本發明屬于工業機器人教學實訓平臺技術領域，具體涉及一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺。

背景技術：

機器人實訓臺是一種既能勝任機電類專業教學實驗，又能進行相關專業職業技能訓練、考評的平臺。現有的工業機器人實訓平臺包含工業機器人、智能視覺系統、RFID數據系統、PLC控制系統及機構，可以實現對高速傳輸的工件進行分揀、檢測、搬運等操作。可進行機械組裝、電氣設計(PLC、智能視覺)、RFID數據應用等訓練，適合高校自動化類專業的實訓教學、工程訓練及技能比賽。

自動生產線拆裝與調試實訓裝置是一種最為典型的機電與自動化產品，融機械部件安裝與調試、氣動系統的安裝與調試、電氣控制電路的安裝和PLC編程、機電設備安裝與調試、自動控制系統安裝與調試于一體，滿足實訓教學、工程培訓及職業競賽的需要；該自動生產線拆裝與調試實訓裝置采用型材結構，其上安裝有井式供料、切削加工、多工位裝配、氣動機械手搬運、皮帶傳送分揀等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。系統采用PLC工業網絡通信技術實現系統聯動，真實再現工業自動生產線中的供料、檢測、搬運、切削加工、裝配、輸送、分揀過程。它在接近工業生產制造現場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計，強化了自動化生產線的安裝與調試能力，能較好地滿足工學結合，以工作過程為導向的項目教學法，其內容豐富、功能一體化；但，價格較高，都沒有模塊化單一功能設置，互換性差，功能設置過于電氣自動化，對學生要求較高，大大限制學生的自主學習。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺，各實訓功能模塊獨立設計，功能拆分，簡單易學，能夠輔助學生深入學習機器人的各種功能，意在培養學生的自主動手能力和進行相關考核；同時，能夠覆蓋六軸機器人關節軸的±165°的行程范圍，實際教學過程中無需改變機器人的安裝位置，省時省力；另一方面，優化結構設計和優化孔位設計的模塊安裝板，單個模塊安裝板最多能夠變換三十幾種固定位置，五個拼裝在一起的模塊安裝板最多能夠變換一百八十多種規定位置，具有極好的互換性，適合多個功能模塊或獨立或合并的安裝展示，提高機器人教學的趣味性和學生的參與互動性。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺，包括實訓臺柜體和設置在其頂端的實訓臺臺面，其特征在于：其還包括六軸機器人、模塊安裝板、實訓功能模塊和電氣元件主板模塊，所述實訓臺臺面上沿其臺面的長度延伸方向設有滑動槽，

-所述六軸機器人，其通過機器人安裝板能夠拆卸的固定在所述實訓臺臺面上，其機器人控制器設置在所述實訓臺柜體內；

-所述模塊安裝板，其能夠沿所述滑動槽移動的固定在實訓臺臺面上，其為同心的環狀扇形面結構，其具有依次緊鄰設置的五個，所述機器人安裝板設置在依次緊鄰設置的五個模塊安裝板的中心處；

-所述實訓功能模塊，其具有獨立模塊化設計的多個，各所述實訓功能模塊均能夠拆卸的固定在所述模塊安裝板上，且隨所述模塊安裝板在滑動槽內滑動的過程中所述實訓功能模塊能夠在六軸機器人的行程范圍內自由移動，且固定在五個同心環狀扇形面結構的模塊安裝板上的所述實訓功能模塊能夠覆蓋六軸機器人±165°的行程范圍；

