CN110782772A - 实训用曲面轨迹机器人系统及其考核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实训用机器人考核方法，尤其是实训用曲面轨迹机器人系统，包括机器人，所述机器人的末端装有公快换工具盘；示教器，所述示教器与所述机器人连接，所述示教器用于控制机器人；还包括曲面寻迹板，所述曲面寻迹板为曲面板，所述曲面寻迹板的表面设有多个寻迹轨迹；寻迹笔，所述寻迹笔的一端装有母快换工具盘；工具架，所述寻迹笔活动插在所述工具架上。本发明提供的实训用曲面轨迹机器人系统能够进行复杂路径培训，保证学员熟练掌握机器人复杂轨迹的编程和操作。

Description

实训用曲面轨迹机器人系统及其考核方法

技术领域

本发明涉及一种实训用机器人考核方法，尤其是实训用曲面轨迹机器人系统及其考核方法。

背景技术

机器人培训时需要熟练掌握复杂的移动轨迹，但是目前的机器人实训通常忽略这样的培训，导致学员在培训结束后不能熟练掌握机器人的复杂移动，在针对装配、焊接等复杂场景下不能准确的控制工具的移动。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够进行复杂路径培训，保证学员熟练掌握机器人复杂轨迹的编程和操作的实训用曲面轨迹机器人系统，具体技术方案为：

实训用曲面轨迹机器人系统，包括

机器人，所述机器人的末端装有公快换工具盘；示教器，所述示教器与所述机器人连接，所述示教器用于控制机器人；还包括曲面寻迹板，所述曲面寻迹板为曲面板，所述曲面寻迹板的表面设有多个寻迹轨迹；寻迹笔，所述寻迹笔的一端装有母快换工具盘；工具架，所述寻迹笔活动插在所述工具架上。

通过采用上述技术方案，曲面寻迹板上的部分寻迹轨迹沿曲面设置，部分不在曲面上，实现平面轨迹和曲面轨迹的培训，大大提高了学员对复杂曲面轨迹的编程和操作能力。

进一步的，所述曲面寻迹板包括依次设置的平面板、内圆弧板、外圆弧板和斜面板，所述平面板水平设置，所述内圆弧板的一侧与所述平面板的一侧相切连接，所述内圆弧板的另一侧向所述平面板的上方弯曲，所述外圆弧板的一侧与所述内圆弧板的另一侧相切连接，所述外圆弧板的另一侧与所述斜面板相切连接，且向所述平面板弯曲，所述斜面板相对于平面板倾斜设置，所述平面板、内圆弧板、外圆弧板和斜面板上均设有寻迹轨迹。

通过采用上述技术方案，内圆弧板和外圆弧板实现了曲面轨迹，便于沿着曲面进行轨迹的描绘，通过平面、曲面和斜面实现全面的移动培训，基板涵盖了实际使用中涉及到的运动情形，从而有效提高学员对机器人运动的编程和操作能力。

进一步的，所述寻迹轨迹包括封闭的图形或不封闭的曲线。

通过采用上述技术方案，封闭图形通常为规则的几何形状，用于模拟焊接轨迹，曲线用于模拟复杂的轨迹。

进一步的，所述寻迹轨迹在所述曲面寻迹板上为轨迹槽或轨迹线条。

进一步的，所述寻迹笔的端部设有锥形的笔尖或圆形的笔尖，所述轨迹槽的宽度不大于所述寻迹笔的直径，所述寻迹槽的深度不大于寻迹笔的笔尖的长度。

通过采用上述技术方案，笔尖方便部分插入到轨迹槽中，从而比较容易观察寻迹笔的运动轨迹与轨迹槽的重合程度，便于准确的控制路径和编程。

进一步的，还包括寻迹座，所述寻迹座固定在母快换工具盘上，所述寻迹笔活动插在所述寻迹座上；复位弹簧，所述寻迹笔与所述寻迹座之间装有复位弹簧；检测传感器，所述检测传感器安装在所述寻迹座与寻迹笔之间，所述检测传感器为接近开关或行程开关，所述检测传感器用于检测寻迹笔是否向寻迹座移动。

