涉及工业机器人和机电一体化技术领域，具体涉及一种工业机器人多功能一体化实训站。

背景技术：

随着中国制造业自动化水平的提高，工业机器人技术和周边配套应用得到了迅速的发展，工业机器人系统在高自动化、高智能化、高定制化生产制造领域得到广泛应用。但是工业机器人领域人才缺口很大，相关中高职院校和培训机构，都开始工业机器人的专业设置和课程培训，这些培训内容包括工业机器人操作与编程、工业机器人工程技术应用、工业机器人维护与保养等方面培训课程，工业机器人多功能一体化教学实训站是必不可少的。

工业机器人多功能一体化教学实训工作站就是利用外部教学单元，模拟典型的工业机器人在工业场景中的应用，可以展示和操作工业机器人的系统应用知识，达到学习并理解掌握这些知识的目的。例如，工业机器人的搬运和码垛应用，可以使用包括立体库教具、传送带教具和码垛盘教具，操作和给机器人编程，利用真空吸盘式末端执行器，抓取和摆放物料块，达到按规定顺序码垛摆放的目的。在中国实用新型专利，授权号为cn208256161u，“一种工业机器人教学用实训台”，描述为：本实用新型创造涉及一种工业机器人教学用实训台，实训台包括位于台面上的输送单元、码垛单元、切割模拟单元、涂胶单元、工具单元、打磨单元、机器人单元、触摸屏显示器和报警器，其中，输送单元、码垛单元、切割模拟单元、涂胶单元、工具单元、装配单元均位于机器人单元的工作半径内。本实用新型创造的有益效果：该实训台集成焊接、切割、码垛、涂胶、打磨等功能于一体，节约设备成本，节约设备占用空间。

在这个实用新型专利中提到的实训站，虽然考虑到了工业机器人的几种典型应用，但是并没有更深层次、更高技术含量和更加智能化的知识和应用，包括机器人导轨的使用，机器人与变位机配合运动，机器人视觉系统检测等技术和方法，工业机器人多功能一体化教学实训工作站的设计目前没有国家标准和行业标准，主要是相关企业根据学校的教学需求和自身的技术背景，来设计和组装的，并没有体现出知识的深度和广度，没有体现出真实应用需要解决的问题，没有体现出理论和实践相统一的教学方法。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种一种工业机器人多功能一体化实训站，用于解决现有的实训工作站没有体现出知识的广度和深度的系统性学习，没有体现出真实应用需要解决的问题，没有体现出理论和实践相统一的教学方法的问题。

本实用新型提供了一种工业机器人多功能一体化实训站，包括实训台、机器人、搬运传送教学单元、打磨抛光教学单元、弧焊模拟教学单元、快速换枪教学单元、视觉分拣教学单元、螺丝装配教学单元；

所述机器人、搬运传送教学单元、打磨抛光教学单元、弧焊模拟教学单元、快速换枪教学单元、视觉分拣教学单元、螺丝装配教学单元均设置在所述实训台上，所述搬运传送教学单元、打磨抛光教学单元、弧焊模拟教学单元、快速换枪教学单元、视觉分拣教学单元、螺丝装配教学单元均位于所述机器人的行程范围内。

