[实用新型]三自由度运动控制系统教学实训机器人平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电一体化的机器人技术领域，尤其涉及运动控制系统的机器人教学实训装置的开发，包括工件的自动识别、抓取、避障、输送与码放等。 

背景技术

机械制造是国民经济的支柱产业，我国是制造业大国，但非制造业强国，其中一个重要原因是高级技术人才的培养存在一定的问题，我国现行的高等教育存在重理论轻实践的现象，事实上，实践教学实训平台的建设在人才培养过程中占有非常重要的地位，为了实现培养高质量的优秀应用型人才的目标，就必须使学生在校期间就能够接受高质量的工程训练。 

目前对机械制造及自动化类学科，大多数的教学实验设备基本不具备模拟真实生产现场的功能,一般只能做到电动机级，虽然有些高校购入了非常昂贵的高档设备、但这些设备又过于复杂、只能让学生进行认识参观，无法让学生亲自动手调试与编程。

发明内容

本发明的目的是提供一套能够让学生亲自动手编程的简单实用而原理清晰的三自由度运动控制机器人实训设备，解决上述目前教学设备的不足之处。 

 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种三自由度运动控制系统教学实训机器人平台，它包括底板、龙门式支架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构，拖链、平行气动或电动爪手、开有横向锯齿纹的爪指、颜色传感器、若干个反射线束型激光传感器、用于安放工件的托板、若干个不同颜色的工件块、X轴伺服电机和伺服控制器、Y轴伺服电机和伺服控制器、Z轴伺服电机和伺服控制器、障碍板、多轴运动控制器计算机、触摸屏和小型空气压缩机、分布式I/O模板、计算机、静音式气泵气源等。

所述的六柱或四柱龙门式支架安装在底板上，X轴运动机构安装在六柱或四柱龙门式支架上， X轴运动机构由并排平行的两个轴X1和X2组成，其中X1轴为滚珠丝杠结构伺服电机驱动，通过直线导轨导向，X2轴或与X1轴一样，或为无动力驱动、直线导轨导向结构；在X1轴的两端和中间位置安装有光电限位开关。

所述的Y轴为滚珠丝杠结构伺服电机驱动，Y轴安装于X1、X2移动滑块上，横跨于X1、X2之间，在Y轴的两端和中间位置安装有光电限位开关；

所述的Z轴为滚珠丝杠结构伺服电机驱动，Z轴垂直安装于Y轴滑块上，在Z轴的两端和中间位置安装有光电限位开关；

所述的平台在X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构一侧分别安装有拖链，在拖链中安放连接导线和气管。

所述的平行气动爪手、颜色传感器、反射型线束激光传感器都安装于Z轴下端，其中颜色传感器向下照射，激光传感器中有向下照射的，有向四周横向照射的；

所述的反射型线束激光传感器有一只向下照射，其余反射型线束激光传感器分别向四周平行照射。

所述的爪指安装于气爪上，爪指内侧开有横向的锯齿纹；

所述的平行爪手当为气爪时，还配有静音式气泵。

所述的安放工件的托板，为开有m×n个工件安放槽的托板，m×n种不同颜色的工件可以安放于工件槽中，托板的数量为两块，其外形结构相同，分别安装于障碍板两侧； 

所述的安放工件的托板固定在底板上。

所述的障碍板固定在底板上。

所述的不同颜色的工件块为正方形工件块，四周外侧开有锯齿纹。

所述的障碍板形式有多种，可以是若干个错开安装的挡板组成的迷宫胡同式，也可以是若干开有不同槽宽的挡板式。

所述的拖链为与X轴、Y轴和Z轴并行安放的塑料拖链，并由铝质拖链槽支撑，激光传感器的连接导线、颜色传感器的连接导线，伺服电机的连接电缆，光电限位开关的导线以及气管通过塑料拖链槽被引出。 

所述的伺服电机共有3台，分别安装于X1轴、Y轴和Z轴的一端，每台伺服电机通过连接电缆与各自的伺服控制器相连，伺服控制器与多轴运动控制器相连，多轴运动控制器与分布式I/O模板、计算机和触摸屏相连，计算机上安装有组态软件。 

附图说明

图1，本实用新型一种三自由度运动控制系统教学实训机器人平台系统正面结构示意图 

图2、本实用新型一种三自由度运动控制系统教学实训机器人平台系统背面结构示意图

图3、Z轴下端的气爪、爪指、传感器、工件拾取局部结构示意图

图4、不同槽宽的挡板式障碍板结构示意图

图5、迷宫胡同式障碍板结构示意图

图6、电气系统结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明： 

如图1、图2、图3 、图4、图5、图6所示