[实用新型]模块化机器人教学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学设备，特别涉及一种用于教学的模块化机器人教学系统。

背景技术

目前市场上有很多生产模块化机器人的厂家，其主要思想是把机器人平台用一套有不同尺寸和性能特征的模块来组成，利用模块化的组件能迅速组合成具有柔性高、容错性能强且价格低的模块机器人。目前这种机器人的机械结构、能源控制、系统控制高度集成化，如果应用于工业生产有其潜在的优势，但是应用到实际的教学中，这些优势却又成为劣势，主要体现在以下几个方面：

1．模块化机器人实训设备可操作性不强

模块化机器人目前一般是由PC机集成控制，PC机控制系统是生产厂家利用VB等语音程序开发的系统来控制设备的运行，没有对外接口，仅仅能在原有系统操作环境下做比较简单的操作项目，对目前教学来说没有实际意义；而一些PLC控制系统中控制程序高度集成化，进行个性化的程序编写不易实现，可操控程度非常低；在这种情况下，该模块化机器人的运行对于教学而言目前仅仅停留在示教操作阶段，远远没有达到可离线编程控制的地步；

2．模块化机器人在教学中目前仅孤立运行，实用性不强

而现有模块化机器人在教学中所能设定的任务目标非常简单，就是用示教再现的方法搬运几个固定在铁架台上的圆柱，而且无法自动识别，与现实工业生产中对机器人的要求相差很远，实用性不强（现实工业机器人作用一般都是和其他设备配合来完成特定的任务，比如常见的焊接机器人往往和变位机一起来完成焊接任务，变位机与机器人协调工作，使得焊接过程存在的平、横、立、仰问题归结为平焊过程，以提高焊接强度，降低焊接工艺的复杂程度，进而提高焊接的质量和效率）；

3．模块集成化，实践教学能力差

教学性模块化机器人要求能方便拆卸和自由组装，同时对模块化机器人平台的控制器、传感器、执行器等部件能够自行改装或设计，只有这样才能训练学生的编程、电气控制、机械设计、传感器应用及伺服驱动等方方面面的能力，增强学生对机器人技术全面的了解；而现有模块化机器人的生产厂家为了降低成本，往往采用集成化程度很高的模块，模块与模块之间采用链式连接，由于厂家已经设立了相应的标准，安装后一般不允许随便拆卸，二次开发的空间受到极大限制，不能满足教学的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是以模块化串联机器人为基础，提供一套实用性较强的模块化机器人教学系统，以克服已有技术所存在的上述不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种模块化机器人教学系统，包括工作台、以及安装在工作台上的工作目标、模块化机器人、控制系统和通信系统；

所述模块化机器人通过通信系统与控制系统连接，并受控于控制系统；所述工作目标通过变位机安装在工作台上，变位机一侧设有监控工作目标的视角装置，所述视角装置通过通信系统与控制系统连接并受控于控制系统，所述变位机通过通信系统与控制系统连接并受控于控制系统；所述模块化机器人为串联式模块化机器人、即构成模块化机器人的N块模块通过关节串联连接，模块的关节与关节之间的机械安装接口相同，从而实现模块与模块之间的相互替换和自由组合；所述模块包括圆周回转模块和前后摆动模块，圆周回转模块即I型模块用于实现回转运动，前后摆动模块即T 型模块用于实现前后摆运动；I型模块与T 型模块交叉安装、即第一I型模块与第一T 型模块连接，第一T 型模块与第二I型模块连接，第二I型模块与第二T 型模块连接，如此类推，模块化机器人末端模块为末端执行机构；上述N为3～6之间的任意整数；

所述模块化机器人设有伺服驱动单元，所述伺服驱动单元通过通信系统与控制系统连接；

所述通信系统包括主通信和辅通信，主通信采用modbus通信，辅通信采用现场总线通信；

所述控制系统包括人机交互控制单元、视觉控制单元、变位机控制单元和运动控制单元；

所述人机交互控制单元通过modbus通信与视觉控制单元、变位机控制单元和运动控制单元连接，所述运动控制单元通过现场总线通信与模块化机器人伺服驱动单元连接，所述视觉控制单元通过现场总线通信与视觉装置连接，变位机控制单元通过现场总线通信与变位机连接。

其进一步的技术方案是：所述人机交互控制单元包括上位机PC机、触摸屏、PLC主站和N个PLC从站，PLC主站分别与PC机和触摸屏连接，N个PLC从站分别与PLC主站连接并受PLC主站控制，PC机作为上位机通过PLC主站实现与N个PLC从站的人机交互控制，N个PLC从站分别控制模块化机器人的N个模块，控制末端执行机构的PLC从站为独立模块。