所述實訓功能模塊至少包括基礎模塊、裝配模塊、碼垛模塊、涂膠模塊、搬運模塊、激光雕刻模塊、焊接模塊、輸送帶搬運模塊；

-所述電氣元件主板模塊，其主體設置在實訓臺柜體內，各所述實訓功能模塊的電氣元件及線路連接均集成在所述電氣元件主板模塊上；

所述電氣元件主板模塊與機器人控制器電連接后即可進行相應的示教操作、實訓操作和技能考核；

所述模塊安裝板的中間區域設有若干個螺紋孔，各所述螺紋孔的孔徑相同，且兩兩相鄰螺紋孔的孔心距相同，靠近模塊安裝安邊緣的螺紋孔的孔心和模塊安裝板邊緣的垂直距離為兩兩相鄰螺紋孔的孔心距的一半。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括各所述模塊安裝板上均設有九個螺紋孔，其中六個螺紋孔的孔心連線形成正六邊形，其中一個螺紋孔設置在形成的正六邊形的中心上，其中的兩個螺紋孔分別設置在形成的正六邊形的單邊雙向延長線上。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括環狀扇形面結構的模塊安裝板的圓心角為60°，五個環狀扇形面結構的所述模塊安裝板依次緊鄰設置后的圓心角為300°。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述實訓臺臺面上還設有中線標定板，所述中線標定板設置在模塊安裝板和機器人安裝板之間，所述中線標定板、機器人安裝板和各模塊安裝板上均設有定心線，所述定心線為直線，安裝時所述中線標定板、機器人安裝板和模塊安裝板三者板面上的所述定心線在同一條直線上。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括每個所述實訓功能模塊均配置有功能模塊，所述六軸機器人的動作執行端設有通用法蘭，各所述功能夾具通過高頭臺階螺釘能夠拆卸的固定在所述通用法蘭上，或/和各所述功能夾具通過復合夾具能夠拆卸的固定在所述通用法蘭上；

所述復合夾具包括連接柱和夾具座，所述連接柱的一端與夾具座連接，其另一端與所述通用法蘭連接，所述夾具座為多面體結構，其具有與所述連接柱連接的底板、和與所述底板連接的若干個側面板，各所述功能夾具能夠拆卸的固定在側面板上，所述側面板相對于底板傾斜設置，所述側面板至少具有兩個；

-所述功能夾具，其至少具有基礎夾具、吸盤夾具、激光雕刻夾具、焊接夾具和搬運通用夾具。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述實訓臺柜體的頂端緊鄰實訓臺臺面設有香蕉插座面板，所述香蕉插座面板上對應各個教學模板和六軸機器人均設有各自獨立的香蕉插座，所述六軸機器人、夾具和各實訓功能模塊所涉及的走線均在香蕉插座面板上自行接通。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述實訓臺柜體內位于實訓臺臺面的正下方設有用于單獨儲放各所述教學模塊的多個儲物閣。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述電氣元件主板模塊設置在實訓臺柜體內位于香蕉插座面板的正下方。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述實訓臺柜體靠近放置電氣元件主板模塊側設有透明柜門，所述實訓臺柜體靠近放置各教學模塊側設有鈑金柜門。

本發明的有益效果是:

其一、本發明的一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺，各實訓功能模塊獨立設計，功能拆分，各模塊方便替換，功能設置由淺入深且簡單易上手，克服教學產品功能單一、無考核環節設置的缺陷，能夠輔助學生深入學習六軸機器人的各種功能，意在培養學生的自主動手能力和進行相關考核；

其二、能夠最大幅度覆蓋六軸機器人關節軸的±165°的行程范圍，實際教學過程中無需改變機器人的安裝位置，省時省力；另一方面，優化結構設計和優化孔位設計的模塊安裝板，單個模塊安裝板最多能夠變換三十幾種固定位置，五個拼裝在一起的模塊安裝板最多能夠變換一百八十多種規定位置，具有極好的互換性，適合多個功能模塊或獨立或合并的安裝展示，提高機器人教學的趣味性和學生的參與互動性；

其三、配合六軸機器人動作執行端的復合夾具，可以同時安裝多種單體夾具，并且可以任意互換安裝，以此來降低夾具的使用成本和提高機器人的工作效率；

其四、通過不同模塊，將機器人的功能拆分，學生可自由操作學習，選擇不同模塊學習對應的功能操作；同時，各實訓功能模塊的位置可選，根據教學內容，選擇單個或多個模塊安裝板區域，通過不同位置的切換可避免枯燥無味的教學模式，更好的達到教學效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是沒有組裝實訓功能模塊的實訓臺的結構示意圖；

