机器人教学设备的制作方法

本实用新型涉及机器人设备技术领域，具体涉及一种机器人教学设备。

背景技术：

工业机器人被广泛应用于各种加工领域，而工业机器人领域的专业人才已不仅限于机器人设备调试、维护，而是对于工业机器人的应用提出了更高的要求，例如，提供一种用于进行产品抓取演示的工业机器人教学设备，以使得相关技术人员可以进行产品抓取演示的编程培训。

相关技术中，提供了一种工业机器人教学设备，用于使得相关技术人员可以通过控制工业机器人教学设备来演示抓取固定位置的物体的编程培训，但该设备无法实现抓取动态物体的编程培训，因此存在难以满足更高难度的编程培训的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型在于提供一种机器人教学设备，以解决现有技术中的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种机器人教学设备，包括：设备机架；输送线机构，设置于所述设备机架上，用于传输教学物品且检测教学物品在所述输送线机构上的位置；视觉装置，包括图像摄取组件，所述视觉装置设置于所述设备机架上且靠近所述输送线机构设置，所述图像摄取组件位于所述输送线机构上方，用于检测所述输送线机构上的教学物品的姿态。

在一个实施例中，所述输送线机构包括水平滑移组件、升降组件以及设置于所述水平滑移组件与所述升降组件之间的倾斜板；所述水平滑移组件、所述升降组件、所述倾斜板均固定于所述设备机架上；所述水平滑移组件能够将教学物品从其起始端水平输送到其终点端；所述倾斜板倾斜设置，所述倾斜板的上端与所述水平滑移组件的终点端对应设置，所述倾斜板的下端与所述水平滑移组件的起始端平齐；所述升降组件靠近所述倾斜板的下端设置，并能够在竖直方向上升降，用于将设置于所述倾斜板下端的教学物品运送至所述水平滑移组件的起始端。

在一个实施例中，所述水平滑移组件包括固定座、第一驱动件、传送部件以及对射传感器；所述固定座固定连接于所述设备机架上，所述传送部件设置于所述固定座上并能够水平滑动；所述第一驱动件设置于所述固定座上，用于驱动所述传送部件滑动；所述对射传感器固定于所述固定座上并与所述传送部件的起始端对应设置，用于检测所述传送部件上是否有教学物品。

在一个实施例中，所述升降组件包括固定柱、连接座、连接板、第二驱动件、放置座以及导向柱；所述固定柱的底部固定于所述设备机架上，所述固定柱的顶部连接所述连接座的下端面，所述连接座上开设有第一通孔以及第二通孔，所述连接板的顶部连接所述倾斜板的下端，所述连接板的底部连接所述连接座的侧壁；所述第二驱动件固定于所述连接座的下端面，且穿过所述第一通孔与所述放置座的下端面连接，用于驱动所述放置座上下升降，所述放置座用于放置教学物品；所述导向柱穿过所述第二通孔与所述放置座的下端面连接。

在一个实施例中，所述视觉装置还包括支撑杆以及套设于该支撑杆上的固定组件，所述固定组件用于连接所述图像摄取组件；所述支撑杆固定于所述设备机架上，所述固定组件的一端与所述支撑杆连接，另一端连接所述图像摄取组件，所述图像摄取组件用于检测所述输送线机构上的教学物品的姿态。

在一个实施例中，所述固定组件包括上下设置的第一固定组件与第二固定组件，所述第一固定组件以及所述第二固定组件均套设于所述支撑杆上；所述图像摄取组件包括图像摄取部件以及光源部件；所述图像摄取部件固定于所述第一固定组件上；所述光源部件固定于所述第二固定组件上，且设置于所述图像摄取部件的下方，用于给所述图像摄取部件提供光源。

在一个实施例中，所述第一固定组件包括第一连接块、第二连接块、第三连接块，所述第一连接块与所述第二连接块通过第一固定件连接，所述第二连接块与所述第三连接块通过第二固定件连接；所述第二固定组件包括第四连接块、第五连接块，所述第四连接块与第五连接块通过第三固定件连接，所述光源部件与所述第五连接块通过第四固定件连接；所述第一连接块以及所述第四连接块均套设于所述支撑杆上。