通过采用上述技术方案，实训时如果操作人员在控制寻迹笔描寻迹轨迹时寻迹笔与曲面寻迹板发生接触时检测传感器会检测到，从而发出报警信号，防止寻迹笔与曲面寻迹板发生碰撞或挤压，保护设备。考核时自动运行寻迹程序时如果寻迹笔与曲面寻迹板发生接触触动检测传感器后，检测传感器发出信号，判定考核不合格。

进一步的，还包括第一寻迹导线，所述第一寻迹导线与所述寻迹笔连接，第二寻迹导线，所述第二寻迹导线与所述曲面寻迹板连接，所述寻迹笔与所述曲面寻迹板接触时所述第一寻迹导线与第二寻迹导线相通。

通过采用上述技术方案，在考核或实训时如果寻迹笔与曲面寻迹板发生接触时实现第一寻迹导线与第二寻迹导线导通，产生电信号，从而说明操作不合格。

进一步的，所述寻迹笔为直线位移传感器，所述直线位移传感器的测量杆的末端为锥形或圆形。

通过采用上述技术方案，直线位移传感器用于检测运行的轨迹与曲面寻迹板是否保持了恒定的距离，便于发现问题，提高学员的编程和操作能力，同时为考核提供客观的标准，方便考核。

进一步的，还包括视频采集系统，所述视频采集系统用于采集机器人的运动过程并存档。视频采集系统将学员操作机器人的过程记录下来，方便后期对操作过程进行评定。

进一步的，还包括仿真工作站，所述仿真工作站包括计算机，所述计算机与示教器连接；离线编程及仿真软件，所述离线编程及仿真软件安装在所述计算机上，所述离线编程及仿真软件用于生成机器人离线程序，并导入到示教器中进行实训用曲面轨迹机器人系统的运行调试。

实训用曲面轨迹机器人考核方法，包括以下步骤：

S110、通过示教器控制机器人运动到寻迹笔处，并安装寻迹笔，在示教器上将坐标系切换为寻迹笔坐标系；

S120、通过示教器控制机器人带动寻迹笔移动到曲面寻迹板上方，使寻迹笔以合适的姿态将寻迹笔的笔尖靠近寻迹轨迹的起始点，并悬停在起始点上方或与起始点接触，将当前的位姿记录在示教器的程序中，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S130、将寻迹轨迹离散成多个中间点，然后通过示教器控制机器人带动寻迹笔沿寻迹轨迹移动，并使寻迹笔的笔尖依次与中间点重合，同时控制笔尖与寻迹轨迹的之间距离保持不变或在设定范围内，以示教的方式依次将机器人当前的位姿记录在示教器的程序中；

S140、通过示教器控制机器人带动寻迹笔以合适的姿态将寻迹笔的笔尖靠近或接触寻迹轨迹的终点，以示教的方式将机器人当前的位姿记录在示教器的程序中；

S150、自动运行示教器中记录的寻迹程序，使机器人带动寻迹笔完成寻迹轨迹的描绘，机器人在运动过程中如果寻迹笔与寻迹轨迹无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

实训用曲面轨迹机器人考核方法，包括以下步骤：

S210、在离线编程及仿真软件中依次设置安装寻迹笔和寻迹坐标系；

S220、在离线编程及仿真软件中设置寻迹笔的起始点和终点，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S230、在离线编程及仿真软件中设置寻迹轨迹的起始点与终点之间的轨迹路径，所述轨迹路径与所述寻迹轨迹一致；

S240、在离线编程及仿真软件中生成机器人可执行的寻迹程序，并将寻迹程序发送到示教器中，在示教器上加载并运行寻迹程序，观察运行过程中机器人的姿态，并对不合适姿态进行手动修改，然后保存寻迹程序；

S250、自动运行S240中修改后保存的寻迹程序，机器人在运动过程中如果寻迹笔与寻迹轨迹无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的实训用曲面轨迹机器人系统能够进行复杂路径培训，保证学员熟练掌握机器人复杂轨迹的编程和操作。

本发明提供的实训用曲面轨迹机器人考核方法能用有效、客观的对学员的编程和操作能力进行考核，保证学员充分掌握机器人的编程和操作。

附图说明

图1是实训用曲面轨迹机器人系统的结构示意图；

图2是曲面寻迹板板的结构示意图；

图3是寻迹笔活动插在工具架上的结构示意图；

图4是寻迹笔的的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1至图4所示，实训用曲面轨迹机器人系统，包括机器人1，机器人1的末端装有公快换工具盘11；示教器，示教器与机器人1连接，示教器用于控制机器人1；还包括曲面寻迹板2，曲面寻迹板2为曲面板，曲面寻迹板2的表面设有多个寻迹轨迹25；寻迹笔44，寻迹笔44的一端装有母快换工具盘41；工具架31，寻迹笔44活动插在工具架31上。