圖2是組裝有實訓功能模塊后的實訓臺俯視結構示意圖；

圖3是本發明優選實施例拼裝后的模塊安裝板的結構示意圖；

圖4是本發明優選實施例模塊安裝板的結構示意圖；

圖5是本發明優選實施例固定功能夾具后的復合夾具的結構示意圖。

其中：1-模塊安裝板一，11、12、13、14、15、16、17、18、19-螺紋孔；

2-模塊安裝板二，21、22、23、24、25、26、27、28、29-螺紋孔；

3-模塊安裝板三，31、32、33、34、35、36、37、38、39-螺紋孔；

4-模塊安裝板四，41、42、43、44、45、46、47、48、49-螺紋孔；

5-模塊安裝板五，51、52、53、54、55、56、57、58、59-螺紋孔；

61-實訓臺柜體，62-實訓臺臺面，63-六軸機器人，64-滑動槽，65-中線標定板，66-定心線，67-復合夾具，671-連接柱，672-底板，673-側面板；68-香蕉插座面板，69-香蕉插座，70-儲物閣，71-透明柜門，72-鈑金柜門,73-機器人安裝板，74-電氣元件主板模塊；

6-內圓弧邊，7-第一連接邊，8-外圓弧邊，9-第二連接邊。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例

如圖1、2所示，本實施例中公開了一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺，包括實訓臺柜體61，實訓臺柜體61頂端設有實訓臺臺面62和香蕉插座面板68，所述實訓臺臺面62上沿其臺面的長度延伸方向設有滑動槽64，實訓臺臺面4由鋁型材組裝而成，鋁型材上形成滑動槽64；還包括六軸機器人63、模塊安裝板、實訓功能模塊和電氣元件主板模塊。

其中，六軸機器人63通過機器人安裝板73能夠拆卸的固定在所述實訓臺臺面62上，具體是：機器人安裝板73上設有安裝孔，通過圓柱頭螺釘與實訓臺臺面62上的T型螺母連接，將機器人安裝板73固定在實訓臺臺面62上，隨后將六軸機器人63固定在機器人安裝板73上；其機器人控制器設置在所述實訓臺柜體61內。

所述模塊安裝板能夠沿所述滑動槽64移動的固定在實訓臺臺面62上，如圖3、4所示，本發明的模塊安裝板具有依次緊鄰設置的五個，分別為模塊安裝板以1、模塊安裝板二2、模塊安裝板三3、模塊安裝板四4、模塊安裝板五5，各所述模塊安裝板的結構相同，具體結構如下：各模塊安裝板均為同心的環狀扇形面結構，其具有依次首尾連接的內圓弧邊6、第一連接邊7、外圓弧邊8和第二連接邊9，所述第一連接邊7或第二連接邊9與相鄰的模塊安裝板緊貼設置，各個模塊安裝板的內圓弧邊6的圓心角為60°，外圓弧邊8的圓心角為60°，且內圓弧與外圓弧同心設置；各模塊安裝板的內圓弧邊6依次緊貼設置后形成的圓弧角為300°，各模塊安裝板的外圓弧邊依次緊貼設置后形成的圓弧角為300°，且內圓弧與外圓弧同心設置。如此結構的五個模塊安裝板依次連接后，六軸機器人63安裝在同心圓的圓心位置，使得拼裝后的五個模塊安裝板能夠覆蓋六軸機器人63關節軸的±165°(即330°)的行程范圍，實際教學過程中無需改變機器人的安裝位置，省時省力。

本發明的實訓臺臺面62上還設有中線標定板65，所述中線標定板65設置在模塊安裝板和機器人安裝板73之間，所述中線標定板65、機器人安裝板73和各模塊安裝板上均設有定心線66，所述定心線66為直線，安裝時將中線標定板65、機器人安裝板73和模塊安裝板三者板面上的所述定心線66對齊，使之能夠連接成一條直線，此時可以確保五塊模塊安裝板組成的5/6圓、中線標定板65和六軸機器人63的工作范圍同心。

作為本發明的進一步改進，本發明優選每個模塊安裝板上均設有九個螺紋孔，其中六個螺紋孔的孔心連線形成正六邊形，以模塊安裝板一1為例，為螺紋孔11、12、13、15、17、18；其中一個螺紋孔設置在形成的正六邊形的中心上，以模塊安裝板一1為例，為螺紋孔14；其中的兩個螺紋孔分別設置在形成的正六邊形的單邊雙向延長線上，以模塊安裝板一1為例，為螺紋孔16、19；螺紋孔12、15、19、11、13、16各自孔心距離模塊安裝板一1邊緣的垂直距離d為兩兩相鄰螺紋孔的孔心距D的一半，即d＝1/2D。如此設計的螺紋孔，在模塊安裝板用來固定功能模塊時，一個模塊安裝板可以變換三十二種固定位置，五個拼裝在一起的模塊安裝板最多可以變換一百八十四中固定位置。