在上述技术方案中，本实用新型还可以做如下改进。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述搬运传送教学单元设置在所述实训台的台面的左侧端，搬运传送教学单元包括立体库、码垛托盘和传送带，所述立体库包括第一支架和第一托板，所述第一托板为多个且竖直间隔设置于所述第一支架上，第一托板上设有间隔设有数个第一物料摆放位，所述码垛托盘为平面托盘，码垛托盘的上间隔设有数个第二物料摆放位，所述传送带包括第二支架、第一电机和传送带，所述传送带转动在所述第二支架上，传送带的进料端与所述码垛托盘相邻设置，传送带的出料端正对其中一个所述第一托板，所述第一电机固定设置在第二支架上并与所述传送带驱动连接。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述打磨抛光教学单元固定设置在所述实训台的台面的中部，打磨抛光教学单元包括并列设置的砂带打磨机、砂轮打磨机和磨头打磨机。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述弧焊模拟教学单元固定设置在所述实训台的台面上并位于搬运传送教学单元和打磨抛光教学单元之间，所述弧焊模拟教学单元包括双轴变位机和焊接工装夹具，所述焊接工装夹具固定设置在所述双轴变位机上。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述快速换枪教学单元设置在所述实训台的台面的右侧端，快速换枪教学单元包括第三支架和换枪盘，所述第三支架的前端设有数个凹槽位，所述换枪盘的数量与所述凹槽位相同，单个所述换枪盘固定设置在对应的凹槽位中。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述视觉分拣教学单元固定设置在实训台的台面上并位于所述快速换枪教学单元的左侧，视觉分拣教学单元包括第四支架、相机、第二电机、分度盘、第一物料盘和第二物料盘，所述分度盘上等间距交错设有第三物料摆放位和第四物料摆放位，所述第二电机固定设置在第四支架上，第二电机的输出端与分度盘驱动连接，所述相机固定设置在第四支架上并位于其中一个所述第三物料摆放位的正上方，所述第一物料盘和第二物料盘分别设置在所述第四支架的左右两侧，所述第一物料盘上等间距设有与第三物料摆放位相适配的第五物料摆放位，所述第二物料盘上等间距设有与第四物料摆放位相适配的第六物料摆放位。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述螺丝装配教学单元固定设置在所述实训台的台面的右侧端并位于所述快速换枪教学单元的前方，螺丝装配教学单元包括螺丝排列机和物料装配盘，所述物料装配盘上分布设有数个第七物料摆放位。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：还包括固定设置在所述实训台的台面的后侧端的滑动教学单元，所述滑动教学单元包括直线导轨，所述直线导轨沿着所述实训台的左右方向布置，所述机器人固定设置在所述直线导轨上的滑台上。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：还包括设置在所述实训台的台面的前侧端的plc控制器，所述plc控制器与所述机器人电学连接，所述机器人的末端设有手指气缸。

优选的技术方案，其附加技术特征在于：所述实训台的下端设有滚轮，实训台的侧端设有防护罩。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置实训台、机器人、搬运传送教学单元、打磨抛光教学单元、弧焊模拟教学单元、快速换枪教学单元、视觉分拣教学单元、螺丝装配教学单元，使得本实用新型具备码垛、送料、打磨抛光、弧焊、快速换枪、视觉分拣以及螺丝装配的功能，节约设备成本，同时节约设备占地空间，并且功能更加多样，不仅可以用于工业机器人应用知识方面的教学，还可与其它实训产品组成柔性生产线，进行工业机器人智能制造生产线方面的教学。更能体现出知识的广度和深度，满足工人或者系统性学习的需要，更适用于现在工厂或者学校内的机器人教学。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例的一种工业机器人多功能一体化实训站的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的一种工业机器人多功能一体化实训站的侧视图。

图3是本实用新型实施例的一种工业机器人多功能一体化实训站的俯视图。

图4是本实用新型实施例的搬运传送教学单元的结构示意图。

图5是本实用新型实施例的打磨抛光教学单元的结构示意图。

图6是本实用新型实施例的弧焊模拟教学单元的结构示意图。

图7是本实用新型实施例的的结构示意图。

图8是本实用新型实施例的视觉分拣教学单元的结构示意图。

图9是本实用新型实施例的螺丝装配教学单元的结构示意图。

图中，各个标记的表示含义如下：

1、实训台；11、plc控制器；2、机器人；21、手指气缸；3、搬运传送教学单元；31、立体库；311、第一支架；312、第一托板；3121、第一物料摆放位；32、码垛托盘；321、第二物料摆放位；33、传送带；331、第二支架；332、第一电机；333、带体；4、打磨抛光教学单元；41、砂带打磨机；42、砂轮打磨机；43、磨头打磨机；5、弧焊模拟教学单元；51、双轴变位机；52、焊接工装夹具；6、快速换枪教学单元；61、第三支架；611、凹槽位；62；换枪盘；7、视觉分拣教学单元；71、第四支架；72、相机；73、第二电机；74、分度盘；741、第三物料摆放位；742、第四物料摆放位；75、第一物料盘；751、第五物料摆放位；76、第二物料盘；761、第六物料摆放位；8、螺丝装配教学单元；81、螺丝排列机；82、物料装配盘；821、第七物料摆放位；9、滑动教学单元；91、直线导轨。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：