曲面寻迹板2上的部分寻迹轨迹25沿曲面设置，部分不在曲面上，实现平面轨迹和曲面轨迹的培训，大大提高了学员对复杂曲面轨迹的编程和操作能力。

具体的，母快换工具盘41上装有工具定位板42，工具定位板42的两端均设有定位孔，工具架31的顶部装有定位销钉32，工具定位板42上的定位孔活动插在定位销钉32上。

曲面寻迹板2包括依次设置的平面板21、内圆弧板22、外圆弧板23和斜面板24，平面板21水平设置，内圆弧板22的一侧与平面板21的一侧相切连接，内圆弧板22的另一侧向平面板21的上方弯曲，外圆弧板23的一侧与内圆弧板22的另一侧相切连接，外圆弧板23的另一侧与斜面板24相切连接，且向平面板21弯曲，斜面板24相对于平面板21倾斜设置，平面板21、内圆弧板22、外圆弧板23和斜面板24上均设有寻迹轨迹25。

内圆弧板22和外圆弧板23实现了曲面轨迹，便于沿着曲面进行轨迹的描绘，通过平面、曲面和斜面实现全面的移动培训，基板涵盖了实际使用中涉及到的运动情形，从而有效提高学员对机器人1运动的编程和操作能力。

寻迹轨迹25包括封闭的图形或不封闭的曲线。封闭图形通常为规则的几何形状，用于模拟焊接轨迹，曲线用于模拟复杂的轨迹。

寻迹轨迹25在曲面寻迹板2上为轨迹槽或轨迹线条。

还包括仿真工作站，所述仿真工作站包括计算机，所述计算机与示教器连接；离线编程及仿真软件，所述离线编程及仿真软件安装在所述计算机上，所述离线编程及仿真软件用于生成机器人离线程序，并导入到示教器中进行实训用曲面轨迹机器人系统的运行调试。

还包括视频采集系统，所述视频采集系统用于采集机器人的运动过程并存档。视频采集系统将学员操作机器人的过程记录下来，方便后期对操作过程进行评定。视频采集系统的相机安装在上方拍摄机器人的运动过程。

具体的，寻迹笔44的端部设有锥形的笔尖45或圆形的笔尖45，轨迹槽的宽度不大于寻迹笔44的直径，寻迹槽的深度不大于寻迹笔44的笔尖45的长度。

笔尖45方便部分插入到轨迹槽中，从而比较容易观察寻迹笔44的运动轨迹与轨迹槽的重合程度，便于准确的控制路径和编程。

实施例二

在上述实施例一的基础上，还包括寻迹座43，寻迹座43固定在母快换工具盘41上，寻迹座43上设有滑动孔，寻迹笔44活动插在寻迹座43滑动孔内；复位弹簧，寻迹笔44与寻迹座43之间装有复位弹簧，且复位弹簧位于滑动孔内；检测传感器，检测传感器安装在滑动孔内，且位于寻迹座43与寻迹笔44之间，且不与复位弹簧干涉，检测传感器为接近开关或行程开关，检测传感器用于检测寻迹笔44是否向寻迹座43移动。

实训时如果操作人员在控制寻迹笔44描寻迹轨迹25时寻迹笔44与曲面寻迹板2发生接触并向检测传感器移动时，检测传感器会检测到寻迹笔44，从而发出报警信号，防止寻迹笔44与曲面寻迹板2发生碰撞或挤压，保护设备。考核时自动运行寻迹程序时如果寻迹笔44与曲面寻迹板2发生接触触动检测传感器后，检测传感器发出信号，判定考核不合格。

实施例三

在上述实施例一的基础上，还包括第一寻迹导线，第一寻迹导线与寻迹笔44连接，第二寻迹导线，第二寻迹导线与曲面寻迹板2连接，寻迹笔44与曲面寻迹板2接触时第一寻迹导线与第二寻迹导线相通。