具體如下：兩個相鄰的螺紋孔固定為一種固定位置，(6+6+4)*2＝32，以模塊安裝板一1為例，(螺紋孔14、螺紋孔11)、(螺紋孔14、螺紋孔12)、(螺紋孔14、螺紋孔13)、(螺紋孔14、螺紋孔15)、(螺紋孔14、螺紋孔17)、(螺紋孔14、螺紋孔18)形成6種；

(螺紋孔11、螺紋孔12)、(螺紋孔11、螺紋孔13)、(螺紋孔13、螺紋孔17)、(螺紋孔17、螺紋孔18)、(螺紋孔1、螺紋孔15)、(螺紋孔15、螺紋孔12)形成6種；

(螺紋孔8、螺紋孔19)、(螺紋孔19、螺紋孔15)、(螺紋孔17、螺紋孔16)、(螺紋孔16、螺紋孔13)形成4種。

如果固定在模塊安裝板上的夾具為對稱結構的夾具，則最多有6+6+4＝16種位置變化；如果固定在模塊安裝板上的夾具為非對稱結構的夾具，非對稱結構的夾具，以上每組螺紋孔組合都可以變化出2種位置變化，即最多有(6+6+4)*2＝32種位置變化。

五個模塊安裝板拼裝在一起后有(6+6+4)*2*5+3*2*4＝184種：

一個模塊安裝板形成(6+6+4)*2種，五個模塊安裝板形成(6+6+4)*2*5種；

由于每個模塊安裝板上，靠近模塊安裝板邊緣的螺紋孔的孔心和模塊安裝板邊緣的垂直距離為兩兩相鄰螺紋孔的孔心距的一半，使得相鄰兩個模塊安裝板之間可以配合安裝，以模塊安裝板一1和模塊安裝板二2為例，(螺紋孔16、螺紋孔29)、(螺紋孔13、螺紋孔25)、(螺紋孔11、螺紋孔22)形成三種，五個模塊安裝板拼裝可以形成四個上述配合，視為3*4種；

如果固定在模塊安裝板上的夾具為非對稱結構的夾具，最多可以變換3*4*2種。

由此，一個模塊安裝板最多可以變換三十二種固定位置，五個拼裝在一起的模塊安裝板最多可以變換一百八十四中固定位置，具有極好的互換性，適合多個功能模塊或獨立或合并的安裝展示，提高機器人教學的趣味性和學生的參與互動性。

所述實訓功能模塊其具有獨立模塊化設計的多個，各所述實訓功能模塊均能夠拆卸的固定在所述模塊安裝板上，實訓功能模塊固定在模塊安裝板上以后，一方面隨所述模塊安裝板在滑動槽64內滑動的過程中所述實訓功能模塊能夠在六軸機器人63的行程范圍內自由移動；另一方面且固定在五個同心環狀扇形面結構的模塊安裝板上的所述實訓功能模塊能夠覆蓋六軸機器人63±165°(即330°)的行程范圍，如此，實際教學過程中無需改變機器人的安裝位置，省時省力。

所述電氣元件主板模塊主體設置在實訓臺柜體61內，各所述實訓功能模塊的電氣元件及線路連接均集成在所述電氣元件主板模塊上；

所述電氣元件主板模塊與機器人控制器電連接后即可進行相應的示教操作、實訓操作和技能考核。

實訓功能模塊安裝在模塊安裝板上，編程控制六軸機器人63動作完成各實訓功能模塊的示教和學習，實訓功能模塊的固定位置可以根據實際使用情況而適時調整，便于進行多方位示教、學習和考核，豐富操作的趣味性。