请参阅图1至图9，本实施例提供了一种工业机器人多功能一体化实训站，包括实训台1、机器人2、搬运传送教学单元3、打磨抛光教学单元4、弧焊模拟教学单元5、快速换枪教学单元6、视觉分拣教学单元7、螺丝装配教学单元8；

所述机器人2、搬运传送教学单元3、打磨抛光教学单元4、弧焊模拟教学单元5、快速换枪教学单元6、视觉分拣教学单元7、螺丝装配教学单元8均设置在所述实训台1上，所述搬运传送教学单元3、打磨抛光教学单元4、弧焊模拟教学单元5、快速换枪教学单元6、视觉分拣教学单元7、螺丝装配教学单元8均位于所述机器人2的行程范围内。

本实施例通过设置实训台1、机器人2、搬运传送教学单元3、打磨抛光教学单元4、弧焊模拟教学单元5、快速换枪教学单元6、视觉分拣教学单元7、螺丝装配教学单元8，由于搬运传送教学单元3、打磨抛光教学单元4、弧焊模拟教学单元5、快速换枪教学单元6、视觉分拣教学单元7、螺丝装配教学单元8均位于所述机器人2的行程范围内，使得机器人2可以通过与各单元配合，实现码垛、送料、打磨抛光、弧焊、快速换枪、视觉分拣以及螺丝装配，本装置节约设备成本，同时节约设备占地空间，并且功能更加多样，更能体现出知识的广度和深度，满足工人或者系统性学习的需要，更适用于现在工厂或者学校内的机器人教学。

请参阅图1、图3和4，所述搬运传送教学单元3设置在所述实训台1的台面的左侧端，搬运传送教学单元3包括立体库31、码垛托盘32和传送带33，所述立体库31包括第一支架311和第一托板312，所述第一托板312为三个且竖直间隔设置于所述第一支架311上，第一托板312上设有间隔设有数个第一物料摆放位3121，所述码垛托盘32为平面托盘，码垛托盘32的上间隔设有12个第二物料摆放位321，所述传送带33包括第二支架331、第一电机332和带体333，所述带体333转动在所述第二支架331上，带体333的一端与所述码垛托盘32相邻设置，带体333的另一端正对其中一个所述第一托板312，所述第一电机332固定设置在第二支架331上并与所述带体333驱动连接。

通过设置立体库31、码垛托盘32和传送带33，这里码垛托盘32、第一支架311和第二支架331都是通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，三个第一托板312上包括4列3行共12个等间距设置的第一物料摆放位3121，这里机器人2可以将码垛托盘32上的物料放置于带体333上，并通过带体333将物料从一端运输至另一端，再将物料放置在立体库31上，或者将物料从立体库31上取下并放置于带体333上，并通过带体333将物料从另一端运输至一端，再将物料放置在码垛托盘32上。搬运传送教学单元3用于机器人2抓取和码垛的应用教学。

请参阅图1、图3和图5，所述打磨抛光教学单元4固定设置在所述实训台1的台面的中部，打磨抛光教学单元4包括并列设置的砂带打磨机41、砂轮打磨机42和磨头打磨机43。

设置砂带打磨机41、砂轮打磨机42和磨头打磨机43均通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，其分别对应不同的打磨和抛光表面。打磨抛光教学单元4用于机器人2打磨和抛光的应用教学。