在一个实施例中，所述第二连接块上设置有第一长孔，所述第一长孔的延伸方向与所述输送线机构的滑动方向平行，所述第一固定件穿过所述第一长孔将所述第二连接块连接于所述第一连接块上；所述第三连接块上设置有第二长孔，所述第二长孔的延伸方向与所述输送线机构的滑动方向垂直，所述第二固定件穿过所述第二长孔将所述第三连接块连接于所述第二连接块上，所述图像摄取部件连接设置于所述第三连接块上；所述第五连接块的一端设置有第三长孔，另一端设置有第四长孔，所述第三长孔的延伸方向与所述输送线机构的滑动方向垂直，所述第四长孔的延伸方向与所述输送线机构的滑动方向平行，所述第三固定件穿过所述第三长孔将所述第五连接块连接于所述第四连接块上，所述第四固定件穿过所述第四长孔将所述光源部件连接于所述第五连接块上。

在一个实施例中，所述机械手机构包括底座、多轴旋转部件以及抓爪：所述底座固定于所述设备机架上，所述多轴旋转部件的一端连接所述底座，另一端连接所述抓爪，所述多轴旋转部件相对于所述底座在竖直和水平方向移动，所述抓爪用于抓取所述输送线机构上的教学物品。

在一个实施例中，所述机器人教学设备还包括示教装置以及操作面板，所述设备机架的一侧壁设置为倾斜面；所述示教装置以及所述操作面板设置于所述倾斜面上；所述设备机架的底部连接设置有滑动轮。

在一个实施例中，所述机器人教学设备还包括安全门，所述安全门与所述设备机架固定连接，所述设备机架与所述安全门的连接部位处设置有开关传感器，用于检测所述安全门的开启或关闭。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：通过由输送线机构传输教学物品，且实时检测输送线机构传输的教学物品的位置；并通过视觉装置的图像摄取组件来实时检测输送线机构传输的教学物品的姿态，再根据所检测到的输送线机构传输的教学物品的位置以及姿态来控制机械手机构抓取所述输送线机构上的教学物品，从而实现抓取输送线机构传输的动态物体，以实现通过机器人教学设备完成抓取动态物体的编程培训，使得机器人教学设备可以满足更高难度的编程培训，提高了机器人教学设备的适用性范围。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的机器人教学设备的立体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的机器人教学设备的输送线机构的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的机器人教学设备的视觉装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的机器人教学设备的视觉装置的另一角度的结构示意图；

图5为图3中a处的放大结构示意图；

图6为图4中b处的放大结构示意图；

图7为图3中c处的放大结构示意图；

图8为本实用新型一实施例的机器人教学设备的机械手机构的结构示意图。

附图标记说明如下：10、机器人教学设备；11、设备机架；12、输送线机构；121、水平滑移组件；1211、固定座；1212、第一驱动件；1213、传送部件；1214、对射传感器；1215、水平滑移组件的起始端；1216、水平滑移组件的终点端；122、升降组件；1221、固定柱；1222、连接座；1223、连接板；1224、第二驱动件；1225、放置座；1226、导向柱；1227、第一通孔；1228、第二通孔；1229、挡板；1230、第三驱动件；123、倾斜板；1231、倾斜板的上端；1232、倾斜板的下端；13、视觉装置；131、支撑杆；132、固定组件；1321、第一固定组件；13211、第一连接块；13212、第二连接块；13213、第三连接块；13214、第一长孔；13215、第二长孔；13216、第一固定件；13217、第二固定件；1322、第二固定组件；13221、第四连接块；13222、第五连接块；13223、第三长孔；13224、第四长孔；133、图像摄取组件；1331、图像摄取部件；1332、光源部件；14、机械手机构；141、底座；142、多轴旋转部件；143、抓爪15、教学物品；16、示教装置；17、操作面板；18、滑动轮；19、安全门；20、开关传感器。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例的机器人教学设备的立体结构示意图。