在考核或实训时如果寻迹笔44与曲面寻迹板2发生接触时实现第一寻迹导线与第二寻迹导线导通，产生电信号，从而说明操作不合格。

需要保证寻迹笔44与曲面寻迹板2之间能够导通。寻迹笔44与曲面寻迹板2均为金属制成，寻迹笔44与机器人1之间能够导通，机器人1与工作台能够导通，曲面寻迹板2与工作台能够导通，进而实现寻迹笔44与曲面寻迹板2导通。

实施例四

在上述实施例一的基础上，寻迹笔44为直线位移传感器，直线位移传感器的测量杆的末端为锥形或圆形。直线位移传感器用于检测运行的轨迹与曲面寻迹板2是否保持了恒定的距离，便于发现问题，提高学员的编程和操作能力，同时为考核提供客观的标准，方便考核。

实施例五

实训用曲面轨迹机器人考核方法，包括以下步骤：

S110、通过示教器控制机器人1运动到寻迹笔44处，并安装寻迹笔44，在示教器上将坐标系切换为寻迹笔坐标系；

S120、通过示教器控制机器人1带动寻迹笔44移动到曲面寻迹板2上方，使寻迹笔44以合适的姿态将寻迹笔44的笔尖45靠近寻迹轨迹25的起始点，并悬停在起始点上方或与起始点接触，将当前的位姿记录在示教器的程序中，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S130、将寻迹轨迹25离散成多个中间点，然后通过示教器控制机器人1带动寻迹笔44沿寻迹轨迹25移动，并使寻迹笔44的笔尖45依次与中间点重合，同时控制笔尖45与寻迹轨迹25的之间距离保持不变或在设定范围内，以示教的方式依次将机器人1当前的位姿记录在示教器的程序中；

S140、通过示教器控制机器人1带动寻迹笔44以合适的姿态将寻迹笔44的笔尖45靠近或接触寻迹轨迹25的终点，以示教的方式将机器人1当前的位姿记录在示教器的程序中；

S150、自动运行示教器中记录的寻迹程序，使机器人1带动寻迹笔44完成寻迹轨迹25的描绘，机器人1在运动过程中如果寻迹笔44与寻迹轨迹25无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹25重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹25之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

实现过程与考核过程相似。该考核方法适用初级考核，使学员掌握通过示教器进行复杂的曲面轨迹的寻迹，可考核对机器人1复杂轨迹的编程操作。

实施例六

实训用曲面轨迹机器人考核方法，包括以下步骤：

S210、在离线编程及仿真软件中依次设置安装寻迹笔44和寻迹坐标系；

S220、在离线编程及仿真软件中设置寻迹笔44的起始点和终点，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S230、在离线编程及仿真软件中设置寻迹轨迹25的起始点与终点之间的轨迹路径，轨迹路径与寻迹轨迹25一致；

S240、在离线编程及仿真软件中生成机器人1可执行的寻迹程序，并将寻迹程序发送到示教器中，在示教器上加载并运行寻迹程序，观察运行过程中机器人1的姿态，并对不合适姿态进行手动修改，然后保存寻迹程序；

S250、自动运行S240中修改后保存的寻迹程序，机器人1在运动过程中如果寻迹笔44与寻迹轨迹25无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹25重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹25之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

实现过程与考核过程相似。

该考核方法适用高级考核，使学员掌握通过示教器和离线编程及仿真软件进行复杂的曲面轨迹的寻迹，可考核对机器人1复杂轨迹的编程操作，提高编程与调试的效率。

Claims (10)

1.实训用曲面轨迹机器人系统，包括

机器人，所述机器人的末端装有公快换工具盘；

示教器，所述示教器与所述机器人连接，所述示教器用于控制机器人；

其特征在于，还包括

曲面寻迹板，所述曲面寻迹板为曲面板，所述曲面寻迹板的表面设有多个寻迹轨迹；

寻迹笔，所述寻迹笔的一端装有母快换工具盘；

工具架，所述寻迹笔活动插在所述工具架上。

2.根据权利要求1所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，所述曲面寻迹板包括依次设置的平面板、内圆弧板、外圆弧板和斜面板，所述平面板水平设置，所述内圆弧板的一侧与所述平面板的一侧相切连接，所述内圆弧板的另一侧向所述平面板的上方弯曲，所述外圆弧板的一侧与所述内圆弧板的另一侧相切连接，所述外圆弧板的另一侧与所述斜面板相切连接，且向所述平面板弯曲，所述斜面板相对于平面板倾斜设置，所述平面板、内圆弧板、外圆弧板和斜面板上均设有寻迹轨迹。