请参阅图1、图3和图6，所述弧焊模拟教学单元5固定设置在所述实训台1的台面上并位于搬运传送教学单元3和打磨抛光教学单元4之间，所述弧焊模拟教学单元5包括双轴变位机51和焊接工装夹具52，所述焊接工装夹具52固定设置在所述双轴变位机51上。

设置的双轴变位机51通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，双轴变位机51可以做任意空间角度的改变，来模拟不同位置的弧焊工艺和弧焊轨迹；而焊接工装夹具52可以固定焊接工件，在这个过程中，机器人2使用的工具是弧焊枪。弧焊模拟教学单元5用于机器人2焊接工艺应用教学。

请参阅图1、图3和图7，所述快速换枪教学单元6设置在所述实训台1的台面的右侧端，快速换枪教学单元6包括第三支架61和换枪盘62，所述第三支架61的前端设有四个凹槽位611，所述换枪盘62的数量与所述凹槽位611相同，单个所述换枪盘62固定设置在对应的凹槽位611中。

设置的第三支架61通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，四个换枪盘62分别可以更换模拟焊枪、气动夹爪、锁螺丝枪和真空吸盘，机器人2通过io信号来释放和抓取不同的工具，完成不同的工作任务。快速换枪教学单元6用于需要自动换枪的应用教学。

请参阅图1、图3和图8，所述视觉分拣教学单元7固定设置在实训台1的台面上并位于所述快速换枪教学单元6的左侧，视觉分拣教学单元7包括第四支架71、相机72、第二电机73、分度盘74、第一物料盘75和第二物料盘76，所述分度盘74上等间距交错设有第三物料摆放位741和第四物料摆放位742，所述第二电机73固定设置在第四支架71上，第二电机73的输出端与分度盘74驱动连接，所述相机72固定设置在第四支架71上并位于其中一个所述第三物料摆放位741的正上方，所述第一物料盘75和第二物料盘76分别设置在所述第四支架71的左右两侧，所述第一物料盘75上等间距设有与第三物料摆放位741相适配的第五物料摆放位751，所述第二物料盘76上等间距设有与第四物料摆放位742相适配的第六物料摆放位761。

设置的第四支架71、第一物料盘75和第二物料盘76均通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，通过第二电机73带动分度盘74转动，使得分度盘74上的第三物料摆放位741或者第四物料摆放位742正对相机72，相机72对物料进行拍照，并将物料形状信息发送给机器人2，机器人2将物料抓起，并放置在与物料相适配的第五物料摆放位751或者第六物料摆放位761中。视觉分拣教学单元7用于视觉检测和分拣的应用教学。

请参阅图1、图3和图9，所述螺丝装配教学单元8固定设置在所述实训台1的台面的右侧端并位于所述快速换枪教学单元6的前方，螺丝装配教学单元8包括螺丝排列机81和物料装配盘82，所述物料装配盘82上分布设有数个第七物料摆放位821。

设置的螺丝排列机81和物料装配盘82均通过螺纹件固定连接在实训台1的台面上，机器人用锁螺丝枪吸取螺丝后，移动到物料装配盘82，用锁螺丝枪锁紧螺丝，完成装配。螺丝装配教学单元8用于自动锁螺丝和装配的机器人应用场景。

请参阅图1和图3，还包括固定设置在所述实训台1的台面的后侧端的滑动教学单元9，所述滑动教学单元9包括直线导轨91，所述直线导轨91沿着所述实训台1的左右方向布置，所述机器人2固定设置在所述直线导轨91上的滑台上。

设置的滑动教学单元9可以带动机器人2在实训台1上左右滑动，使机器人2在转动范围一定的情况下，可以移动至不同的教学单元附近，进行相应的应用教学。

请参阅图1至图3，还包括设置在所述实训台1的台面的前侧端的plc控制器11，所述plc控制器11与所述机器人2电学连接，所述机器人2的末端设有手指气缸21。

设置的手指气缸21用于使机器人2吸放物料或者抓取工具。

请参阅图1，所述实训台1的下端设有滚轮，实训台1的侧端设有防护罩。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。