本發明的實訓功能模塊至少包括基礎模塊、裝配模塊、碼垛模塊、涂膠模塊、搬運模塊、激光雕刻模塊、焊接模塊、輸送帶搬運模塊，每個實訓功能模塊均配置有功能夾具，各功能夾具均能夠拆卸的固定在六軸機器人636的動作執行端，考慮更換實訓功能模塊時頻繁置換夾具對六軸機器人63動作執行端的影響，優化在六軸機器人63的動作執行端安裝通用法蘭，各實訓功能模塊所對應的夾具均能夠通過高頭臺階螺釘拆卸的固定在通用法蘭上，優選采用的高頭套接螺釘，可以手動快速的拆裝。

為了提高各實訓功能模塊的安裝效率，本發明的功能夾具還可以通過復合夾具67能夠拆卸的固定在所述通用法蘭上，具體的：如圖5所示，所述復合夾具67包括連接柱671和夾具座，所述連接柱671的一端與夾具座連接，其另一端與所述通用法蘭連接，所述夾具座為多面體結構，其具有與所述連接柱連接的底板672、和與所述底板連接的若干個側面板673，各所述功能夾具能夠拆卸的固定在側面板673上。本發明的夾具座形成多個功能夾具同時安裝在通用法蘭上的轉接件，安裝一次可以輔助機器人完成多個功能操作，以此來降低夾具的使用成本和實訓功能模塊的安裝效率，利于機器人工作效率的提高。

具體的，本發明的側面板673相對于底板672傾斜設置，如此設計一方面方便各功能夾具的安裝，另一方面利于各功能夾具坐標系標定的快速進行。側面板673至少具有兩個，以此可以同時至少轉接安裝兩個功能夾具，本發明根據實際使用需要，優選設置四個側面板673，分別連接在方形底板672的四個邊上。當然，根據使用使用的需要，還可以設計更多個側面板673，側面板673的數量不作限制。

所述功能夾具至少具有基礎夾具、吸盤夾具、激光雕刻夾具、焊接夾具和搬運通用夾具，安裝在機器人上配合各實訓功能模塊使用。

本發明的實訓臺，通過基礎模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：工具坐標系標定、工件坐標系標定、直線示教、圓弧示教、不規則線條軌跡示教等；

本發明的實訓臺，通過裝配模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：工件裝配演示示教；

本發明的實訓臺，通過碼垛模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：對工件碼垛、拆垛演示示教；

本發明的實訓臺，通過涂膠模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：模擬涂膠動作示教；

本發明的實訓臺，通過搬運模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：對工件進行點到點的搬運示教；

本發明的實訓臺，通過激光雕刻模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：模擬激光雕刻動作示教；

本發明的實訓臺，通過焊接模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：模擬焊機動作示教；

本發明的實訓臺，通過輸送帶搬運模塊和六軸機器人63的配合能夠完成的教學功能有：輸送帶參與的對工件進行點到點的搬運示教。

如圖1、2所示，所述香蕉插座面板68上對應各個教學模板和六軸機器人63均設有各自獨立的香蕉插座69，所述六軸機器人63、夾具和各實訓功能模塊所涉及的走線均在香蕉插座面板68上自行接通。實訓臺的電氣接線集成化，采用香蕉插座69的連接方式電氣接線，易于操作，方便學生接線啟動實訓。

作為本發明的進一步改進，如圖1所示，所述實訓臺柜體61內位于實訓臺臺面的正下方設有用于單獨儲放各所述教學模塊的多個儲物閣70。實訓功能模塊在不使用的時候全部儲放在儲物閣70內，歸置整齊，便于維護，需要使用哪一個教學模塊就將其從儲物閣70中取出來，將教學模塊對應固定在模塊安裝底板上后接線上電啟動。

所述電氣元件主板模塊設置在實訓臺柜體61內位于香蕉插座面板68的背面，電氣走線內藏，不容易受到損傷。

所述實訓臺柜體61靠近放置電氣元件主板模塊側設有透明柜門71，所述實訓臺柜體61靠近放置各教學模塊側設有鈑金柜門72。從透明柜門71處能夠看清電氣元件主板模塊的走線，不開柜門的情況下就可以示教和查看線路接線是否準確。由于各教學模塊取放頻繁，選用強度大的鈑金柜門72，可承受更多次的開合。

基于上述結構的實訓臺，所有涉及到電氣接線的部分，均采用香蕉插座的方式，自行選擇接線。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。