[发明专利]模块化机器人教学系统

摘要

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交换信息并受控于控制系统，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，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。该教学系统可操作性强，贴近工业生产，实用性强，模块与模块之间可以互相替换、方便拆卸和自由组装，通用性强，便于进行二次开发。

主权项

1.一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；其特征在于：所述模块化机器人通过通信系统与控制系统交换信息并受控于控制系统，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觉装置，所述视觉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；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交换信息，并根据控制系统的指令，驱动模块化机器人和末端执行机构执行设定的动作；上述N为3～6之间的任意整数；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交换信息，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交换信息，所述视觉控制单元通过现场总线通信与视觉装置交换信息，变位机控制单元通过现场总线通信与变位机交换信息；所述视觉控制单元用于：（1）通过视觉装置对模块化机器人的运行状况进行实时监控，并将获得的信息反馈给运动控制单元，供运动控制单元判断模块化机器人运行的平稳性和变位机的协调性；（2）基于视觉装置，增强模块化机器人的柔性操作性能，使其末端执行机构得以实现自动蔽障、识别颜色和抓取物体的功能；（3）进行离线示教或自动引导作业；所述变位机控制单元用于：接收人机交互控制单元通过通信系统发来的指令，控制变位机与模块化机器人的协调运动；所述运动控制单元是模块化机器人的核心，用于根据人机交互控制单元的指令，通过伺服驱动单元驱动模块化机器人的运行，包括：（1）优化模块化机器人的运动路径；（2）规划模块化机器人各个模块的运动类型，包括：点到点即PTP运动、直线运动和圆弧运动；（3）使末端执行机构按照规划的轨迹以一定的速度执行规定的动作；所述人机交互控制单元用于：（1）根据视觉控制单元反馈的信息，向运动控制单元发出指令，通过伺服驱动单元控制模块化机器人或模块化机器人某个模块的运动；（2）根据视觉控制单元反馈的信息，向变位机控制单元发出指令，从而控制变位机与模块化机器人的协调运动；（3）根据模块化机器人发回的运行状态信息，通过伺服驱动单元调整模块化机器人的运动。