结合图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种机器人教学设备10，包括设备机架11、输送线机构12、视觉装置13以及机械手机构14。输送线机构12、视觉装置13以及机械手机构14设置于设备机架11上。

在一个实施例中，设备机架11可以为具有一定高度的平台结构，输送线机构12、视觉装置13以及机械手机构14可以设置于平台的上表面。该设备机架11的上表面可以设置为矩形。

可选的，机器人教学设备10还可以包括控制器，该控制器与输送线机构12、视觉装置13以及机械手机构14分别电连接，以接收输送线机构12、视觉装置13或机械手机构14的检测信号，或者发送控制信号至输送线机构12、视觉装置13或机械手机构14。

可选的，平台内部还可以设置有容纳腔，控制器可以设置于该容纳腔中，并与设备机架11上设置的输送线机构12、视觉装置13以及机械手机构14电连接。

在一个实施例中，输送线机构12用于放置进行示教的教学物品15、并传输放置于该输送线机构12上的教学物品15以及实时检测该教学物品15在输送线机构12上的位置。

可选的，输送线机构12上可以设置有编码器，该编码器用于实时检测教学物品15在输送线机构12的位置。

在一个实施例中，视觉装置13设置于设备机架11上，视觉装置13可以靠近输送线机构12设置，且该视觉装置13的图像摄取组件的133(图3或图4所示)位于输送线机构12上方，该图像摄取组件的133具有拍摄功能，可以实现拍摄输送线机构12上的教学物品15，从而根据拍摄结果来检测输送线机构12上的教学物品15的姿态。

在一个实施例中，机械手机构13设置于设备机架11上，该机械手机构14为多轴旋转机械手，可以抓取输送线机构12上的教学物品15。

在技术人员通过该机器人教学设备10进行抓取动态物体的编程培训时，技术人员将预先编写的控制程序包存储于控制器中；在机器人教学设备启动后，输送线机构12开始传输教学物品15，且会实时检测输送线机构12传输的教学物品15的位置，并将该输送线机构12传输的教学物品15的位置发送至控制器；此外，视觉装置13通过摄像来实时检测输送线机构12传输的教学物品15的姿态，并将该输送线机构12传输的教学物品15的姿态发送至控制器，而控制器再根据输送线机构12传输的教学物品15的位置以及姿态来控制机械手机构14进行操作来实现抓取输送线机构12上的正在进行传输的教学物品15，进而通过机器人教学设备完成抓取动态物体的编程培训，以提高技术人员的编程能力。

以上可以看出，通过由输送线机构12传输教学物品15，且实时检测输送线机构12传输的教学物品15的位置；并通过视觉装置13通过摄像来实时检测输送线机构12传输的教学物品15的姿态，再根据所检测到的输送线机构12传输的教学物品15的位置以及姿态来控制机械手机构14抓取所述输送线机构上的教学物品15，从而实现抓取输送线机构12传输的动态物体，以实现通过机器人教学设备10完成抓取动态物体的编程培训，使得机器人教学设备10可以满足更高难度的编程培训，提高了机器人教学设备的适用性范围。

图2为本实用新型一实施例的机器人教学设备的输送线机构的结构示意图。

结合图1以及图2，在一个实施例中，输送线机构12包括水平滑移组件121、升降组件122以及设置于水平滑移组件121与升降组件122之间的倾斜板123。水平滑移组件121、升降组件122、倾斜板123均固定于设备机架11上。

本实施例中，水平滑移组件121可以沿水平方向延伸设置于设备机架11上，可以将教学物品15从水平滑移组件121的起始端1215水平输送到水平滑移组件121的终点端1216，以实现模拟物体的动态运动，方便演示机械手机构14抓取动态物体。

在一个实施例中，水平滑移组件121包括固定座1211、第一驱动件1212、传送部件1213以及对射传感器1214。

可选的，固定座1211固定连接于设备机架11上，传送部件1213设置于固定座1211上并能够水平滑动，该传送部件1213具体可以为传送带。第一驱动件1212设置于固定座1211上，用于驱动传送部件1213滑动，该第一驱动件具体可以为电机，该电机与传送部件1213连接，用于带动传送部件1213进行滑动。