3.根据权利要求2所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，所述寻迹轨迹在所述曲面寻迹板上为轨迹槽或轨迹线条；所述寻迹笔的端部设有锥形的笔尖或圆形的笔尖，所述轨迹槽的宽度不大于所述寻迹笔的直径，所述寻迹槽的深度不大于寻迹笔的笔尖的长度。

4.根据权利要求3所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，还包括

寻迹座，所述寻迹座固定在母快换工具盘上，所述寻迹笔活动插在所述寻迹座上；

复位弹簧，所述寻迹笔与所述寻迹座之间装有复位弹簧；

检测传感器，所述检测传感器安装在所述寻迹座与寻迹笔之间，所述检测传感器为接近开关或行程开关，所述检测传感器用于检测寻迹笔是否向寻迹座移动。

5.根据权利要求3所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，还包括第一寻迹导线，所述第一寻迹导线与所述寻迹笔连接，第二寻迹导线，所述第二寻迹导线与所述曲面寻迹板连接，所述寻迹笔与所述曲面寻迹板接触时所述第一寻迹导线与第二寻迹导线相通。

6.根据权利要求1所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，还包括视频采集系统，所述视频采集系统用于采集机器人的运动过程并存档。

7.根据权利要求1所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，所述寻迹笔为直线位移传感器，所述直线位移传感器的测量杆的末端为锥形或圆形。

8.根据权利要求1所述的实训用曲面轨迹机器人系统，其特征在于，还包括仿真工作站，所述仿真工作站包括

计算机，所述计算机与示教器连接；

离线编程及仿真软件，所述离线编程及仿真软件安装在所述计算机上，所述离线编程及仿真软件用于生成机器人离线程序，并导入到示教器中进行实训用曲面轨迹机器人系统的运行调试。

9.实训用曲面轨迹机器人考核方法，其特征在于，包括以下步骤：

S110、通过示教器控制机器人运动到寻迹笔处，并安装寻迹笔，在示教器上将坐标系切换为寻迹笔坐标系；

S120、通过示教器控制机器人带动寻迹笔移动到曲面寻迹板上方，使寻迹笔以合适的姿态将寻迹笔的笔尖靠近寻迹轨迹的起始点，并悬停在起始点上方或与起始点接触，将当前的位姿记录在示教器的程序中，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S130、将寻迹轨迹离散成多个中间点，然后通过示教器控制机器人带动寻迹笔沿寻迹轨迹移动，并使寻迹笔的笔尖依次与中间点重合，同时控制笔尖与寻迹轨迹的之间距离保持不变或在设定范围内，以示教的方式依次将机器人当前的位姿记录在示教器的程序中；

S140、通过示教器控制机器人带动寻迹笔以合适的姿态将寻迹笔的笔尖靠近或接触寻迹轨迹的终点，以示教的方式将机器人当前的位姿记录在示教器的程序中；

S150、自动运行示教器中记录的寻迹程序，使机器人带动寻迹笔完成寻迹轨迹的描绘，机器人在运动过程中如果寻迹笔与寻迹轨迹无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

10.实训用曲面轨迹机器人考核方法，其特征在于，包括以下步骤：

S210、在离线编程及仿真软件中依次设置安装寻迹笔和寻迹坐标系；

S220、在离线编程及仿真软件中设置寻迹笔的起始点和终点，设置用于接收直线位移传感器、检测传感器或通断电的数字输出量信号状态的指令；

S230、在离线编程及仿真软件中设置寻迹轨迹的起始点与终点之间的轨迹路径，所述轨迹路径与所述寻迹轨迹一致；

S240、在离线编程及仿真软件中生成机器人可执行的寻迹程序，并将寻迹程序发送到示教器中，在示教器上加载并运行寻迹程序，观察运行过程中机器人的姿态，并对不合适姿态进行手动修改，然后保存寻迹程序；

S250、自动运行S240中修改后保存的寻迹程序，机器人在运动过程中如果寻迹笔与寻迹轨迹无干涉、运动无停顿、与寻迹轨迹重合度高、无接触信号或与寻迹轨迹之间的距离在设定范围内，则评定为合格，否则评定为不合格。

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