可选的，对射传感器1214固定于固定座1211上，并与传送部件1213的起始端对应设置，对射传感器1214可以与控制器电连接，用于检测传送部件1213上是否有教学物品15进入到传送部件1213的起始端。在有教学物品15进入到传送部件1213的起始端，对射传感器1214产生感应信号，并将该感应信号发送至控制器，以使得控制器控制编码器开始工作，以检测教学物品15在传送部件1213中的位置。

倾斜板123相对该水平滑移组件121倾斜设置，该倾斜板123的上端1231与水平滑移组件121的终点端1216对应设置，倾斜板123的下端1232与水平滑移组件121的起始端1215平齐。可选的，倾斜板123可以设置为直板结构，倾斜板123与水平滑移组件121可以处于同一竖直面，这样设置可以有效节省材料。

升降组件122靠近倾斜板123的下端1232设置，并能够在竖直方向上升降，用于将设置于倾斜板123的下端1232的教学物品15运送至水平滑移组件121的起始端1215。具体的，升降组件122升降到与水平滑移组件121的高度一致且贴近滑移组件121的起始端1215，升降组件122通过驱动教学物品15在上端面朝向水平滑移组件121的起始端1215滑动，进而将教学物品15运送至水平滑移组件121的起始端1215。

在一个实施例中，升降组件122包括固定柱1221、连接座1222、连接板1223、第二驱动件1224、放置座1225以及导向柱1226。

固定柱1221的底部固定于设备机架11上，固定柱1221的顶部连接上述连接座1222的下端面，用于给连接座1222提供支撑作用，可选的，固定柱1221可以设置为多个，可以提高升降组件122的固定效果。

连接板1223的顶部连接倾斜板123的下端，连接板1223的底部连接该连接座1222的侧壁，通过连接板1223将倾斜板123及升降组件122之间进行固定，可以有效提高输送线机构12的稳定性。

连接座1222上开设有第一通孔1227以及第二通孔1228，第二驱动件1224固定于连接座1222的下端面，且穿过第一通孔1227与放置座1225的下端面连接，用于驱动放置座1225上下升降。

具体的，该第二驱动件1224具体可以为控制放置座1225进行升降的气缸。放置座1225用于放置教学物品15，放置座1225具体可以包括第三驱动件1230、传动带以及放置座本体，该传动带以及第三驱动件设置于放置座本体上，第三驱动件1230具体可以为电机，该第三驱动件1230可以控制传动带在水平方向上滑动，放置座本体在传送带的周侧还设置有挡板1229，用于防止从倾斜板123下滑的教学物品15从放置座本体上的传动带滑出。

需要将倾斜板123下滑的教学物品15传送至水平滑移组件121时，第二驱动件1224驱动放置座1225上升至与水平滑移组件121的起始端1215处于同一水平面，此时再启动电机，控制传动带在水平方向上滑动，进而将传动带上的教学物品15传送至水平滑移组件121。

导向柱1226穿过第二通孔1228与放置座1225的下端面连接，导向柱1226竖直设置，在第二驱动件1224驱动放置座1225上下运动时，导向柱1226用于给放置座1225提供导向作用，以使得放置座1225可以在竖直方向上下升降，可以提高升降组件122在升降运动过程中的稳定性，可选的，导向柱1226也可以设置为多个，可以提高升降组件122的稳定性。

以上可以看出，输送线机构12在运行时，水平滑移组件121将教学物品15从起始端1215水平输送到终点端1216，教学物品15经过滑移组件121的终点端1216进入到倾斜板123的上端1231上，再由倾斜板123的上端1231沿倾斜板123的倾斜面下滑至倾斜板123的下端1232，升降组件122接收倾斜板123的下端1232的教学物品15，升降组件122通过上升，再将教学物品15运送至水平滑移组件121的起始端1215，通过由水平滑移组件121、升降组件122以及倾斜板123之间进行相互配合，以实现让教学物品15在输送线机构12进行循环移动。

图3为本实用新型一实施例的机器人教学设备的视觉装置的结构示意图，图4为本实用新型一实施例的机器人教学设备的视觉装置的另一角度的结构示意图。

结合图1、图3以及图4所示，在一个实施例中，视觉装置13包括支撑杆131、固定组件132以及图像摄取组件133。支撑杆131固定于设备机架上，固定组件132的一端与支撑杆131连接，另一端连接图像摄取组件133，通过固定组件132可以使得图像摄取组件133被固定于支撑杆131上。图像摄取组件133位位于该输送线机构12的上方，可以通过拍摄来检测输送线机构12上的教学物品15的姿态。

可选的，固定组件132包括第一固定组件1321、第二固定组件1322，图像摄取组件133包括图像摄取部件1331以及光源部件1332。第一固定组件1321以及第二固定组件1322均套设于支撑杆131上。

第一固定组件1321位于第二固定组件1322上方，图像摄取部件1331固定于第一固定组件1321上，该图像摄取部件1331具体可以为ccd相机，也可以为其它工业用相机，此处不作限定。

光源部件1332固定于第二固定组件1322上，且设置于图像摄取部件1331的下方，用于给图像摄取部件1331提供光源。第一固定组件1321以及第二固定组件1322均套设于支撑杆131上，使得视觉装置13可以根据需要调节第一固定组件1321以及第二固定组件1322的高度，进而调整图像摄取部件1331和光源部件1332的位置，方便光源部件1332更好的为图像摄取部件1331进行打光，且使得图像摄取部件1331更好的拍摄输送线机构12上的教学物品15的姿态。

图5为图3中a处的放大结构示意图，图6为图4中b处的放大结构示意图，图7为图3中c处的放大结构示意图。结合图3至图6所示，第一固定组件1321可以包括第一连接块13211、第二连接块13212、第三连接块13213，第一连接块13211、第二连接块13212通过第一固定件13216连接，第二连接块13212、第三连接块13213通过第二固定件13217连接。第二固定组件1322包括第四连接块13221、第五连接块13222，第四连接块13221、第五连接块13222通过第三固定件(图中未示出)连接，第四固定件光源部件1332通过第四固定件(图中未示出)与第五连接块13222连接。

具体的，第一连接块13211以及第四连接块13221套设于支撑杆上。第二连接块13212上设置有第一长孔13214，第一长孔13214的延伸方向与输送线机构12的滑动方向平行，第一固定件13216穿过第一长孔13214将第二连接块13212与第一连接块13211连接，以使得第二连接块13212可以沿第一长孔13214延伸方向调整位置。可选的，第一长孔13214设置为包括宽度不同的内孔和外孔，内孔宽度小于外孔宽度，第一固定件13216的直径大于内孔宽度而小于外孔宽度，这样第一固定件13216可以卡在内孔的宽度方向的孔边上与第二连接块13212进行固定，当需要使得第二连接块13212可以沿第一长孔13214延伸方向调整位置时，只需要将第一固定件13216向外孔旋出，即可使得第二连接块13212可以沿第一长孔13214的外孔的延伸方向调整位置。此外，在本实施例中，第二连接块13212上设置有两个相互平行的第一长孔13214，相应的，第一固定件13216也为两个，这样对称的设置可以使第二连接块13212与第一连接块13211连接更为稳固。但不限于此，在其它实施例中，设置在第二连接块13212上的第一长孔13214还可以为相互平行的多个，只要能使第二连接块13212与第一连接块13211连接稳固即可。

第三连接块13213上设置有第二长孔13215，第二长孔13215的延伸方向与输送线机构12的滑动方向垂直，第二固定件13217穿过第二长孔13215将第三连接块13213连接于第二连接块13212上，以使得第三连接块13213可以沿第二长孔13215延伸方向调整位置。可选的，第二固定件13217具体可以为螺钉，第二长孔13215与第二固定件13217之间的连接方式可以参照第一长孔13214与第一固定件13216之间的连接方式，在此不再赘述。此外，在本实施例中，第三连接块13213上设置有两个相互平行的第二长孔13215，对应的，第二固定件13217也为两个，这样对称的设置可以使第三连接块13213与第二连接块13212连接更为稳固，但不限于此，在其它实施例中，设置在第三连接块13213上的第二长孔13215还可以为相互平行的多个，只要能使第三连接块13213与第二连接块13212连接稳固即可。

图像摄取部件1331连接设置于第三连接块13213上，通过上述结构使得图像摄取部件1331可以在水平方向以及竖直方向来调整位置，以方便更好的拍摄输送线机构12上的教学物品15的姿态，提高检测的输送线机构12上的教学物品15的姿态的准确度。

如图7结合图3、图4、图5所示，第五连接块13222的一端可以设置有第三长孔13223，另一端设置有第四长孔13224，第三长孔13223的延伸方向与输送线机构12的滑动方向垂直，第四长孔13224的延伸方向与输送线机构的滑动方向平行，以使得第五连接块13222可以沿第三长孔13223延伸方向调整位置。第三固定件(图中未示)穿过第三长孔13223将第五连接块13222连接于第四连接块13221上，第四固定件(图中未示)穿过第四长孔13224将光源部件1332连接于第五连接块13222上，以使得光源部件1332可以沿13224延伸方向调整位置。可选的，第三固定件以及第四固定件具体可以为螺钉，第三长孔13223与第三固定件之间的连接方式以及第四长孔13224与第四固定件之间的连接方式可以参照第一长孔13214与第一固定件13216之间的连接方式，在此不再赘述。此外，在本实施例中，第五连接块13222的一端设置有两个相互平行的第三长孔13223，另一端设置有两两平行的4个第四长孔13224，这样对称的设置可以第五连接块13222与第四连接块13221以及光源部件1332的连接更为稳固。但不限于此，在其它实施例中，设置在第五连接块13222上的第三长孔13215、第四长孔13224还可以为其它方式设置，在此不再赘述。

通过上述结构使得光源部件1332可以在水平方向以及竖直方向来调整位置，以方便光源部件1332与图像摄取部件1331处于同一竖直平面上，从而更好的为图像摄取部件1331进行打光，提高打光效果，进而提高图像摄取部件1331的拍摄效果。

图8为本实用新型一实施例的机器人教学设备的机械手机构的结构示意图。结合图1以及图8，机械手机构14可以包括底座141、多轴旋转部件142以及抓爪143：底座141固定于设备机架11上，多轴旋转部件142的一端连接底座141，另一端连接机械手143，多轴旋转部件142相对于底座141在竖直和水平方向移动，进而可以实现随意调整抓爪143的位置，方便通过抓爪143抓取输送线机构12上的教学物品15。

结合图1，机器人教学设备10还包括示教装置16以及操作面板17，设备机架11的一侧壁设置为倾斜面，示教装置16以及操作面板17设置于倾斜面上。该示教装置16用于作为技术人员用于控制机器人教学设备10的远程控制装置，以使得技术人员可以远程控制机器人教学设备10。操作面板17上包含对机器人教学设备10中的各种开关按钮或者控制按钮，技术人员可以直接通过操作面板17上的开关按钮或者控制按钮控制机器人教学设备10。设备机架11的底部连接设置有滑动轮18，方便对机器人教学设备10进行搬运。

结合图1，机器人教学设备10还包括安全门19，该安全门19具体可以为透明的玻璃安全门，安全门19与设备机架11固定连接，通过设置安全门19将设备机架11内的部件与外界隔开，可以提高机器人教学设备10的封闭性和安全性。

设备机架11与安全门19的连接部位处设置有开关传感器20，用于检测安全门19的开启或关闭，在安全门19处于开启状态时，发送传感信号至控制器，由控制器控制机器人教学设备10进行关闭，从而提高机器人教学设备10的安全性。

以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。

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